流體力學(xué)公式及分析

流體力學(xué)密度ρ:單位體積流體所具有的質(zhì)量。SI單位：kg/m3液體密度：主要影響因素為溫度和壓力。壓力的影響較小，通?？珊雎浴囟壬?，密度減小。氣體密度：在工程中，低壓、高溫下的真實(shí)氣體可近視為理想氣體。氣體密度隨溫度、壓力的變化有明顯的改變。壓力升高，密度增大；溫度升高，密度減小。壓強(qiáng)p：流體垂直作用在單位面積上的力。SI單位：Pa或N/m21atm＝101.3kPa＝760mmHg＝10.33mH2O＝1.033at＝1.033kgf/cm21bar＝105Pa表壓＝絕壓－大氣壓真空度＝大氣壓－絕壓★當(dāng)壓力用表壓或真空度表示時(shí)，需注明。例如：20kPa（表壓）流體靜力學(xué)基本方程式：等壓面概念：在靜止、連續(xù)的同一種流體內(nèi)部，處在同一水平面上的各點(diǎn)的壓力均相等。（即靜壓強(qiáng)僅與垂直高度有關(guān)，而與水平位置無關(guān)。）傳遞定律：同一種流體內(nèi)部，如果一點(diǎn)的壓力發(fā)生變化，則其他各點(diǎn)的壓力將發(fā)生同樣大小和方向的變化?？梢愿膶懗杉匆褐叨瓤梢杂脕肀硎眷o壓強(qiáng)大小，但須注明是何種液體。在靜止、連續(xù)的同一種流體內(nèi)部，任一截面的壓力僅與其所處的深度有關(guān)，而與底面積無關(guān)。方程是以不可壓縮流體推導(dǎo)出來的，對(duì)于可壓縮性的氣體，只適用于壓強(qiáng)變化不大的情況。（±20%）流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過管道任一截面的流體量。體積流量:流量用體積來計(jì)量，一般用Q表示；SI單位：m3/s質(zhì)量流量:流量用質(zhì)量來計(jì)量，用WS表示；SI單位：kg/s流速：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流體在流動(dòng)方向上流過的距離，稱為平均流速。以u(píng)表示，SI單位：m/s。質(zhì)量流速：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流體流過管道單位面積的質(zhì)量流量，SI單位：kg/(m2.S)。穩(wěn)定流動(dòng)：流動(dòng)系統(tǒng)中流體的流速、壓強(qiáng)、密度等有關(guān)物理量?jī)H隨位置而改變，而不隨時(shí)間而改變。穩(wěn)定流動(dòng)的質(zhì)量守恒（連續(xù)性方程）對(duì)于不可壓縮流體：穩(wěn)定流動(dòng)的能量守恒（伯努利方程）衡算基準(zhǔn)：1kg流體單位：J/kg衡算基準(zhǔn)：1N流體單位：m液柱流體阻力產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因內(nèi)因外因粘性流動(dòng)狀況管路管件閥門粘度μ（動(dòng)力粘度）：SI單位：Pa·s1Pa·s＝10P（泊）＝1000cP（厘泊）運(yùn)動(dòng)粘度：SI單位：m2/s1m2/s＝104沲＝106流動(dòng)類型的判斷Re<2000，層流Re>4000，湍流直管阻力單位質(zhì)量管內(nèi)流動(dòng)時(shí)流體損失能量：（J/kg）其中為摩擦系數(shù)，與雷諾數(shù)與管子粗糙度有關(guān)。