2019化工原理第一章 流体流动.ppt

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1、,第一章 流体流动,教学要求 1-0 概述 1-1 流体静力学基本方程 1-2 流体在管内的流动 1-3 流体的流动现象 1-4 流体在管内的流动阻力 1-5 管路计算 1-6 流量测量 复习,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,2/88,教学要求,重 点：连续性方程及柏努利方程式的应用。 覆盖内容：流体的性质（密度、重度、比重、比容、粘度）；流体的静压强、静力学方程式及其应用；流量、流速的各种表达方式及计算；定常流动与非定常流动的概念；流动系统的物料衡算与连续性方程；流动系统的能量衡算与机械能衡算式；牛顿型流体与非牛顿型流体的概念；流动类型及特点；边界层的概念（形成

2、、发展与分离）；管内流速分布；管路能耗的原因、计算及影响因素（粗糙度的概念、摩擦系数、因次分析法）；管路计算的方法；流量、流速的测量方法（测速管、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计的结构和原理）。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,3/88,1-0 概述,流体气体、液体,特征：流动性、没有固定的形状、在外力作用下其内部易发生相对运动。 分类：按凝聚状态分类，按可压缩性分,连续性假设连续介质模型,流体质点（或流体微团）流体,运动的描述方法,拉格朗日法跟踪指定质点空间位置、运动状况时间轨线 欧拉法选择截面运动参数时间流线,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工

3、原理 流体流动,4/88,1-0 概述,流线与轨线,轨线：同一流体质点在不同时刻所占空间位置的连线。,流线：采用欧拉法观察的结果，表述同一瞬时不同质点的速度方向。流线的属性：1）流线互不相交；2）在流动区域内，通过任意封闭曲线各点引出的流线所围成的空间称为流管。,目的,流体输送 压强、流量与流速测定 提供适宜的强化设备的条件,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,5/88,1-1 流体静力学基本方程,1-1-1 流体的密度,定义：单位体积流体具有的质量，kg/m3,气体密度是温度和压强的函数：,气体密度,混合气体的密度：,液体的密度： 只与温度有关，而与压力无关。 混合

4、液体密度 混合前后体积不变,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,6/88,1-1 流体静力学基本方程,1-1-2 流体的静压强,定义：垂直作用在单位面积上的力,Pa=N/m2,流体静压强的特征： 1）来自于各方向且指向该点，大小相等； 2）是空间位置的函数。,流体静压强的表示 绝对压强、表压强、真空度,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,7/88,1-1 流体静力学基本方程,1-1-3 流体静力学基本方程式,一、流体内力的类型,体积力：场力（离心力、重力等）分量：X、Y、Z,表面力：与表面积成正比法向和切向两种。,二、欧拉平衡方程,材料与化学

5、工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,8/88,1-1 流体静力学基本方程, X方向受力, Y方向受力, Z方向受力,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,9/88,1-1 流体静力学基本方程,三、流体静力学基本方程 重力场：X=0、Y=0，Z=-g。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,10/88,1-1 流体静力学基本方程,四、讨论,等压面：静止的、连续的、同一液体的同一水平面上,压力可传递巴斯噶定理、, h=(p1-p2)/(g),化工设备中可压缩流体内各点压强相等,1-1-4流体静力学基本方程式的应用,一、压差或压强测量,

6、液柱式压差计,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,11/88,1-1 流体静力学基本方程, U管压差计 常用指示液有：汞、四氯化碳、水、油等。,对水平管道，则：,若为气体，对水平管道，则：,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,12/88,1-1 流体静力学基本方程,倾斜式液柱压差计,微差压差计,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,13/88,1-1 流体静力学基本方程,要求： 密度相近分别为1、2，则：,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,14/88,1-1 流体静力学基本方程,二、液位的测

