計算連續(xù)管路中流體流速

模塊一

流體輸送技術(shù)職業(yè)教育精細(xì)化工技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫（備選）01任務(wù)一認(rèn)識流體輸送管路02任務(wù)二計算管路中流體的參數(shù)03任務(wù)三認(rèn)識管路中的阻力04任務(wù)四選擇流體輸送方式與相關(guān)計算05任務(wù)五選用液體輸送機械0607任務(wù)六選用氣體輸送機械

任務(wù)七測定流體輸送過程中的參數(shù)09綜合案例08總結(jié)與歸納02任務(wù)二計算管路中流體的參數(shù)子任務(wù)2計算連續(xù)管路中流體流速

流體在進入反應(yīng)設(shè)備時，需要計量，如何計算單位時間內(nèi)流體的質(zhì)量、體積、流速以及體積流量與質(zhì)量流量直接的關(guān)系。02任務(wù)二計算管路中流體的參數(shù)一、連續(xù)管路中的穩(wěn)定流動與非穩(wěn)定流動（1）定態(tài)流動與非定態(tài)流動

流體流動系統(tǒng)中，若各截面上的溫度、壓力、流速等物理量僅隨位置變化，而不隨時間變化，這種流動稱之為定態(tài)流動（穩(wěn)定流動,Steadyflow）；若流體在各截面上的有關(guān)物理量既隨位置變化，又隨時間變化，則稱為非定態(tài)流動（非穩(wěn)定流動,Non-steadyflow）。02任務(wù)二計算管路中流體的參數(shù)①流量(Quantityofflow)

體積流量(thefluxofvolume)單位時間內(nèi)流經(jīng)管道任意截面的流體體積，稱為體積流量，以qv表示，單位為m3/s或m3/h。

質(zhì)量流量(thefluxofmass)單位時間內(nèi)流經(jīng)管道任意截面的流體質(zhì)量，稱為質(zhì)量流量，以qm表示，單位為kg/s或kg/h。（2）穩(wěn)定流動中，流量與流速的變化

在生產(chǎn)過程中，流體輸送過程中是采用每一批處理多少流體或者是單位時間內(nèi)處理多少流體來表示的。02任務(wù)二計算管路中流體的參數(shù)體積流量與質(zhì)量流量的關(guān)系為：

02任務(wù)二計算管路中流體的參數(shù)②流速

平均流速（bulkvelocity）流速是指單位時間內(nèi)流體質(zhì)點在流動方向上所流經(jīng)的距離。實驗發(fā)現(xiàn)，流體質(zhì)點在管道截面上各點的流速并不一致，而是形成某種分布。在工程計算中，為簡便起見，常常希望用平均流速表征流體在該截面的流速。定義平均流速為流體的體積流量與管道截面積之比。

單位為m/s02任務(wù)二計算管路中流體的參數(shù)

質(zhì)量流速（massflux）單位時間內(nèi)流經(jīng)管道單位截面積的流體質(zhì)量，稱為質(zhì)量流速或質(zhì)量通量，以G表示，單位為kg/（m2·s）。質(zhì)量流速與流速的關(guān)系為：

流量與流速的關(guān)系為：

02任務(wù)二計算管路中流體的參數(shù)（3）定態(tài)流動系統(tǒng)的質(zhì)量守恒——連續(xù)性方程

定態(tài)流動系統(tǒng)，流體連續(xù)地從1-1′截面進入，2-2′截面流出，且充滿全部管道。

根據(jù)物料衡算，單位時間進入截面1-1′的流體質(zhì)量與單位時間流出截面2-2′的流體質(zhì)量必然相等，即：

或02任務(wù)二計算管路中流體的參數(shù)

對于在任意截面上流體質(zhì)量守恒：

上式均稱為連續(xù)性方程，表明在定態(tài)流動系統(tǒng)中，流體流經(jīng)各截面時的質(zhì)量流量恒定。

對不可壓縮流體，

＝常數(shù)，連續(xù)性方程可寫為：

表明不可壓縮性流體流經(jīng)各截面時的體積流量也不變，流速u與管截面積成反比，截面積越小，流速越大；反之，截面積越大，流速越小。對于圓形管道，可變形為：

不可壓縮流體在圓形管道中，任意截面的流速與管內(nèi)徑的平方成反比。02任務(wù)二計算管路中流體的參數(shù)

不可壓縮流體

圓形管道

管內(nèi)定態(tài)流動的連續(xù)性方程注意：以上各式的適用條件總結(jié)02任務(wù)二計算管路中流體的參數(shù)

串聯(lián)變徑管路中，已知小管規(guī)格為φ52×3mm，大管規(guī)格為φ80×4mm，均為無縫鋼管，水在小管內(nèi)的平均流速為2m/s，水的密度可取為1000kg/m3。判斷大管、小管的速度那個大；體積流量與質(zhì)量流量的變化？試求：①水在大管中的流速；②管路中水的體積流量和質(zhì)量流量。02任務(wù)二計算管路中流體的參數(shù)

①小管直徑d1=52－2×3=46mm，u1=2m/s

大管直徑d2=80－2×4=72mm

m/s

粗管的速度