《大學(xué)課件 化工原理上 第1章 流動(dòng)5.PPT》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《大學(xué)課件 化工原理上 第1章 流動(dòng)5.PPT（52頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、作業(yè)中存在的問題： 管內(nèi)徑=管外徑-2管壁厚 常用的表示方法：,小結(jié)：,兩種穩(wěn)定的流動(dòng)狀態(tài)：層流、湍流 判據(jù)： 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)定的過渡流,1. 流體流動(dòng)的類型,2. 直圓管內(nèi)流體的流動(dòng),(1) 剪應(yīng)力分布,適用于層流或湍流,層流時(shí)剪應(yīng)力分布：,（2） 層流的速度分布,（3） 湍流時(shí)的速度分布和剪應(yīng)力,剪應(yīng)力：,速度分布：,3 邊界層概念,（1）邊界層的形成條件 流動(dòng) 實(shí)際流體 流過固體表面 （2）形成過程 （3）特征： 層內(nèi)、層外 （4）流動(dòng)邊界層的發(fā)展：圓管中 （5）流動(dòng)邊界層的分離：條件、后果,1.4.5 流

2、體流動(dòng)阻力計(jì)算 1 流體阻力的表示方法,流體阻力損失三種表達(dá)形式:,阻力損失與壓力差的區(qū)別： Pf流體流經(jīng)兩截面間的機(jī) 械能損失； P任意兩點(diǎn)間的壓力差。,kJ/kg,m,Pa,阻力損失與壓力差的的關(guān)系：,當(dāng) We=0, z=0, u=0 時(shí)：,管路中的流動(dòng)阻力=直管阻力+局部阻力 直管阻力：由于流體和管壁之間的摩擦而產(chǎn)生 局部阻力：由于速度的大小或方向的改變而引起,2 圓形直管內(nèi)的阻力損失 (1) 范寧公式 流體流動(dòng)阻力-流體與壁面間的摩檫力,J/kg,m,Pa,* 層流時(shí)的摩擦系數(shù)及Hangen-Poiseuille方程,(2) 摩擦系數(shù),Hangen-Poiseuille方程,* 湍流條

3、件下的摩擦系數(shù) 影響因素復(fù)雜，一般由實(shí)驗(yàn)確定。 影響因素： 幾何尺寸及形狀； 表面情況 ； 流體的物性，如 密度，粘度等； 流速的大小。 利用量綱分析法可以得到：,式中 粗糙度 相對(duì)粗糙度,* 摩擦系數(shù)圖,* 摩擦系數(shù)圖 層流區(qū) Re2000 過渡區(qū) 2000Re4000 湍流區(qū)： Re4000 不完全湍流區(qū) 完全湍流區(qū) （阻力平方區(qū)）,* 摩擦因子變化規(guī)律分析 粗糙度對(duì)的影響： 層流時(shí)：繞過突出物，對(duì)無影響。 湍流時(shí)： 當(dāng)Re較小時(shí)，層流底層厚，形體阻力小，突出物對(duì)的影響??； 當(dāng)高度湍流時(shí)，層流底層薄，突出物充分暴露，形成較大的形體阻力，突出物對(duì)的影響大。,* 用公式求取摩擦系數(shù) p47,B

4、lasuis公式,3 非圓直管中流動(dòng)阻力,幾種常見非圓管的當(dāng)量直徑 1）矩形流道 2）環(huán)形流道,3）三角形流道的當(dāng)量直徑,4 局部阻力 指： 產(chǎn)生原因：,管件、閥門、測(cè)量接口、管進(jìn)出口段,形體阻力,Elbow(彎頭) Bushing(大小接頭) Coupling(管接頭) Plain Tee(三通) Plug (堵頭) Reducer(大小頭),Typical screwed pipe fittings,Typical screwed pipe fittings,Nipples (管接頭) Reducing street Elbow (變徑彎頭) Union (活接頭),Typical fla

5、nged fittings,Blind flange (盲板) Screwed flange (螺紋法蘭) Slip-on flange(凸緣法蘭),Typical flanged fittings,Elbow Tee Lateral Taper reducer,計(jì)算方法：,實(shí)驗(yàn)，歸納出經(jīng)驗(yàn)公式,式中 ： le-當(dāng)量長(zhǎng)度,式中： -局部阻力系數(shù),le及的獲得：實(shí)驗(yàn), 見有關(guān)資料。書P51-53,特例：1、突然擴(kuò)大 2、突然縮小,管口內(nèi) 管口外,（1）等徑管總阻力計(jì)算,5 系統(tǒng)的總阻力 系統(tǒng)總阻力=系統(tǒng)各直管阻力+局部阻力,(2) 變徑管總阻力計(jì)算,變徑管d,u,不同，需分段計(jì)算阻力,1.4.6

6、 量綱分析,量綱 (Dimension) length L time T mass M temperature - ,M, L, T, L, F, T, M, L, T, F, ,Velocity has the dimensions of length divided by time. L/T,量綱 & 單位 一個(gè)物理量只有一個(gè)量綱,可能有多個(gè)單位units. eg. Dimension unit length L m, cm, mm ,km, ft time T s, min, hrs mass M kg lb (pound) temperature K, F, C,Basic and D

7、erived,量綱: L, T, M, 其他的物理量由基本量綱表示,Velocity: Acceleration: Force:,單位(Unit),SI- System International Units cgs most of the physical properties determined in lab fps foot-pound-second system Engineering unit used in industry,SI cgs fps eng. L m cm ft cm ft M kg g lb kgf.s2/cm slug T s s s s(hr) s(hr) K