7、量,三、液封高度的计算,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,15/88,1-2 流体在管内的流动,1-2-1流量与流速,一、流量 定义 Vs(m3/s)、Ws(kg/s)或Vh(m3/h)、Wh(kg/h),二、流速 点流速(ur)：流体质点沿流动方向上流过的距离，m/s。 平均流速(u)：同一截面上的流体质点沿流动方向上流过的平均距离,m/s。 质量流速(G)：单位时间内流过单位截面积的流体质量，kg/m2.s。,关系：Ws=Vs,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,16/88,1-2 流体在管内的流动,三、管径选择,总费用=操作费用+设备

8、费用,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,17/88,1-2 流体在管内的流动,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,18/88,1-2 流体在管内的流动,1-2-2定态流动与非定态流动,一、非定态流动,以X表示任一流动参数，则对非定态流动有：,二、定态流动,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,19/88,1-2 流体在管内的流动,二、连续性方程,1-2-3连续性方程,一、管路系统,简单管路,串联管路,分支管路,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,20/88,1-2 流体在管内的流动,1-2-

9、4能量衡算方程式,一、流动系统的总能量衡算,衡算范围： 衡算基准：1kg流体；基准面：0-0水平面,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,21/88,1-2 流体在管内的流动,内能： U1、U2(J/kg).,机械能：位能（重力势能）、动能、静压能,位能：Z1g、Z2g(J/kg),静压能：p1、p1 ；单位：J/kg。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,22/88,1-2 流体在管内的流动,能量交换 热：Qe;单位：J/kg。 净功（外功）：We，其单位：J/kg。 能量衡算方程式：,二、柏努利方程 热力学第一定律：,材料与化学工程学院 化

10、学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,23/88,1-2 流体在管内的流动,Qe：Qehf，单位：J/kg。,柏努利方程 对不可压缩流体，忽略流体因温度变化而引起的比容变化，即不变则：,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,24/88,1-2 流体在管内的流动,理想流体，且We=0,三、柏努利方程式的讨论 理想流体的机械能守衡方程：动能、位能、静压能之间可以相互转化。 Zg、u2/2、p/、We、hf：Ne=WsWe,Ne/N 。,静力学基本方程：Z1g+p1/= Z2g+p2/。 可压缩流体：（p1-p2)/maxp1、p220%。,非定态系统：任一瞬间柏努利方程。

11、,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,25/88,1-2 流体在管内的流动,基准：,1-2-5柏努利方程式的应用,一、使用柏努利方程的注意事项 控制体的选择 基准水平面的选取 压力 单位,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,26/88,1-2 流体在管内的流动,二、柏努利方程的应用 流速或流量 设备间的相对位置 流体输送设备的轴功率 管路系统中的压强分布 测量或计算管路的能耗 判断流动方向 驻点压强 非定态系统中的瞬时流速或流量,例 已知管道尺寸为1144mm，流量为85m3/h，水在管路中流动时的总摩擦损失为10J/kg（不包括出口阻力损失

12、），喷头处压力较塔内压力高20kPa，水从塔中流入下水道的摩擦损失可忽略不计。（塔的操作压力为常压） 求：泵的有效功率。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,27/88,1-2 流体在管内的流动,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,28/88,1-2 流体在管内的流动,例 20的水以7m3/h的流量流过如图所示的文丘里管，在喉颈处接一支管与下部水槽相通。已知1-1截面处的压强为0.2at（表），管内径为50mm，喉颈内径为15mm。设流动无阻力损失，大气压为101.3kPa，水的密度取1000kg/m3。试判断支管中水的流向。,解：设支管中的

13、水处于静止状态。取1-1、2-2截面， 以3-3截面（水平面）为基准面，建立柏努利方程。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,29/88,1-2 流体在管内的流动,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,30/88,1-2 流体在管内的流动,流体能否流动或流动方向判断的实质是静力学问题。一旦流动，流体中的能量转换服从柏努利方程。当水槽中水向上流入文丘里管，则2-2截面的压强将不再为上面的计算值。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,31/88,1-3 流体的流动现象,1-3-1牛顿粘性定律与流体的粘度 一、牛顿粘性定律,

