第三章流体流动与流体输送设备.ppt

孔板流量计、 第二十九页，共六十五页，2022年，8月28日 文丘里流量计 第三十页，共六十五页，2022年，8月28日 习题： 例五 用普通U形管压差计测量气体管路上两点的压力差，指示液用水，读数R为12mm。为了放大读数，改用双液体U形管，指示液A是含酒精40%的水溶液，密度为920Kg/m3；指示液C为煤油，密度为850Kg/m3。问读书可以放大到多少？ 第三十一页，共六十五页，2022年，8月28日 例六、如图所示，管路由一段内径60mm的管1，一段内径100mm的管2及两段内径50mm的分支管3a、3b连接而成。水以2.55×10-3m3/s的体积流量自左侧入口送入，若在两段分支管内的体积流量相等，试求各段管内的流速。 第三十二页，共六十五页，2022年，8月28日 例七、桶中的水经虹吸管流出，如图所示， 设流动阻力可以不计，求管内水的流速，又求截面A、B、C三处的静压力，管径不变，大气压力为101.3KPa。 第三十三页，共六十五页，2022年，8月28日 例八、水平通风管道某处的直径300mm，为了粗略估计其中空气的流量，在锥形接头两端各引出一个测压口与U形管压差计相连，用水作指示液测得读数为R=40mm。设空气流过锥形接头的阻力可以忽略，求空气的体积流量。空气的密度为1.2Kg/m3 第三十四页，共六十五页，2022年，8月28日 第三节 管内流体流动的阻力 一、牛顿粘性定律 1-3-1 牛顿粘性定律与流体的粘度 第三十五页，共六十五页，2022年，8月28日 二、 流体的粘度 粘度与温度的关系： 液体：T↑μ↓; 气体T↑μ↑ 由牛顿粘性定律表达式得: 粘度的物理意义： 促使流体流动产生单位速度梯度的剪应力 黏度的单位： SI制：Pa.s； 常用单位：cP（厘泊） 1cp=0.01p=0.001 Pa s 第三十六页，共六十五页，2022年，8月28日 1-3-2 流动类型与雷诺准数 雷诺实验示意图 第三十七页，共六十五页，2022年，8月28日 Re≤2000 滞流; Re=2000 ∽4000 过渡区 Re≥4000 湍流; 层流：其质点作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合。 湍流：其质点作不规则的杂乱运动，并相互碰撞，产生大大小小的旋涡。 雷诺准数的定义： Re=duρ/μ; 准数：无单位 流型的判断: 第三十八页，共六十五页，2022年，8月28日 湍流时由于流体质点的剧 烈的碰撞 与混合，使截面上 靠管心部分各点速度彼此扯 平。 二、流体在圆管内的速度分布 滞流时的速度 沿管径按 抛物线的规律分布 第三十九页，共六十五页，2022年，8月28日 流速可能为零。 从层流和湍流的速度分布图可以得到： 流体在管道内流动，流速延管径发生变化， 管路中心流速最大， 沿着管径向管壁， 流速越来越小， 到达管壁处， 这是流速在管道内的分布情况 第四十页，共六十五页，2022年，8月28日 1-3-5 边界层的概念 这个速度会使流体的流动类型变为层流， 根据流体在管道内的分布情况， 可以知道， 湍流流动的流体， 在靠近管壁处流速减小， 我们就将这层流体称为层流边界层。 第四十一页，共六十五页，2022年，8月28日 式中： hf – 直管阻力损失 J/Kg； hl- 局部阻力损失 J/Kg 第四节 流体在管内的流动阻力 阻力损失与流速的关系是： 管路总阻力损失 等于 直管阻力损失 和 局部阻力损失 之和： ∑hf=hf+hL 第四十二页，共六十五页，2022年，8月28日 1-4-1流体在直管中的流动阻力 一、圆形直管的阻力通式 在1、2截面间列能量衡算有 对上式进行分析有，Z1=Z2,u1=u2 第四十三页，共六十五页，2022年，8月28日 做右图管段内流体的受力分析； F左=F右 F右=P1A F左=P2A+ 第四十四页，共六十五页，2022年，8月28日 第四十五页，共六十五页，2022年，8月28日 上式即是计算圆形直管阻力的通式，称为范宁（Fanning）公式，此式对层流与湍流都适用。 两式中的λ称为摩擦系数,与流体的流动类型和管壁粗糙度（ε）有关 第四十六页，共六十五页，2022年，8月28日 第一页，共六十五页，2022年，8月28日 m- 质量Kg;； V-流体体积m3； 1-1-1 流体的密度 定义： 单位体积流体所具有的质量， 密度 平均 ρ=m/V 式中: 第二页，共六十五页，2022年，8月28日 其它单位：atm、bar(巴)、Kgf/cm2、液柱高度等 1-1-2 流体的压强 1