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1、1靜力學(xué)方程的應(yīng)用 （1）壓力測(cè)量 測(cè)壓管和氣壓計(jì) 氣壓計(jì),測(cè)壓管,Pa = gh,小結(jié),P = gh（表壓）, U形管壓差計(jì), 傾斜液柱壓差計(jì), 微差壓差計(jì), 倒U形管壓差計(jì),2. 流體動(dòng)力學(xué),（1）流量與流速 （2）穩(wěn)態(tài)流動(dòng)及非穩(wěn)態(tài)流動(dòng) （3）連續(xù)性方程,（2）液封高度,m,條件： （1）不可壓縮理想流體，穩(wěn)態(tài)流動(dòng), 與外界無(wú)能量交換 （2）不可壓縮流體 或壓力變化( (P1-P2)/P120%)較小的可壓縮流體-氣體,（4）柏努利方程,1.3.5 實(shí)際流體流動(dòng)的機(jī)械能衡算式,上式中： （1）未考慮實(shí)際流體流動(dòng)的阻力（因有粘度） （2）與外界輸入能量的聯(lián)系，未能關(guān)聯(lián),若 外界對(duì)單位質(zhì)量流體

2、作功為 ：we 單位質(zhì)量流體損失機(jī)械能 ：,實(shí)際流體流動(dòng)的機(jī)械能衡算式,（1）適用條件 重力場(chǎng)中，連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng)的不可壓縮流體。 對(duì)可壓縮流體，若開(kāi)始和終了的壓力變化不超過(guò) 20%，密度取平均壓力下的數(shù)值，也可應(yīng)用上式。,關(guān)于方程的幾點(diǎn)討論：,問(wèn)題：非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)流體，如何用方程,在微分時(shí)間內(nèi)用總機(jī)械能衡算方程，再積分求解。,(2) 本質(zhì) 任意流動(dòng)截面上，流體本身機(jī)械能與外加功、阻力 損失的關(guān)系。 用能過(guò)程是能量降級(jí)或變質(zhì)過(guò)程 （機(jī)械能永久損失）,位頭 壓力頭 動(dòng)壓頭 有效壓頭 壓力頭損失 （速度頭）,位能 靜壓能 動(dòng)能 有效功 損失的機(jī)械能,式中, 壓力降,（3）方程的三種表達(dá)形式，單位及意義,

3、靜止流體-靜力學(xué)方程式,靜止流體，各截面勢(shì)能守恒 理想流體-柏努利方程式 指：無(wú)阻力損失的流體,理想流體，各截面機(jī)械能守衡 結(jié)論：各方程一致，有各自的適用范圍及解決問(wèn)題。,（4）兩種特例,1.3.6 實(shí)際流體流動(dòng)的機(jī)械能衡算式的應(yīng)用,1. 應(yīng)用 （1）依題意畫(huà)出流程示意圖，標(biāo)明流動(dòng)方向； （2）選取適當(dāng)截面，與流向垂直； 截面的選取應(yīng)包含待求的未知量和盡可能多的已知量，如大截面、敞開(kāi)截面； （3）式中各項(xiàng)的單位相同； （4） 基準(zhǔn)一致，壓力基準(zhǔn)，位頭基準(zhǔn)； （5）流速使用所選截面上平均速度； （6）有效功率 Pe （7）效率 P-輸送機(jī)械的軸功率,或,2. 關(guān)于流速的說(shuō)明： 單位質(zhì)量流體動(dòng)能

4、流體質(zhì)量 總動(dòng)能 單位質(zhì)量流體平均動(dòng)能,平均速度,的關(guān)系：, 動(dòng)能校正因子 工程計(jì)算中，取值為1,截面選擇原則,用泵將水槽中水打到高位槽。真空表讀數(shù)31925Pa，管路阻力Rf0-2=23u2，管路阻力Rf0-1=4u2 。 問(wèn)題 （1）管內(nèi)流速？ （2）泵所做的功？,基準(zhǔn)一致，壓力基準(zhǔn)，位頭基準(zhǔn)。 通大氣的面，壓力為大氣壓。P(g)=0 大截面的流速可忽略不計(jì)。u=0 選取適當(dāng)截面，與流向垂直，條件充分。,3. 實(shí)例,（1）牛頓粘性定律,1. 4 流體流動(dòng)阻力1.4.1 流體的粘性和牛頓粘性定律,速度分布（速度側(cè)形）：速度沿距離的變化關(guān)系,牛頓粘性定律：,實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)：,意義：剪應(yīng)力的大小與速度