14、材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,32/88,1-3 流体的流动现象,二、流体的粘度 流体的粘性是流体分子微观作用的宏观表现。 液体的粘度随温度升高而减小，气体则相反。 物理意义：促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力。 单位：SI制：Pa.s；cgs制：P（泊）=100CP 因次：M/（L.） 运动粘度：=/ 单位：SI制：m2/s；cgs制：1St=1cm2/s,1-3-2非牛顿流体,服从牛顿粘性定律的流体称为牛顿型流体； 凡不遵从牛顿粘性定律的流体称非牛顿型流体,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,33/88,1-3 流体的流动现象,1

15、-3-3流动类型与雷诺准数,雷诺实验 层流（滞流）、湍流（紊流）,雷诺准数 Re=du/ Re=M0.L0.0 Re2000：层流 Re4000：湍流 2000Re4000：可能是层流， 也可能是湍流。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,34/88,1-3 流体的流动现象,1-3-4滞流与湍流,一、流体质点的运动 层流：无脉动 湍流：有脉动,二、速度分布 层流：ur=umax(1-(r/R)2) 湍流：ur=umax(1-r)/R)n)，n=1/71/10，与Re有关。,三、流体阻力 层流：=-dur/dr 湍流：=-(+e)dur/dr e：涡流系数，与Re有关。

16、,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,35/88,1-3 流体的流动现象,1-3-5边界层的概念,一、边界层的形成,边界层：在流体壁面附近的有明显速度梯度的流体层。 边界层的厚度：u=0.99us,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,36/88,1-3 流体的流动现象,二、边界层的发展 流体在平板上的流动： 层流边界层的厚度：/x=4.64/Rex0.5 湍流边界层的厚度：/x=0.376/Rex0.2,流体在圆形直管的进口管段内的流动：,从管道进口至边界层在管中心汇合的管段长度称进口稳定段。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原

17、理 流体流动,37/88,1-3 流体的流动现象,三、边界层的分离,流体绕过圆柱,后果：产生大量旋涡；导致较大的能量损失。,边界层的分离,流体流过管件：扩大与缩小、直角弯头、圆角弯头 孔板 文丘里管 转子 蝶阀 隔膜法 止回阀,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,38/88,1-4流体在管内的流动阻力,产生流体阻力的内因：流体粘性 产生流体阻力的外因：流体流过固体壁面时，固体壁面促使流体内部发生相对运动。 基准 单位质量：hf，J/kg；单位重量：Hf，m； 单位体积：Pf，Pa，在通常情况下Pf不等于P ； 关系： hf=gHf= Pf/。 阻力的分类 直管阻力hf

18、（沿程阻力） 局部阻力hf（流过管件：弯头、活接头、孔板阀等） hf= hf+ hf。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,39/88,1-4流体在管内的流动阻力,一、计算圆形直管阻力的通式,1-4-1流体在直管中的流动阻力,范围与基准面：柏努利方程：,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,40/88,1-4流体在管内的流动阻力,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,41/88,1-4流体在管内的流动阻力,二、粗糙度的影响 粗糙度： 相对粗糙度： d,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,42/8

19、8,1-4流体在管内的流动阻力,三、层流时的摩擦系数,速度分布：取如图所示的控制体,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,43/88,1-4流体在管内的流动阻力,平均流速与最大流速的关系：,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,44/88,1-4流体在管内的流动阻力, HagonPoiseuille公式：,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,45/88,1-4流体在管内的流动阻力,四、湍流的摩擦系数与因次分析 实验研究方法的基本要求：由小见大，由此及比。 因次论指导下的实验研究方法的主要步骤： 析因实验因次分析组织实验数