層流時(shí)，湍流時(shí)，，完全湍流時(shí)，通常為常數(shù)局部阻力（J/kg）阻力的表現(xiàn)形式——壓強(qiáng)降Δ單位體積管內(nèi)流動(dòng)時(shí)流體損失能量離心泵氣縛在啟動(dòng)泵前沒有灌滿被輸送液體或在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中滲入了空氣，因氣體的密度遠(yuǎn)小于液體，產(chǎn)生的離心力小，無法把空氣甩出去，導(dǎo)致葉輪中心所形成的真空度小，不足以將液體吸入泵內(nèi)，盡管此時(shí)葉輪在不停地旋轉(zhuǎn)，卻由于離心泵不能吸液（空轉(zhuǎn)）而無法輸送液體，這種現(xiàn)象就稱為“氣縛”。汽蝕當(dāng)葉輪中心處的壓力小于或等于被輸送液體當(dāng)前溫度下的飽和蒸汽壓時(shí)，葉輪進(jìn)口處的液體會(huì)出現(xiàn)大量氣泡，這些氣泡隨液體進(jìn)入高壓區(qū)后又迅速被壓碎而凝結(jié)，致使氣泡所在空間形成真空，周圍液體質(zhì)點(diǎn)以極大速度沖向氣泡中心，造成沖擊點(diǎn)上有瞬間局部擊壓力，從而使葉輪等部分很快損壞，這種現(xiàn)象就叫“汽蝕”。防止汽蝕的措施降低輸送液體的溫度降低飽和蒸汽壓減小吸上高度增大入口壓力變凈正吸入為灌注吸入采用粗而光滑的吸管減小吸入管阻力減少管路附件關(guān)小排出閥降低流量降低泵的轉(zhuǎn)速分析以下幾種情況，哪一種更容易發(fā)生汽蝕？夏季與冬季夏季流量大與小大泵安裝得高與低高吸入管路的長(zhǎng)與短長(zhǎng)吸入液面的高與低低主要性能參數(shù)流量Q：離心泵的送液能力，是指單位時(shí)間內(nèi)泵所輸送的液體體積。m3/h或m3/s泵的流量取決于泵的結(jié)構(gòu)尺寸(主要為葉輪的直徑與葉片的寬度)和轉(zhuǎn)速等。操作時(shí)，泵實(shí)際所能輸送的液體量還與管路阻力及所需壓力有關(guān)。揚(yáng)程H：泵的壓頭，是指單體重量流體經(jīng)泵所獲得的能量。m液柱泵的揚(yáng)程大小取決于泵的結(jié)構(gòu)(如葉輪直徑的大小，葉片的彎曲情況等)、轉(zhuǎn)速。目前對(duì)泵的壓頭尚不能從理論上作出精確的計(jì)算，一般用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定。功率單位：W效率?離心泵的特性曲線H-Q曲線：離心泵的壓頭在較大流量范圍內(nèi)隨流量的增大而減小。不同型號(hào)的離心泵，H-Q曲線的形狀有所不同。N-Q曲線：離心泵的軸功率隨流量的增大而增大，當(dāng)流量Q＝0時(shí)，泵軸消耗的功率最小。因此離心泵啟動(dòng)時(shí)應(yīng)關(guān)閉出口閥門，使啟動(dòng)功率最小，以保護(hù)電機(jī)。η-Q曲線：開始泵的效率隨流量的增大而增大，達(dá)到一最大值后，又隨流量的增加而下降。這說明離心泵在一定轉(zhuǎn)速下有一最高效率點(diǎn)，該點(diǎn)稱為離心泵的設(shè)計(jì)點(diǎn)。一般離心泵出廠時(shí)銘牌上標(biāo)注的性能參數(shù)均為最高效率點(diǎn)下之值。高效率區(qū)通常為最高效率的92％左右的區(qū)域。離心泵特性曲線圖的意義:在一定流量下，在最高效率范圍內(nèi)選擇合適的離心泵揚(yáng)程和軸功率。影響離心泵特性的因素液體的密度功率隨密度增大而增加液體的粘度粘度增大，流量、壓頭減小，效率下降，軸功率增大離心泵的轉(zhuǎn)速離心泵的葉輪直徑例題常壓儲(chǔ)槽內(nèi)盛有石油產(chǎn)品，密度為760kg/m3?，F(xiàn)用65Y-60B型油泵將此石油制品以15m3/h的流量送往表壓為177kPa的設(shè)備內(nèi)。輸送管路管徑為φ57×2mm。儲(chǔ)槽液面