8、(kelvin) C C(F) C(F) C(F) F N dyn pdl kgf lbf,單位換算,1kg1kgf Mass:1lb=0.454kg Length: 1ft=30.48cm =0.03048m Temperature: C=K- 273.15 C=(F-32) (5/9) Force: 1N=105dyn, 1pdl=0.318N Energy: 1cal=4.178J 1erg=10-7J Power: 1hp=745w Pressure: 1atm=1.033kgf/cm2=1.013105Pa , 1 bar=100 kN/m2 1mH2O=9.807 kN/m2, 1

9、mmHg=0.133 kN/m2 1at=98.07 kN/m2 1dyn/cm2=0.1 N/m2,1.4.6 量綱分析,流動(dòng)阻力,量綱分析方法：減少實(shí)驗(yàn)工作量、實(shí)驗(yàn)結(jié)果推廣應(yīng)用,一般實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)量大、實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能推廣應(yīng)用,（1）量綱分析的理論基礎(chǔ)：物理方程中的各項(xiàng)都具有相 同的量綱，即量綱一致的原則。,（2）定理：,N-量綱為一數(shù)群的數(shù)目； n-物理量的數(shù)目； m-表達(dá)物理量的基本量綱數(shù)目。,流動(dòng)阻力,表示成為冪函數(shù),（3）量綱分析方法：,n=7 m =3 則 N =4,若設(shè)b、q、i為已知，則,Eu-歐拉數(shù),Re和Eu的物理意義：,* 無量綱數(shù)群的組合不唯一， * 建立在對(duì)過程的基本分

10、析基礎(chǔ)上， * 不能代替實(shí)驗(yàn)， 具體函數(shù)關(guān)系由實(shí)驗(yàn)獲得， * 其根本作用，是減少實(shí)驗(yàn)工作量。,對(duì)量綱分析法的認(rèn)識(shí),1.5 管路計(jì)算,基本內(nèi)容: 設(shè)計(jì)型計(jì)算、操作型計(jì)算 （1）設(shè)計(jì)型計(jì)算 對(duì)于給定的生產(chǎn)任務(wù)、流量、操作條件，位頭，壓頭，現(xiàn)場(chǎng)情況，設(shè)計(jì)管路，計(jì)算外加功率。 管路設(shè)計(jì)目標(biāo)：保證穩(wěn)定安全生產(chǎn)的前提下，使總費(fèi)用最低。,（2）操作型計(jì)算 已知管路情況和操作條件，生產(chǎn)能力或核算外加功率是否夠用。 （3）計(jì)算依據(jù) 1） 連續(xù)性方程 2） 機(jī)械能衡算方程 3） 阻力損失計(jì)算,設(shè)計(jì)型計(jì)算步驟 1）選擇流速 * 經(jīng)濟(jì)流速(適宜流速) 書P64表1.5.1 總費(fèi)用 = 操作費(fèi) + 設(shè)備費(fèi),（4）計(jì)算方

11、法,原則：先保證安全穩(wěn)定生產(chǎn)，再使總費(fèi)用最低 常見流體，選常用的流速范圍， 燃易爆流體，不超過安全流速。,2）確定管徑,3）計(jì)算外加功 4）校核 設(shè)計(jì)型計(jì)算實(shí)例-書P63例1.5.1,按標(biāo)準(zhǔn)圓整，重新計(jì)算管內(nèi)流速,操作型計(jì)算的試差的方法,1.5.1 簡(jiǎn)單管路 指：管徑相同，無分支的管路， 但可以彎曲(有局部阻力) 特點(diǎn)：穩(wěn)態(tài)時(shí)，流速恒定、流量恒定,簡(jiǎn)單管路系統(tǒng)特性分析： 質(zhì)量流量 體積流量 (不可壓縮流體) 阻力損失,1.5.2 復(fù)雜管路 (1) 串聯(lián)管路 特點(diǎn)：管徑不同，但無分支； 穩(wěn)態(tài)時(shí)，不同管段流速不同； 系統(tǒng)阻力計(jì)算，需分段計(jì)算，再加和。,(2) 分支管路 1）質(zhì)量流量,2） 機(jī)械能衡

12、算式 （a）總管支管,（b）各支管間關(guān)系,3）流量分配 與各支管的阻力有關(guān)，并相互影響。 應(yīng)用連續(xù)性方程計(jì)算,(3) 并聯(lián)管路 指：分支點(diǎn)和匯合點(diǎn)， 是各分支的公共點(diǎn)。 1）質(zhì)量流量 2）總機(jī)械能衡算,問題：RA-B用一個(gè)分支，還是各分支加和 結(jié)論：并聯(lián)管路，各支路阻力相等 = 總阻力 并聯(lián)段，只能計(jì)入一個(gè)支路的阻力損失。,并聯(lián)管路特點(diǎn)： 流量 阻力,3）流量分配 問題：各支管，流量是否相同,流量分配：,* 對(duì)上述公式的認(rèn)識(shí)-隨阻力計(jì)算方法變化 * 問題：如何求i,方法：試差法,1.5.3 可壓縮流體的流動(dòng)（自學(xué)） 可壓縮流體：多指氣體 工程處理：,處理方法，見書P69-73,作業(yè)：p88 20 、 22、 23,1、流動(dòng)阻力產(chǎn)生的外因和內(nèi)因； 2、流動(dòng)類型及判據(jù)； 3、如何看待過渡流； 4、湍流的特征； 5、強(qiáng)化傳遞過程的流動(dòng)條件； 6、降低阻力損失的流動(dòng)條件； 7、層流和湍流時(shí)，剪應(yīng)力和速度分布。,? 思考,