20、据处理经验公式,影响因素： 流体物性：、； 设备：d、l、；流动条件：u 。 hf=f（ 、 、 d、l、 、 u） 因次分析： 理论基础：因次一致性原则 定理：i=n-m。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,46/88,1-4流体在管内的流动阻力,因次分析：将基本变量依次与余下的变量组成无因次数群，用待定系数法确定无因次数群的具体表达形式。各变量的因次表达式如下：,基本变量：nm；条件：1）不含代求的变量；2）不含因次相同的；3）包括所有变量中出现的量纲。选择：d、u、。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,47/88,1-4流体在管内的

21、流动阻力,1被称为欧拉准数，可理解为流体阻力与动能之比,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,48/88,1-4流体在管内的流动阻力,摩擦系数的经验公式： 光滑管： Blasius公式：=0.3164/Re0.25 ；Re=3103105,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,49/88,1-4流体在管内的流动阻力,粗糙管:,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,50/88,1-4流体在管内的流动阻力,摩擦系数曲线,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,51/88,1-4流体在管内的流动阻力,五、非

22、圆形直管的流体阻力 引入当量直径，仍按圆形直管计算。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,52/88,1-4流体在管内的流动阻力,注意：de只用以计算Re和l/de，不能由de及Vs计算u。,1-4-2管路上的局部阻力,一、阻力系数法 克服局部阻力所引起的机械能损失，可以表示成动能的函数。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,53/88,1-4流体在管内的流动阻力,突然扩大： hf=u12/2,突然缩小： hf=u12/2,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,54/88,1-4流体在管内的流动阻力,二、当量长度法 将

23、流体流过局部管件或阀的机械能损失等效为流过相同直径长度为le的直管的机械能损失。le由实验测定或从有关手册查取。,1-4-3管路系统的总机械能损失,简单管路系统的总机械能损失等于所有管段的直管阻力和所有管件的局部阻力之和。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,55/88,1-4流体在管内的流动阻力,例：如图所示，溶剂由敞口高位槽流入精馏塔。进塔处塔中的压强为0.2at（表压），输送管道为383无缝钢管，直管长度为8m，管路中装有90标准弯头2个，180回弯管1个，球心阀（全开）1个。为使液体能以3m3/h的流量流入塔中，问高位槽应放置的高度z应为多少米？（绝对粗糙度为

24、0.3mm,操作温度下溶剂的物性参数为：=861kg/m3；=0.643cP）。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,56/88,1-4流体在管内的流动阻力,解:取球心阀所在水平管段的管中线所在水平面为基准面,在1-1、2-2（左侧）（右侧）截面间列柏努利方程：,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,57/88,1-4流体在管内的流动阻力,若取出口右侧，流体恰好离开管道则u2=0,由Re、/d查图得=0.039。查局部阻力系数，各个管件的局部阻力系数如下：,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,58/88,1-4流体在管

25、内的流动阻力,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,59/88,1-4流体在管内的流动阻力,减小阻力的措施： 改善固壁对流动的影响：减小管壁粗糙度，防止或推迟流体与壁面的分离。 优化管路：尽可能减少管件；尽可能排直管。 流体：加极少量的添加剂，影响流体运动的内部结构。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,60/88,1-5 管路计算,基本工具:连续性方程（或物料衡算）、柏努利方程、流体阻力计算式 一、计算类型,按计算的具体内容： 1）已知:d、l、le、Vh，求：N(We,）或（Z1-Z2）。 2）已知：d、l、le、 hf允。 3）已知: l

26、、le、 hf允、 Vh ，求： d。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,61/88,1-5 管路计算,二、简单管路 构成：由不同直径的直管段和系列管件串联而成。 特点：稳态流动时，Ws1=Ws2=Wsi，或：Vs1=Vs2=Vsi ； 总机械能损失：hf=hf1+hf2+hf1+ hf2+ 计算方程：连续性方程、柏努利方程、阻力计算式,三、试差法 例：如图所示的输水系统，液面1-1和3-3截面间全长（包括所有局部阻力的当量长度）共300m，截面3-3至2-2截面有一闸阀，其间直管阻力忽略不计。输水管内直为53mm，/d=0.04。水温为20。在闸阀全开时，求：1）

