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1、化学工程基础CHP 2 FLUID FLOW第1页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW引言引言Introductionu流体流体DefinitionandfeaturesAfluidisasubstancethatdoesnotpermanentlyresistdistortion.Liquids are generally considered to beincompressibleandgasescompressible.u研究流体运动规律的重要性研究流体运动规律的重要性The behavior of fluids constitutes one of th
2、efoundations for the study of bothunit operations andchemicalreactionengineering.第2页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOWIntroductionu流体质点流体质点Massoffluid流体分子自由程流体分子自由程流体质点尺寸流体质点尺寸设备大小设备大小流体质点是研究流体运动规律的考察对象流体质点是研究流体运动规律的考察对象u连续性假定连续性假定AssumptionofContinuity假假设设流流体体是是由由大大量量质质点点组组成成的的彼彼此此间间没没有有空空隙隙，完完全充满所
3、占空间的连续介质全充满所占空间的连续介质u“理想流体理想流体”IdealFluid第3页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW主要内容主要内容流体静力学流体静力学FluidStatics流体流动现象流体流动现象FluidFlowPhenomenon流体流动系统的质量衡算与能量衡算流体流动系统的质量衡算与能量衡算MassBalanceandEnergyBalance管内流动阻力管内流动阻力Draginpipes流量测量流量测量与流体输送设备与流体输送设备MeteringandTransportationofFluid第4页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP
4、2 FLUID FLOW1.流体静力学流体静力学Fluidstatics流体力学流体力学fluidmechanics：Fluidstatics+fluiddynamicso密度和相对密度密度和相对密度 Densityo压强压强 Pressureo流体静力学平衡流体静力学平衡 Hydrostatic equilibriumo流体静力学方程应用举例流体静力学方程应用举例 Applications第5页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW1.1 密度密度 DensityuDensityofliquidsuDensityofgases1)定义定义Definition:S
5、I unit：kgm-32)2)相对密度相对密度相对密度相对密度 RelativedensityRelativedensityRelativetothedensityofpurewaterat4，d Forexample,therelativedensityofsulfuricacidNote:比重比重 Specific gravity第6页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW1.2压强压强Pressure1)定义定义Definition2)单位单位pressureunits：oSIunit：Nm-2,Pao换算关系换算关系Conversionofunits：1
6、atm(standardatmosphere)101325Nm-210332.5kgm-210.33mH2O760mmHgu工程大气压工程大气压Engineeringatmosphere1atlkgcm-2=9.807104Nm-2735.6mmHg10mH2O第7页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW3)3)压强测定的基准压强测定的基准o基准基准Base：绝对真空：绝对真空absolutevacuum(零压零压)大气压强大气压强airpressureo绝对压强：绝对压强：basedontheabsolutevacuumo相对压强：相对压强：basedonthe
7、airpressureo表压表压gaugepressure或真空度或真空度vacuumpressure表压强表压强=绝对压强绝对压强-大气压强大气压强真空度真空度=大气压强大气压强-绝对压强绝对压强=-表压强表压强1.2PressureNote：The air pressure will change according to the air temperature and height level at a certain place.第8页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW第9页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOWProbl
8、em 2.1在兰州操作的真空蒸馏塔顶的真空表读数为在兰州操作的真空蒸馏塔顶的真空表读数为80103Pa。在。在天津操作时，若要求塔内维持相同的绝对压强，真空天津操作时，若要求塔内维持相同的绝对压强，真空表的读数应为表的读数应为 。已知：兰州地区的平均大气压强为已知：兰州地区的平均大气压强为95.3103Pa，天津地区，天津地区的平均大气压强为的平均大气压强为101.33103Pa。第10页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW第11页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW1.3流体静力学平衡流体静力学平衡Hydrostaticequi
