二流体流动规律66课件.ppt

化工单元操作二、流体流动规律主要内容1.基本概念——流速、流量2.定态流动和非定态流动3.流体流动类型——雷诺准数4.流体流动速度分布5.流速变化规律——连续性方程6.流体流动规律——伯努利方程如图所示，水从液位恒定的敞口高位槽中流出并排入大气。高位槽中水面距地面8m，出水管为φ89mm×4mm，管出口距地面2m。阀门全开时，管路的全部压头损失为5.7m（不包括出口压头损失）。（1）试求管路的输水量，m^3/h;（2）分析阀门从关闭到全开，管路中任意截面A-A处压力的变化。2m8mhmAA`1`20`2.?确定流体流量求u值12m8mhmAA`解：（1）取高位槽的液面为1－1`截面，取管出口内侧为2－2`截面，以地面0－0`为基准面，在1－1`及2－2`截面间列柏努利方程：11`22`0`0式中z1=8m,u1≈0,p1=0（表压）=0mz2＝2m,p2=0（表压），u2=？，=5.7m代入数据求解：（2）设A－A`面与1－1`面间的距离为hm当阀门全关闭时：流体静止，用静力学方程（Pa为大气压）：阀门全开时，以A-A`截面为基准面，在1-1`截面与A-A`截面间列柏努利方程：式中z1=h,u1≈0,p1=0（表压）=0mzA＝0m,代入数据并化简：阀门全开后，A-A`截面的压力会下降阀门全关时，位能全部转变为静压能阀门打开后，位能转变为静压能，动能和阻力损失功例水在本题附图所示的虹吸管内作定态流动，管路直径没有变化，水流经管路的能量损失可以忽略不计，试计算管内截面2-2、3-3、4-4和5-5处的压强。大气压强为1.0133×10^5Pa。图中所标注的尺寸均以mm计。3.?确定输送管路中任一截面上的压力求P值解：为计算管内各截面的压强，应首先计算管内水的流速。先在贮槽水面1-1‘及管子出口内侧截面6-6‘间列柏努利方程式，并以截面6-6’为基准水平面。由于管路的能量损失忽略不计，即=0，故柏努利方程式可写为式中Z1=1mZ6=0p1=0（表压）p6=0（表压）u1≈0将上列数值代入上式，并简化得:解得u6=4.43m/s由于管路直径无变化，则管路各截面积相等。根据连续性方程式知Vs=Au=常数，故管内各截面的流速不变，即u2=u3=u4=u5=u6=4.43m/s则:因流动系统的能量损失可忽略不计，故水可视为理想流体，则系统内各截面上流体的总机械能E相等，即总机械能可以用系统内任何截面去计算，但根据本题条件，以贮槽水面1-1‘处的总机械能计算较为简便。现取截面2-2‘为基准水平面，则上式中Z=2m，p=101330Pa，u≈0，所以总机械能为计算各截面的压强时，亦应以截面2-2为基准水平面，则Z2=0，Z3=3m，Z4=3.5m，Z5=3m。（1）截面2-2的压强（2）截面3-3的压强（3）截面4-4的压强（4）截面5-5的压强从以上结果可以看出，压强不断变化，这是位能与静压强反复转换的结果4.?确定输送设备的有效功率求We值例1-10用泵将贮槽中的稀碱液送到蒸发器中进行浓缩，如附图所示。泵换进口管为Φ89×3.5mm的钢管，碱液在进口管的流速为1.5m/s，泵的出口管为Φ76×2.5mm的钢管。贮槽中碱液的液面距蒸发器入口处的垂直距离为7m，碱液经管路系统的能量损失为40J/kg，蒸发器内碱液蒸发压力保持在0.2kgf/cm2（表压），碱液的密度为1100kg/m3。试计算所需的外加能量。若泵的效率为60％，试求轴功率。11`2`27解:取贮槽的液面1-1`为基准面，蒸发器入口管口为2-2`截面，在1-1`与2-2`截面间列柏努利方程式，即移项，得根据连续性方程，碱液在泵的出口管中的流速为因贮槽液面比管道截面大得多，故可认为u1≈0。将已知各值代入上式，则输送碱液所需的外加能量为:输送机械的轴功率P：碱液的质量流量：泵的有效功率：1kgf/cm^2=9.8×10^4Pa化工单元操作