27、管路的输水量；2）3-3的压强（mH2O）。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,62/88,1-5 管路计算,解：在1-1、2-2截面间以2-2截面基准面建立柏努利方程：,思考题：在该管路系统中，改变闸阀的开度或增加管件数量，则流体阻力是否变化？3-3截面的压强是否变化?为什么？,设流体在阻力平方区流动，由/d查得=0.028。 闸阀全开得局部阻力系数=0.17，出口突然扩大得局部阻力系数=1。其流体阻力：,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,63/88,1-5 管路计算,查20水的物性参数：=1000kg/m3、=1cP。 校核雷诺数：R

28、e=（du/）=58700 由Re、/d查=0.03，即假设值与u=1.11m/s下的摩擦系数有较大差别。重新设=0.03，则：u=1.07m/s。重新校核：Re=56800。由重新计算得到的Re、/d查=0.03。说明假设的与实际的吻合，计算结果有效，Vs=2.3610-3m3/s。 在3-3、2-2间以3-3截面管中心所在水平为基准列柏努利方程：,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,64/88,1-5 管路计算,可以计算得到闸阀1/4开度时，闸阀的=24， =0.031， Vs=2.1810-3m3/s，p3/g=1.7mH2O（表）,材料与化学工程学院 化学工程

29、与工艺教研室,化工原理 流体流动,65/88,1-5 管路计算,试差法求管路系统流量的步骤：,计算流量,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,66/88,1-5 管路计算,四、并联管路,或,从分流点A至合流点B，单位质量的流体无论通过哪一根支管，阻力损失都相等，即 ：,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,67/88,1-5 管路计算,五、分支管路,并联各支管流量分配具有自协调性，任意两支管i、j的流量分配比为：,主管质量流量等于各支管质量流量之和，可以表示为:,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,68/88,1-5 管

30、路计算,对不可压缩流体：,分支点出发可对各支管列柏努利方程，对不可压缩流体，有:,思考题：汇合管路有什么特点？基本的管路计算原则是什么？,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,69/88,1-5 管路计算,例 如附图所示的输水管路系统，泵出口分别与B，C两容器相连。已知泵吸入管路内径为50mm，有90标准弯头和吸水底阀各一个；AB管段长20m，管内径为40mm，有截止阀一个；AC管段长20m，管内径为30mm，有90标准弯头和截止阀各一个。水池液面距A点和容器C的液面垂直距离分别为2m和12m。容器C内气压为0.2MPa（表）。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室

31、,化工原理 流体流动,70/88,1-5 管路计算,试求：1）测得泵送流量为15m3/h，泵的轴功为2.2 kW时，两分支管路AB及AC的流量。 2）泵送流量不变，要使AC管路流量大小与上， 问计算值相同但水流方向反向，所需的泵的轴功率。 （取泵的效率为60%，水的密度为1000kg/m3，粘度为1.010-3Pas） 解：（1）首先判断两分支管路中水的流向。为此，以水池液面为基准面，分别在水池液面与A点间、A点与容器C的液面间、A点与管路B出口间列柏努利方程，有,（1）,（2）,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,71/88,1-5 管路计算,（ 3）,查表得管路局

32、部阻力系数如下： 水泵吸水底阀（管内径50mm）=10； 截止阀（全开）=6.4； 90标准弯头= 0.75； 管出口（突然扩大） = 1。 泵入口管路流速 ：,忽略入口管路直管阻力，则式(1)中,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,72/88,1-5 管路计算,所以,式（3）中,由以上计算可知，ECEAEB，所以水将由容器C流出，与泵联合向容器B供水，且由式（2）有,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,73/88,1-5 管路计算,将已知数据代入上式，整理得,对管壁，取=0.3mm,/dc=0.3/30=0.01,试差计算得：,故容器C流入