9、libriumuInastationarymassofasinglestaticfluid,thepressureisconstant in any cross section parallel to the earthssurface,butvariesfromheighttoheight.uConsidertheverticalcolumnoffluidshowninFig.2-1第12页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOWu方程的推导方程的推导DevelopmentoftheequationTheresultantofallforcesonthesmall
10、volumeoffluidofheightdZandcross-sectionalareaAmustbezero.第13页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW1.3Hydrostaticequilibriumu适用范围适用范围Applicationscope-Only applicable for the immobile incompressible fluid(liquid)in the field of gravity-对对于于气气体体若若压压强强变变化化不不大大，则则上上式式亦亦可可使使用用。在在Z较较小小时时,可以近似作可以近似作第14页，共88页，编
11、辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW1.4应用举例应用举例Applications 1)U形管压强计形管压强计ManometerspA=pAIfthemeasuredfluidisagas0第15页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOWProblem 2.2u如图，由型管液柱高度差直接可测得反应器内相对压强如图，由型管液柱高度差直接可测得反应器内相对压强为为 毫米汞柱。若当地大气压为毫米汞柱。若当地大气压为1atm，则反应器内绝对压，则反应器内绝对压强为强为 毫米汞柱。毫米汞柱。第16页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID
12、FLOW2.流体流动流体流动FluidFlowOnlyone-dimensionalflow(一维流动一维流动)isconsideredhere.o流量和流速流量和流速Flowrateandvelocityo定常态流动与非定常态流动定常态流动与非定常态流动o流动型态流动型态Flowtypeso流体的粘度与动量传递流体的粘度与动量传递o流动边界层流动边界层Boundarylayerso流速分布流速分布 Velocitydistribution第17页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW2.1流体的流量和流速流体的流量和流速 1)流量流量Flowrate:oMass
13、flowrateqm,uints:kgs-1orkgh-1oVolumeflowrateqV,units:m3s-1orm3h-1 2)流速流速Velocity:平均流速平均流速u，单位为，单位为ms-1见见:管道截面上流体的流速分布管道截面上流体的流速分布3)RelationbetweenflowrateandvelocityNote:气体的体积流量应注明温度和压力条件气体的体积流量应注明温度和压力条件第18页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW2.1FlowrateandvelocityVelocitydistributioninpipe4)管道直径与流速管
14、道直径与流速Relationbetweendiameterandvelocity第19页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW2.2定常态流动与非定常态流动定常态流动与非定常态流动1)定常态流动定常态流动Steadyflow2)非定常态流动非定常态流动Un-steadyflow2.32.3流动型态流动型态流动型态流动型态 FlowtypesFlowtypes1)雷诺实验雷诺实验Reynoidsexperiment2)三种流动型态三种流动型态Threetypesl层流层流Laminarflow:Atlowflowratesl湍流或紊流湍流或紊流Turbulentfl
15、ow:intheformofcross-currentsandeddies.l过渡流过渡流Transitionfromlaminartoturbulentflow.第20页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW2.3 Flow types3)雷诺数雷诺数ReRenoidsnumber dependsonfourquantities:averagelinearvelocityu,diameterofthetubed,viscosityanddensityoftheliquidRe的量纲为的量纲为1,证明证明4)雷诺数雷诺数Re与流动型态与流动型态Re2000,the
16、flowremainslaminar;Re4000,theflowinapipeisturbulent2000Re4000，thetransitionregion第21页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOWProblem 2.3u同样流量，如果把管径放大一倍（物性不变），则雷诺数变同样流量，如果把管径放大一倍（物性不变），则雷诺数变为原来的为原来的 倍。倍。uA liquid is flowing in a pipe with diameter45 mm2.5 mm,at steady state the Re is 28000，so the flow can
17、be determined to be 。A、turbulent B、laminar C、straight D、transitional 第22页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW1)VelocitygradientandshearstressyCF-F2.4流体的粘度与动量传递流体的粘度与动量传递第23页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW2)Newtonianfluids&viscosityuNewtonianfluids:gasesandmostliquids Non-Newtonian fluids 牛顿粘性定律与粘度牛
