第一章_流体流动与输送机械复习 化工原理.ppt

已知u1，d1，d2，左侧高度1m，求h（忽略从1到2处的压头损失） 出水阀全关闭时，压力表读数为P1。阀门开启后，压力表读数降至P2。设压力表之前管路中的压头损失为Hf米水柱，求水的流量为多少? 　　流体在管流系统中的能量损失由直管阻力损失与局部阻力损失构成。 　　直管阻力：流体流经一定直径的直管时由于内摩擦而产生的阻力；直管阻力又称沿程阻力，以Wf表示。 　 局部阻力：流体流经管件、阀门等局部地方由于流速大小及方向的改变而引起的阻力。局部阻力又称形体阻力，以Wf′表示。 　　流体在圆管内流动时的总阻力为： 一、表示阻力损失的物理量及其相互关系 1.5 流体流动阻力 二、阻力计算 1 . 直管阻力的计算 阻力损失 J/kg （范宁Fanning公式） 摩擦系数 压头损失 J/N或m 压力损失 pa 查书30页图1-22 莫狄（Moody）摩擦因数图 不仅与Re有关，而且和管子的粗糙度有关。 （适用于圆形管路） 正方形 C＝57 套管环隙 　C＝96 层流时的摩擦系数 湍流时的摩擦系数 上图可以分成4个不同区域： 层流区： Re?2000，?=64/Re ，与?/d无关。 过渡区： 2000 Re 4000 湍流区： Re ?4000, ?与Re 和?/d有关。 完全湍流区(阻力平方区)： ?与Re 无关， 仅与?/d有关。 查表举例 1. Re=103， ?=0.058 2.Re=104，?/d=0.002 ?=0.034 3. Re=107，?/d=0.002 ?=0.023 当量长度法 将流体流过管件或阀门的局部阻力，折合成直径相同、长度为Le的直管所产生的阻力 。 le —— 管件或阀门的当量长度，m。 必须指明，在应用上式计算时，若遇两端流速u不相同时，式中的u、λ 必须采用较大侧的参数。 局部障碍物的当量长度通常由实验测定，也可查阅文献获得。 2.局部阻力损失 阻力系数法 将局部阻力表示为动能的某一倍数: ζ—局部阻力系数 ，可查有关手册得到 。 J/kg 或 J/N=m 记住： 容器入管口，ξ=0.5；管子入容器，ξ=1.0 两种局部阻力的计算方法，同一管路系统最好采用同一种计算方法。 注意： 3、管路总阻力：从系统的1-1截面到2-2截面所有的阻力损失。 4.减少流动阻力的途径： 减小直管阻力； 减小局部阻力； 适当放大管径在物料中； 加入一些添加剂； 给管子穿衬衣。 例：用泵把20℃的苯从地下储罐送到高位槽，流量为300 l/min。高位槽液面比储罐液面高10m。泵吸入管路用φ89×4mm的无缝钢管，直管长为15m，管路上装有一个底阀（可粗略的按旋启式止回阀全开时计）、一个标准弯头；泵排出管用φ57×3.5mm的无缝钢管，直管长度为50m，管路上装有一个全开的闸阀、一个全开的截止阀和三个标准弯头。储罐及高位槽液面上方均为大气压。设储罐液面维持恒定。 试求泵的轴功率。设泵的效率为70%。 50m, 1个闸阀, 1个标准阀, 3个90O弯头 15m, 1个底阀，1个90O弯头 分析： 求泵的轴功率 机械能衡算式 △Z、△u、△P已知 求∑hf 管径不同 吸入管路 排出管路 范宁公式 l、d已知 求λ 求Re、ε/d 摩擦因数图 当量长度 阻力系数 查图 解：取储罐液面为上游截面1-1，高位槽液面为下游截面2-2， 并以截面1-1为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。 式中： 式中 管件、阀门的当量长度为： 底阀(按旋转式止回阀全开时计） 6.3m 标准弯头 2.7m 进口阻力系数 ξ=0.5 （1）吸入管路上的能量损失 苯的密度为880kg/m3，粘度为6.5×10-4Pa·s 取管壁的绝对粗糙度ε=0.3mm，ε/d=0.3/81=0.0037， 查得λ=0.029 （2）排出管路上的能量损失 ∑wf,b 式中: 管件、阀门的当量长度分别为： 全开的闸阀 0.33m 全开的截止阀 17m 三个标准弯头 1.6×3=4.8 m 出口阻力系数 ξ=1 仍取管壁的绝对粗糙度ε=0.3mm，ε/d=0.3/50=0.006， 查得λ=0.0313 （3）