流體流動規(guī)律-流體流動的應用與控制

化工流體輸送單元操作項目一流體流動規(guī)律

知識點3：連續(xù)性方程定態(tài)流動與非定態(tài)流動一、連續(xù)性方程★定態(tài)流動：在流動系統(tǒng)中，若流體在各截面上的溫度、壓強、流速等參量僅隨所在空間位置變化，而不隨時間變化。11'22'11'22'★非定態(tài)流動：若流體在各截面上的有關物理量既隨位置而變，又隨時間而變。(a)(b)定態(tài)流動系統(tǒng)的物料衡算一、連續(xù)性方程11'22'Qs1Qs2定態(tài)流動存在：Qs1=Qs2質量守恒定律：定態(tài)流動系統(tǒng)的物料衡算一、連續(xù)性方程不可壓縮流體圓形管道二、連續(xù)性方程的應用思考在定態(tài)流動系統(tǒng)中，水連續(xù)地從粗圓管流入細圓管，粗管內徑為細管的2倍。則細管內水的流速為粗管內流速的多少倍？化工流體輸送單元操作項目一流體流動規(guī)律

知識點4：伯努利方程及其應用一、雷諾實驗推導過程xzydxdydz·(x,y,z)不可壓縮理想流體在重力場中做穩(wěn)態(tài)流動；流動過程中沒有外加機械能。一、伯努利方程推導過程x軸方向上的總靜壓力：xzydxdydz·(x,y,z)x軸上，牛頓第二定律表達式：整理得：推導過程xzydxdydz·(x,y,z)同理得：—歐拉運動微分方程一、伯努利方程推導過程xzydxdydz·(x,y,z)時間dt內，流體質點移動的距離為dl，該距離在三個坐標軸上的分量分別為dx、dy和dz一、伯努利方程推導過程xzydxdydz·(x,y,z)一、伯努利方程推導過程穩(wěn)態(tài)流動：所以：三式相加：一、伯努利方程推導過程ρ為常數(shù)時：—伯努利(Bernoulli)方程位能靜壓能動能一、伯努利方程推導過程理想流體的穩(wěn)態(tài)流動過程：不可壓縮的理想流體在管道內作穩(wěn)態(tài)流動而又沒有外功加入時，在任意截面上單位質量流體所具有的位能、動能、靜壓能之和為一常數(shù)，且各種形式的機械能可以相互轉換。一、伯努利方程伯努利方程J/kgJ/N=mJ/m3位能動能靜壓能位頭動壓頭(速度頭)壓頭一、伯努利方程伯努利方程流體靜止，u=0：重力場中，不可壓縮流體作連續(xù)穩(wěn)定流動；可壓縮流體，系統(tǒng)兩截面間壓強變化不超過原來絕對壓強的20%，密度取截面間流體平均密度，仍可用上式進行計算。一、伯努利方程理想流體能量轉換二、伯努利方程的應用 3 4

51'22'121二、伯努利方程的應用虹吸管pahpaAB11'22'在1-1'和2-2'之間列伯努利方程：其中：z1=0u2=0p1=p2=0H可得：位能→動能文氏管11'22'u1u2p1p2二、伯努利方程的應用壓力能→動能化工流體輸送單元操作項目一流體流動規(guī)律

知識點5：流體流動阻力的計算解析實踐探索主要內容

流體阻力

流體阻力的計算一二1、流體的粘度流體流動時流層之間產生內摩擦力的這種特性稱為黏性。衡量流體黏性大小的物理量稱為黏性系數(shù)或動力黏度，簡稱黏度，用符號μ表示。一、流體阻力圖1流體在管道內分層流動示意圖1、流體的粘度一、流體阻力（1）黏度的單位在物理單位制中黏度的單位為dyn·s/cm2，專用名稱為泊，用符號P表示。由于泊的單位太大，一般常用的是厘泊(cP)，1P=100cP。在SI制中黏度的單位為N·s/m2或Pa·s。物理單位制中黏度的單位與SI制中黏度單位的換算關系如下:1Pa·s=10P=1000cP=1000mPa·s或者1cP=1mPa·s

一、流體阻力（2）溫度、壓力對流體粘度的影響流體的黏度隨溫度而變化。液體的黏度隨溫度的升高而降低；氣體則相反，黏度隨溫度的升高而增大。壓力對液體黏度的影響可忽略不計；氣體的黏度只有在極高或極低的壓力下才有變化，一般情況下可以忽略。1、流體的粘度氣體：T↑，μ↑

液體：T↑，μ↓

內因內摩擦力是產生流體阻力的根本原因外因流體流動狀況是產生流體阻力的第二位原因2、流體阻力產生的原因流動阻力的大小與流體本身的物理性質、流動狀況及流道的形狀及尺寸等因素有關。流體流經一定管徑的直管時，由于流體內摩擦而產生的阻力。流體流經管路中的管件、閥門及管截面的突然擴大或縮小等局部地方所引起的阻力。局部阻力直管阻力流體在管路中流動時的阻力可分為直管阻力和局部阻力兩種。二、流體阻力的計算1、直管阻力計算范寧公式hf——流體在圓形直管中流動時的損失能量，J/kg；l——管長，m；d——管內徑，m；u2/2——動能，J/kg；λ——摩擦系數(shù)，無單位λ=f（流動類型、管壁粗糙度）=f(Re、ε/d)二、流體阻力的計算2、局部阻力的計算局部阻力的計算，通常采用兩種方法：當量長度法和阻力系數(shù)法。（1）當量長度法將某一局部阻力折合成相當于同直徑一定長度直管所產生的阻力，此折合的直管長度稱為當量長度，用符號le表示。即：le——當量長度，m.值由實驗測定。hf'——流體在圓形直管中流動時的損失能量，J/kg；l——管長，m；d——管內徑，m；u2/2——動能，J/kg；λ——摩擦系數(shù)，無單位注：計算局部阻力時，λ及u值與管徑為d的圓管相同