化工原理1-4摘要.pptVIP

* 第一章 流体流动 1.6 流体在管内流动的阻力 1.6.1 管流阻力计算的通式 1.6.2 管内层流的摩擦阻力 1.6.3 管内湍流的摩擦阻力与量纲分析 1.6.4 非圆形管的摩擦阻力 * 非圆形管的摩擦阻力 1. 层流 层流时，对简单几何形状的流道，如矩形截面、套管环隙截面等，可以通过理论分析获得流动阻力的计算式。 2. 湍流 流体在非圆形管内作湍流流动时，其摩擦系数可按圆管湍流的各式或图1-22进行近似估算。但要用管道的当量直径代替圆管直径。 * 第一章 流体流动 1.6 流体在管内流动的阻力 1.6.1 管流阻力计算的通式 1.6.2 管内层流的摩擦阻力 1.6.3 管内湍流的摩擦阻力与量纲分析 1.6.4 非圆形管的摩擦阻力 1.6.5 管路上的局部阻力 * 一、阻力系数法 或 该法是将局部能量损失表示成流体动能因子 的一个倍数，即 ：称为局部阻力系数 * 突然扩大时的阻力系数计算式为： 一、阻力系数法 1. 突然扩大 细管内速度 * 突然缩小时的阻力系数计算式为: 一、阻力系数法 2. 突然缩小 细管内速度 * 3. 管入口与管出口 管入口 管出口 4. 管件与阀门 常见管件与阀门的局部阻力系数参见表1-3 一、阻力系数法 * 二、当量长度法 或 管件与阀门的局部阻力亦可仿照写成如下形式 在湍流流动情况下，某些管件与阀门的当量长度可由图1-24的共线图查得。 * * 第一章 流体流动 1.6 流体在管内流动的阻力 1.6.1 管流阻力计算的通式 1.6.2 管内层流的摩擦阻力 1.6.3 管内湍流的摩擦阻力与量纲分析 1.6.4 非圆形管的摩擦阻力 1.6.5 管路上的局部阻力 1.6.6 管流阻力计算小结 * 管流阻力计算小结 管路系统中的总阻力，应包括直管中的摩擦阻力、突然扩大、突然缩小以及管件与阀门的局部阻力，其计算通式可写为 局部阻力 直管阻力 * 当量长度 直管阻力 局部阻力 局部阻力系数 管流阻力计算小结 * 或 （1-95） 管流阻力计算小结 总阻力的计算式 （1-94） * 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Φ38Χ3mm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0.3mm,操作温度下溶剂的物性参数为：ρ=861kg/m3；μ=0.643cP）。 * 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： * 若取出口右侧，流体恰好离开管道则u2=0 由Re、ε/d查图得λ=0.039。查局部阻力系数，各个管件的局部阻力系数如下： 管件名称 局部阻力系数 进口 0.5 90°标准弯头 0.75 180 °回弯管 1.5 球心阀（全开） 6.4 出口 1 * * ?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。 * 练 习 题 目 思考题 1.试通过流体进行动量传递的机理分析流体流动产生摩擦阻力的原因。 2.什么是量纲分析，将其用于处理复杂的工程问题有什么好处？ 3.局部阻力的计算方法有哪些？ 作业：19 * 第一章 流体流动 1.6 流体在管内流动的阻力 1.6.1 管流阻力计算的通式 * 一、压力降-管流阻力的表现 在定态下不可压缩流体在水平直管内流过。管的上下游各设一测压口，在测压口所在的1、2两截面间列机械能衡算方程，可得 * 管流阻力也常用所引起的压力降来表示，定义为单位体积流体流动产生的机械能损失： 特别强调，与伯努利方程中两截面的压力差是两个截然不同的概念。 一、压力降-管流阻力的表现 * 流动时产生的阻力 摩擦阻力引起的压力降 形体阻力引起的压力降 总机械能损失 直管阻力 局部阻力 一、压力降-管流阻力的表现 * 二、直管摩擦阻力与范宁公式 图1-20 直管摩擦阻力通式的推导 * 二、直管摩擦阻力与范宁公式 设流体在水平直圆管内作定态流动 取流体元：长为L、半径为r 分析受力，得到 * 可以推出 （1-61a） （1-61） （1-60） 二、直管摩擦阻力与范宁公式 摩擦系数 范宁（Fanning） 公式 * 从动量传递的角度，λ也可认为是动量传递的速率系数。 将 变换为 （1-62） （1-60） 对流动量传递速率(momentum transfer r