化工流体流动---05-06学时课件

二、流体静力学方程式的应用远距离测量液位 1-调节阀 2-鼓泡观察器 3-压差计 4-吹气管 5-储漕 自管口通入氮气，用调节阀调节其流量。氮气的流速很低，在观察室有气泡缓慢溢出即可。（2）远距离测量液位二、流体静力学方程式的应用远距离测量液位 1-调节阀 2-1二、流体静力学方程式的应用整理得压力用表压表示二、流体静力学方程式的应用整理得压力用表压表示2二、流体静力学方程式的应用3.液封高度的计算控制设备内的压力不超过某设定值。液封作用安全液封防排出液封防止设备内的气体从液体管路排出。二、流体静力学方程式的应用3.液封高度的计算控制设备内的压力3二、流体静力学方程式的应用整理得设设备内控制压力为安全液封计算二、流体静力学方程式的应用整理得设设备内控制压力为安全液封计4二、流体静力学方程式的应用推导得设设备内的压力为防排出液封计算二、流体静力学方程式的应用推导得设设备内的压力为防排出液封计51.1 流体的物理性质第一章 流体流动1.2 流体静力学基本方程式1.3 流体流动的基本概念1.3.1 稳态与非稳态流动1.1 流体的物理性质第一章 流体流动1.2 流体静6一、稳态流动1.稳态的概念 流体的各物理量为空间位置坐标和时间的函数 速度场温度场密度场时间时间位置坐位置坐标标一、稳态流动1.稳态的概念 流体的各物理量为空间位置坐标和时7一、稳态流动 若流体的物理量仅随位置变化而不随时间变化，即为稳态过程。稳态过程的数学表达 稳态流动 稳态传热一、稳态流动 若流体的物理量仅随位置变化而不随时间变化8一、稳态流动2.稳态流动 速度场 1-进水管 2-溢流管 3-水箱 4-排水管水位恒定 各截面u不变 稳态流动流动情况示意图 一、稳态流动2.稳态流动 速度场 1-进水管 2-溢流管9二、非稳态流动速度场 1-进水管 2-溢流管 3-水箱 4-排水管水位下降 各截面u 减小 非稳态流动流动情况示意图 二、非稳态流动速度场 1-进水管 2-溢流管 3-水箱101.1 流体的物理性质第一章 流体流动1.2 流体静力学基本方程式1.3 流体流动的基本概念1.3.1 稳态与非稳态流动1.3.2 流量与流速1.1 流体的物理性质第一章 流体流动1.2 流体静11一、流 量1.体积流量（体积流率）单位时间流过管道任一截面的体积量。定义符号单位m3/s流通截面微元面微元面法向方法向方向向（m3/h）一、流 量1.体积流量（体积流率）单位时间流过管道任12一、流 量2.质量流量（质量流率）定义符号单位kg/s单位时间流过管道任一截面的质量。质量流量与体积流量的关系一、流 量2.质量流量（质量流率）定义符号单位kg/13二、流 速1.流速与平均流速 单位时间内流体在流动方向上流过的距离，以 u 表示。平均流速管内的速度分布流速流体体积流量与流道截面积之比，以 ub 表示。点速度点速度二、流 速1.流速与平均流速 单位时间内流体在流动方向14二、流 速注意v 为简便起见，后面的 u 均表示平均速度。v 除特别说明，一般所给流速均指平均速度。平均速度定义式又称又称“主体速主体速度度”或或“混合杯速混合杯速度度”二、流 速注意 为简便起见，后面的 u 均表示平均速度15二、流 速对于圆形管道设计选设计选择择任务给任务给定定 圆形管道流量公式 圆形管道管径公式二、流 速对于圆形管道设计选择任务给定 圆形管道流量公16二、流 速管径的计算步骤v 选择适宜的流速 u。v 计算管径 d。v 管径圆整，核算流速。管径规格表示示例外径 108mm壁厚 4mm内径 100mm记为：DN100公公称称直直径径二、流 速管径的计算步骤 选择适宜的流速 u。计算管17二、流 速流速的选择ud操作费用设备费用动力消耗流动阻力流速的选择见表11一般情况液体:0.52.0 m/s气体:1020 m/s二、流 速流速的选择ud操作费用设备费用动力消耗流18二、流 速2.质量流速 定义符号单位kg/(m2 s)单位时间流体流过管道单位截面积的质量。质量质量通量通量二、流 速2.质量流速 定义符号单位kg/(m2 s191.1 流体的物理性质第一章 流体流动1.2 流体静力学基本方程式1.3 流体流动的基本概念1.3.1 稳态与非稳态流动1.3.2 流量与流速1.3.3 流体的流动型态1.1 流体的物理性质第一章 流体流动1.2 流体静20一、雷诺实验动画演示：雷诺实验 1-指示液瓶 2-细玻璃管 3-水箱 4-水平玻璃管 5-阀门 6-溢流装置雷诺实验装置 一、雷诺实验动画演示：雷诺实验 1-指示液瓶 2-细玻璃211.流体的流动型态 二、流动型态与雷诺数流动型态 层流（或滞流）湍流（或紊流）流体质点沿流向平行运动，无脉动混合作用。流体质点除沿流向平行运动外，各质点作不规则的脉动，相互碰撞与混合。1.流体的流动型态 二、流动型态与雷诺数流动 层流（或滞流）22二、流动型态与雷诺数流体质点的脉动 脉动速度 时均速度 瞬时速度二、流动型态与雷诺数流体质点的脉动 脉动速度 时均速度 瞬232.雷诺（Reynolds）数 二、流动型态与雷诺数实验表明（1）雷诺数的定义 u湍动程度d湍动程度湍动程度湍动程度2.雷诺（Reynolds）数 二、流动型态与雷诺数实验表明24二、流动型态与雷诺数 量纲为一无因无因次次量纲为一的数群量纲为一的数群“准数准数”定义 雷诺准数（雷诺数）二、流动型态与雷诺数 量纲为一无因次量纲为一的数群定义 雷25二、流动型态与雷诺数（2）雷诺数的物理意义 动量动量通量通量惯性力二、流动型态与雷诺数（2）雷诺数的物理意义 动量惯性力26二、流动型态与雷诺数黏滞力雷诺数的物理意义 雷诺数表示流体流动中惯性力与黏滞力的比值。二、流动型态与雷诺数黏滞力雷诺数的物理意义 雷诺数表示流体流27二、流动型态与雷诺数用雷诺数判断流体的流动型态。（3）雷诺数的应用 实验证明 圆形管道 层 流 过渡区 湍 流二、流动型态与雷诺数用雷诺数判断流体的流动型态。（3）雷诺28二、流动型态与雷诺数示例用管道输送某油品油品运动黏度管道规格计算维持层流流动的临界速度。由层流临临界界ReRe临临界界u u二、流动型态与雷诺数示例用管道输送某油品油品运动黏度管道规格29二、流动型态与雷诺数非圆形管道当当量量直直径径二、流动型态与雷诺数非圆形管道当量30二、流动型态与雷诺数示例矩形管道 矩形管道内流动圆形套管环隙内流动圆形套管二、流动型态与雷诺数示例矩形管道 矩形管道内流动圆形套管环隙31练 习 题 目思考题作业题:6、71.何为稳态流动与非稳态流动，如何进行判断？2.何为体积流量与质量流量，二者关系如何？3.何为平均流速，如何进行计算?4.流体流动有哪两种型态，如何进行判断？5.当量直径提出的意义是什么，如何进行计算？练 习 题 目思考题作业题:6、71.何为稳态流动与非32