18、顿粘性定律与粘度uViscosity,SI units:Nsm-2 (Pas)CGS units:P(poise)1P=100cP=0.1 Nsm-2 (Pas)Viscosities of gases and liquids 气体与液体的粘度气体与液体的粘度.第24页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOWNon-Newtonian fluidsa)Bingham plastics 塑性流体塑性流体b)pseudoplastic fluid 假塑性流体假塑性流体c)dilatant fluid 涨塑性流体涨塑性流体第25页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP
19、 2 FLUID FLOW2.6 动量传递动量传递 Momentum transfer1)流体作层流流动时的动量传递流体作层流流动时的动量传递o剪应力可以看成动量传递速率或动量通量剪应力可以看成动量传递速率或动量通量momentumfluxu 引入运动粘度引入运动粘度Kinematicviscosity=/,单位单位m2s-1流体作层流流动时,动量传递主要依靠分子扩散作用第26页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW2.6 Momentumtransfer2)2)流体作湍流流动时的动量传递流体作湍流流动时的动量传递u 注意注意:方程中物理量方程中物理量与层流流动时
20、不同。与层流流动时不同。u 湍流中的动量传递主要依靠流体质点的漩涡运动，传递机理十分湍流中的动量传递主要依靠流体质点的漩涡运动，传递机理十分复杂复杂第27页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW2.5流动边界层流动边界层FlowinboundarylayersuAboundarylayeru平板上的流动边界层平板上的流动边界层1)1)层流时的边界层发展层流时的边界层发展2)2)湍流时的边界层发展湍流时的边界层发展u流体流动时的摩擦阻力主要集中在边界层内流体流动时的摩擦阻力主要集中在边界层内u湍流边界层内湍流边界层内,仍有一层流内层仍有一层流内层。湍流流动流体内的摩
21、。湍流流动流体内的摩擦阻力主要集中在层流内层之中擦阻力主要集中在层流内层之中第28页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOWFig.2.3 Boundary layer on a plate,OL,outer limit of boundary layer.(The vertical scale is greatly exaggerated.)第29页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOWFIGURE 2.4 Development of turbulent boundary layer on a fiat plate(The vert
22、ical scale is greatly exaggerated.)第30页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW2)直管内的流动边界层直管内的流动边界层Boundarylayerinstraighttubesu稳定段长度稳定段长度TransitionlengthL0-Forlaminarflow-ForturbulentflowL0=50100d第31页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW3)边界层分离边界层分离Boundarylayerseparation第32页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FL
23、OW3)Boundarylayerseparationmostfrequentlyencounteredwhenthereisanabruptchangeintheflowchannel,suchas:asudden expansion or contraction,a sharp bend or diverge,an obstructionaroundwhichthefluidmustflow.Becauseofthelargeenergylossesresultingfromtheformationofawake,itisoftendesirabletominimizeorpreventb
24、oundarylayerseparation 第33页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW2.7 流速分布流速分布 Velocity distribution1)管内层流流速分布 流速分布呈一抛物线形第34页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW1)管内层流流速分布管内层流流速分布 Development of the formula2)2)管内湍流流速分布管内湍流流速分布第35页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOWProblem 2.4u通常，液体的粘度随温度的升高而通常，液体的粘度随温度的升高而，
25、气体的粘度随温，气体的粘度随温度的升高而度的升高而。A减小，减小减小，减小B增大，增大增大，增大C减小，增大减小，增大D增大，减小增大，减小nItisoftendesirabletominimizeorpreventboundarylayerseparationbecauseofresultingfromit.A、turbulentflowB、airbindingC、noiseD、energylosses第36页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW3质量衡算质量衡算MassbalanceuForafluidflowatsteadystate,ifthereisn