33、交汇点A的流量为：,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,74/88,1-5 管路计算,因此AB管路流量为：,要达到由泵向容器C输水4.12m3/h，管路系统要求泵提供的轴功率必须增加。由分支管路特点，在水池液面与容器C的液面和管路B出口处分别列柏努利方程有,式（5）中，,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,75/88,1-5 管路计算,此条件下AB管段流速：,所以,又/da=0.3/40=0.0075 由/da和Re值查图得B=0.035,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,76/88,1-5 管路计算,可见，要完成

34、此输送任务AC分支管路要求泵提供的能量heC大于AB分支管路的heB，泵的轴功率应满足AC管路的要求，所以,AB管路则通过减小该支管上截止阀的开启度、增加管路阻力，满足流量分配要求。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,77/88,1-6 流量测量,测量方法：,间接测量,基本方程：,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,78/88,1-6 流量测量,一、测速管 驻点,驻点压强：,测试原理,引入校正系数,测速管,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,79/88,1-6 流量测量,流量,平均流速：u,优点: 阻力小，可测量大

35、直径管道中的气体流速或流量。,缺点:不能直接测得平均流速或流量；读数小，常需配微差压差计；不适用于含颗粒的流体。,安装要求:必须保证测量点处于均匀流段，即测量点上下游最好各有50 d 以上长的直管距离；必须保证管口截面严格垂直于流动方向；皮托管的直径d0应小于管径d的五十分之一，即d0 d /50。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,80/88,1-6 流量测量,测umax平均速度流量,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,81/88,1-6 流量测量,二、孔板流量计 流体通过孔板的流动状况,测试原理,流量系数：,材料与化学工程学院 化学工程

36、与工艺教研室,化工原理 流体流动,82/88,1-6 流量测量,d/D：0.20.8；最小孔径：12.5mm； 直孔部分的厚度：h=0.0050.02D； 总厚度H：0.05D； 锥面的斜角：=3045。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,83/88,1-6 流量测量,优点：容易制造；当流量有较大变化时，为了调整测量条件，调换孔板也很方便；可实现远程测量。,特点：恒截面、变压差、变流速差压流量计,安装：上游应大于50d1的直管段，下游直管段应大于10d1;合理选用压差计的指示液。,文丘里流量计,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,84/88

37、,1-6 流量测量,三、转子流量计,力平衡,结构,测试原理,流量系数：CR=F(转子形状、流体阻力）,标定： 测量液体：20清水；测量气体：20 、100kPa的空气。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,85/88,1-6 流量测量,转子流量计的流量系数曲线,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,86/88,1-6 流量测量,流量换算：,特点：恒压差、变截面截面流量计,缺点： 就地显示、不能用于高温或高压的场所。,安装要求： 1）必须安装在垂直管路中； 2）且流体必须向上流动； 3）应安装支路以便于检修。,优点：读数方便，流动阻力很小，测量范

38、围宽，测量精度较高。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,87/88,复习,重要概念 连续介质模型、流体的密度及影响因素；流体静压强的特征、单位、表示方式及等压面；流量、流速的各种表达方式及计算；净功、有效功率、轴功率；牛顿粘性定律、 粘度及其影响因素；流体的流动类型、雷诺数、层流与湍流的本质区别；边界层厚度、边界层的形成和发展、边界层分离；局部阻力与直管阻力、当量直径与当量长度、相对粗糙度、圆形直管内的速度分布、摩擦系数、定理与因次分析法、局部阻力系数。 设备及仪表 压差计、流量计等结构及测量原理和计算。,材料与化学工程学院 化学工程与工艺教研室,化工原理 流体流动,88/88,复习,重要公式,柏努利方程、物料衡算式、阻力计算式用于管路系统管路计算。,