化工原理 第三节动力学课件.ppt

① 研究流体在什么条件下流动。 ; （1） 体积流量 单位时间内流经管道任意截面的流体体积。 VS——m3/s或m3/h （2） 质量流量 单位时间内流经管道任意截面的流体质量。 WS——kg/s或kg/h。 ;2、流速;常用流体适宜流速范围： ;对于圆形管道：;二、粘性——牛顿粘性定律;流体的粘度;③ 粘度的单位 ;属物性之一，;三、流体定常流动过程的物料衡算——连续性方程 ;不可压缩性流体，;四、定态流动系统的能量守恒——柏努利方程 ;衡算范围：1-1′、2-2′截面以及管内壁所围成 的空间 衡算基准：1kg流体 基准面：0-0′水平面; 流体以一定的流速流动而具有的能量。 ;静压能= ;理想流体流动时：;流体入;任意两截面间的机械能衡算式为;3. 柏努利方程的讨论 ; We、ΣWf ——在两截面间单位质量流体获得或消耗的能量。;（4）柏努利方程式适用于不可压缩性流体。 对于可压缩性流体，当 时，仍可用该方程计算，但式中的密度ρ应以两截面的平均密度ρm代替。;4．柏努利方程的应用 ;b.两截面间流体连续，封闭（除进、出口处除外）;③ 选取基准水平面。;在φ45×3mm的管路上装一文丘里管，文丘里管 上游接一压强表，其读数为137.5kPa，管内水的流速 u1=1.3m/s，文丘里管的喉径为10mm，文丘里管喉部 一内径为15mm的玻璃管，玻璃管下端插入水池中，池 内水面到管中心线的垂直距离为3m，若将水视为理想 流体，试判断池中水能否被吸入管中？;分析： 判断流向;式中： ;∴2-2’截面的总势能为 ;思考（1）若U形压差计安装在倾斜管路中，此时 读数R反映了什么？ （2）70页;用泵将贮槽中密度为1200kg/m3的溶液送到蒸发器内，贮槽内液面维持恒定，其上方压强为101.33×103Pa，蒸发器上部的蒸发室内操作压强为26670Pa（真空度），蒸发器进料口高于贮槽内液面15m，进料量为20m3/h，溶液流经全部管路的能量损失为120J/kg，求泵的有效功率。管路直径为60mm。 ;解：取贮槽液面为1―1截面，管路出口内侧为 2―2截面，并以1―1截面为基准水平面， 在两截面间列柏努利方程。 ;将上述各项数值代入，则 ;实际上泵所作的功并不是全部有效的，故要考虑 泵的效率η，实际上泵所消耗的功率（称轴功率） N为 ;轴功的计算 ;气体;流向判断;解：假设垂直小管中流体静止;小管中的水自下而上流动。;小管中的水自上而下流动;思考题：某化工厂用泵将敞口碱液池中的碱液（密度为1100kg/m3）输送至吸收塔顶，经喷嘴喷出，如附图所示。泵的入口管为φ108×4mm的钢管，管中的流速为1.2m/s，出口管为φ76×3mm的钢管。贮液池中碱液的深度为1.5m，池底至塔顶喷嘴入口处的垂直距离为20m。碱液流经所有管路的能量损失为30.8J/kg（不包括喷嘴），在喷嘴入口处的压力为29.4kPa（表压）。设泵的效率为60%，试求泵所需的功率。 ;20m;五、实际流体的基本流动现象 ;雷诺实验装置示意图;实验现象; 通过雷诺实验,可以发现液体在流动中存在两种内部结构完全不同的流态：层流和湍流。 ;（2）两种流动类型;层流（Laminar Flow）;湍流（Turbulent Flow） ;过渡流（Transitional flow）; ;（3）雷诺准数;雷诺将这四个物理量组成一个数群：;通过实验发现，对于圆管内的流动：;流体在管道截面上的速度分布规律因流型而异　 （1）层流时的速度分布 理论分析和实验都已证明，滞流时???速度沿管径按抛物线的规律分布，如图所示。截面上各点速度的平均值等于管中心处最大速度umax的0.5倍。 ;管中心流速为最大，即r＝0时， ＝umax ;(2)湍流时的速度分布 湍流时流体质点的运动情况比较复杂，目前还不能完全采用理论方法得出湍流时的速度分布规律。经实验测定，湍流时圆管内的速度分布曲线如图所示。速度分布比较均匀，速度分布曲线不再是严格的抛物线。 ;（1）流体在平板上流动时的边界层： ; 边界层区（边界层内）：沿板面法向的速度梯度 很大，需考虑粘度的影响，剪应力不可忽略。 主流区（边界层外）：速度梯度很小，剪应力可 以忽略，可视为理想流体 。;边界层流型：层流边