5、梯度成正比 描述了任意兩層流體間剪應(yīng)力大小的關(guān)系,2. 流體的粘度,物理意義,動(dòng)力粘度，簡(jiǎn)稱粘度,（2）單位 SI單位制 ： Pa. S N/m2. s 物理單位制 ： P(泊)- 達(dá)因.秒/厘米2 cP(厘泊) 換算關(guān)系：1cp=0.01P=10-3Pa.s=1mPa.s,單位：1St=1cm2/s=100cSt =10-4m2/s,(3) 運(yùn)動(dòng)粘度,m2/s,(4) 影響因素, 液體 粘度隨溫度升高而降低，壓力影響很小。, 氣體 粘度隨溫度升高而增大，壓力影響很小。但在極高壓力下，隨壓力增加有所增加；而在壓力極低情況下也要考慮壓力的影響。,混合物的粘度，按一定混合規(guī)則進(jìn)行加和 對(duì)于分子不聚

6、合的混合液可用下式計(jì)算,缺少粘度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可按理論公式或經(jīng)驗(yàn)公式估算粘度。對(duì)于壓力不太高的氣體，估算結(jié)果較準(zhǔn)，對(duì)于液體則較差。,常壓下氣體混合物的粘度，可用下式計(jì)算,(5) 數(shù)據(jù)來(lái)源 各種流體的粘度數(shù)據(jù)，主要由實(shí)驗(yàn)測(cè)得,不同流體的粘度差別很大 壓強(qiáng)為101.325kPa、溫度為20的條件下，空氣、水和甘油的動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度為： 空氣 17.910-6 Pa s， 14.810 -6 m2/s 水 1.0110 -3 Pa s， 1.0110 -6 m2/s 甘油 1.499Pa s， 1.1910 -3 m2/s,理想流體：=0 du/dy=0 =0 hf=0,3、粘性對(duì)流動(dòng)的影響,隨粘度

7、增加或速度梯度增加， 增加， hf增加,實(shí)際流體： 0 du/dy 0 0 hf 0,4. 流體類型,（1）牛頓型流體：符合牛頓粘性定律的流體。,氣體及大多數(shù)低分子量液體是牛頓型流體 （2）非牛頓型流體, a表觀粘度，非純物性, 是的函數(shù),非牛頓型流體 假塑性流體：表觀粘度隨速度梯度的增大而減小。 幾乎所有高分子溶液或溶體屬于假塑性流體 脹塑性流體：表觀粘度隨速度梯度的增大而增大 淀粉、硅酸鹽等懸浮液屬于脹塑性流體 粘塑性流體：當(dāng)應(yīng)力低于0時(shí)，不流動(dòng)；當(dāng)應(yīng)力高于0時(shí)，流動(dòng)與牛頓型流體一樣。0稱為屈服應(yīng)力 如紙漿、牙膏、污水泥漿等 觸變性流體：表觀粘度隨時(shí)間的延長(zhǎng)而減小 如油漆等 粘彈性流體：既

8、有粘性，又有彈性。當(dāng)從大容器口擠出時(shí)，擠出物會(huì)自動(dòng)脹大 如塑料和纖維生產(chǎn)中都存在這種現(xiàn)象,1.4.2 流體流動(dòng)的類型-層流及湍流,1、雷諾試驗(yàn) 1883年, 英國(guó)物理學(xué)家Osbone Reynolds作了如下實(shí)驗(yàn),湍流：主體做軸向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)有徑向脈動(dòng) 特征：流體質(zhì)點(diǎn)的脈動(dòng),層流： * 流體質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng) * 流體分層流動(dòng)，層間不相混合、不碰撞 * 流動(dòng)阻力來(lái)源于層間粘性摩擦力,過(guò)渡流：不是獨(dú)立流型（層流+湍流）， 流體處于不穩(wěn)定狀態(tài)（易發(fā)生流型轉(zhuǎn)變） 生產(chǎn)中，一般避免過(guò)渡流型下操作。,2、雷諾試驗(yàn)現(xiàn)象,兩種穩(wěn)定的流動(dòng)狀態(tài)：層流、湍流,用紅墨水觀察管中水的流動(dòng)狀態(tài),3、實(shí)驗(yàn)分析,（1）影響狀態(tài)的因素： d , u , ，,Re是無(wú)因次數(shù)群：,（2）圓形直管中 Re2000 穩(wěn)定的層流,Re 4000 穩(wěn)定的湍流,2000 Re 4000 不穩(wěn)定的過(guò)渡流,此時(shí)，流體處于 不穩(wěn)定的狀態(tài)，可能是層流，也可能是湍流，取決于流體進(jìn)入導(dǎo)管的狀態(tài)、管壁粗糙程度以及周?chē)袩o(wú)震動(dòng)等因素。,Re 特征數(shù)的大小，不僅作為層流與湍流的判斷依據(jù)，而且在傳熱、傳質(zhì)等其他很多方面廣泛的使用。,Re的使用中應(yīng)注意： 單位統(tǒng)一 有時(shí)是直徑，有時(shí)是別的特征長(zhǎng)度。,作業(yè)：P87 13、16、17,