26、otanyleakageoraccumulation,then:Rateofmassflowin=Rateofmassflowout第37页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW3MassbalanceuEquationsofmassflowrateqm1=qm2=qm=const Namely A1u11=A2u22=Au=constalsonamedastheequationofcontinuity.lForaincompressiblefluids:A1u1=A2u2=Au=const alsoqv1=qv2=qv=constlInacircularpipe
27、第38页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW4能量衡算能量衡算Energybalanceu衡算模型衡算模型Consideravolumeelementofastreamtube第39页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW4Energybalance1)能量变化形式能量变化形式Energytypeso三种机械能三种机械能Mechanicalenergy-位能位能Potentialenergy：qmgz，Js-1-动能动能Kineticenergy：1/2 qmu12，Js-1-压力能：进入流动系统的流体压力能：进入流动系统的流体,应
28、具有能克服流体内部压强应具有能克服流体内部压强作功作功,所需要的能量即压力能所需要的能量即压力能(pA)(qv/A)=pqv，单位，单位Js-1u内能内能Internalenergy：qmU，单位，单位Js-1第40页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW4Energybalance2)理想流体柏努利方程理想流体柏努利方程BernoulliequationwithoutfrictionForanincompressibleidealfluidatsteadyflowDividing the equation by qm，gives第41页，共88页，编辑于2022
29、年，星期五CHP 2 FLUID FLOW4Energybalance2)BernoulliequationwithoutfrictionDividingbyg gives位压头、动压头和静压头，合计为总压头，位压头、动压头和静压头，合计为总压头，单位为单位为m3)实际流体的的柏努利方程实际流体的的柏努利方程 Bernoulli equation Considering the energy loss due to friction第42页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW4 Energy balance3)实际流体实际流体Bernoulliequation考
30、虑输送机械对流体作功考虑输送机械对流体作功W，得，得同除以同除以qm，得，得(hf单位为单位为Jkg-1)(式式2-30)由由柏努利方程可以推出流体静力学方程柏努利方程可以推出流体静力学方程第43页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW4Energybalance3)实际流体的的柏努利方程实际流体的的柏努利方程若再同除以若再同除以g，得，得“实际流体的柏努利方程实际流体的柏努利方程”适用于不可压缩流体的定常适用于不可压缩流体的定常态连续流动系统态连续流动系统He为流体输送机械的有效压头，即扬程；为流体输送机械的有效压头，即扬程；Hf为压头损失，单位为为压头损失，单
31、位为m第44页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW4Energybalanceu能量衡算时应注意的问题：能量衡算时应注意的问题：(1)衡算截面与基准面的选择衡算截面与基准面的选择;(2)式中各物理量，必须采用一致的单位制式中各物理量，必须采用一致的单位制第45页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW5管内流动阻力管内流动阻力Energylossinpipes 直管阻力直管阻力(沿程阻力沿程阻力):):来自于内摩擦来自于内摩擦流动阻力流动阻力 局部阻力局部阻力:来自变径或变向引起的边界层分离来自变径或变向引起的边界层分离单位为单位为J
32、kg-1(参阅式参阅式2-30)u 总阻力损失为：总阻力损失为：第46页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW5Energylossinpipesu1m3流体的阻力损失为流体的阻力损失为 hf与压强单位一致与压强单位一致,故有故有(2-34)沿程阻力损失计算沿程阻力损失计算局部阻力损失计算局部阻力损失计算第47页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW 5.1沿程阻力损失沿程阻力损失Skinfrictionloss 1)范宁公式范宁公式 Fanningformula 2)层流流动的阻力损失计算层流流动的阻力损失计算 Frictionlo
33、ssforlaminarflow 3)湍流摩擦阻力计算湍流摩擦阻力计算 Frictionforturbulentflow 4)莫狄莫狄(Moody)摩擦系数图摩擦系数图第48页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW1)Fanningformulau计算管内摩擦阻力损失的公式计算管内摩擦阻力损失的公式u由力平衡关系推导由力平衡关系推导第49页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW1)Fanningformulau引入摩擦系数引入摩擦系数以压头损失表示以压头损失表示,有式有式(2-38)引入引入式式2-34,得得(2-37)则可以得到则可
34、以得到(2-36)与剪应力有关，是流体物理与剪应力有关，是流体物理性质和流动状况的函数性质和流动状况的函数第50页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW1)Fanningformulau采用范宁因子采用范宁因子f(Fanning friction factor)表示表示范宁公式适用于不可压缩流体的定常态流动，既可用于层流，范宁公式适用于不可压缩流体的定常态流动，既可用于层流，也可以用于湍流也可以用于湍流，关键是确定不同流动型态下的摩擦系数，关键是确定不同流动型态下的摩擦系数。第51页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW2)Frict
35、ionlossforlaminarflowuHagen-PoiseuilleEquation表征管内流体作层流流动时表征管内流体作层流流动时u与与p的关系的关系,目的是推导目的是推导的计算公式（推导过程自学）的计算公式（推导过程自学）由由式式2-36得得第52页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW3)湍流摩擦阻力计算湍流摩擦阻力计算Frictionforturbulentflow不能用解析方法导出不能用解析方法导出的计算式，常采用量纲分析方法来的计算式，常采用量纲分析方法来建立经验关系式建立经验关系式o量纲分析方法量纲分析方法分析得知，影响分析得知，影响的因素有
36、的因素有、u、d和和简化，暂不考虑简化，暂不考虑的影响的影响,则则 =Adaubce上式中各物理量的量纲分别为上式中各物理量的量纲分别为:=L0M0T0 d=L u=LT-1 =ML-3 =ML-1T-1第53页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW3)Frictionforturbulentflowu量纲分析方法量纲分析方法 等式两边量纲一致等式两边量纲一致,解得解得b=-e;c=-e;a=-e代入代入的表达式的表达式,得得l光滑管光滑管的经验公式的经验公式(1)适用的适用的Re范围为范围为5000100000第54页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP
37、2 FLUID FLOW3)Frictionforturbulentflowu光滑管摩擦系数的经验公式光滑管摩擦系数的经验公式(2)u粗糙管的经验公式粗糙管的经验公式适用范围为适用范围为Re=30003000000,限于钢管或铁管限于钢管或铁管第55页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW4)4)莫狄莫狄(Moody)(Moody)摩擦系数图摩擦系数图(图图2-17)对对Re与与/d的关系曲线的关系曲线o层流流动：左上角直线层流流动：左上角直线o湍流光滑管：最下方曲线湍流光滑管：最下方曲线oRe=400010000，过渡区，过渡区o湍流区：管壁湍流区：管壁影响增加
38、影响增加o完全湍流区：图中虚线以上区域完全湍流区：图中虚线以上区域第56页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOWProblem 2.4u某某液液体体在在管管道道中中做做稳稳定定的的层层流流流流动动，由由于于外外界界因因素素，液液体体温温度度 升升 高高。假假 定定 液液 体体 密密 度度 和和 流流 速速 保保 持持 不不 变变，这这 时时 摩摩 擦擦 阻阻 力力 系系 数数 。u 流体流动时，产生阻力根本原因是流体流动时，产生阻力根本原因是 ，摩擦系数与，摩擦系数与 有关，在层流时则只与有关，在层流时则只与 有关。有关。u实验测得某流体在管内流动雷诺数实验测得某
39、流体在管内流动雷诺数Re为为800，则此流动的摩擦阻，则此流动的摩擦阻力系数力系数=。第57页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW5.2局部阻力损失计算局部阻力损失计算u当量长度法当量长度法当量长度的值一般用当量长度的值一般用le/d表示（表示（p46图图2-18）u阻力系数法阻力系数法u管件与阀门的阻力系数与当量长度数据管件与阀门的阻力系数与当量长度数据(p45表表2-3)第58页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOWExample 2-1 用泵将溶剂由地面贮槽输送至距槽内液面用泵将溶剂由地面贮槽输送至距槽内液面10 m高处的塔高
40、处的塔中中(见例见例2-l附图附图)。地面贮槽通大气，塔中压力为。地面贮槽通大气，塔中压力为0.2atm(表压表压),流量为流量为6m3h-1时，输送管道为时，输送管道为38mm3mm的无缝钢管，的无缝钢管，管长管长20米，泵的吸入管路底部有一摇板式止逆底阀，管米，泵的吸入管路底部有一摇板式止逆底阀，管路中有路中有10个标准个标准90弯头，一个标准截止阀弯头，一个标准截止阀(全开全开)，一个，一个闸阀闸阀(全开全开)。求输送单位质量流体需要提供的机械能。求输送单位质量流体需要提供的机械能。(输送输送温度下溶剂的物性为：温度下溶剂的物性为：=861kgm-3，6.4310-4 Pas)第59页，
41、共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW第60页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOWSolution guide to Example 2-11.明确要求解的物理量明确要求解的物理量2.取衡算截面、列出基本方程取衡算截面、列出基本方程3.找出压力项找出压力项4.找出位能项找出位能项5.找出动能项：注意找出动能项：注意d为内径为内径6.求阻力损失：沿程、局部求阻力损失：沿程、局部注意：流出口截面的选择与注意：流出口截面的选择与u及管口突然扩大损失系及管口突然扩大损失系数数第61页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID
42、FLOW6流体流量的测量流体流量的测量 Meteringoffluids介绍两种有代表性的流量计介绍两种有代表性的流量计o孔板流量计孔板流量计 Orifice metero转子流量计转子流量计 Rotameter第62页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW6.1孔板流量计孔板流量计Orificemeter1)结构构 Structure 2)测量原理测量原理Principlesofmeasurementl缩脉缩脉(最小截面最小截面)的出现的出现AsshowninFig.2-19产生动能差产生动能差l根据质量衡算根据质量衡算u1A1=u2A2，A2 A1，u2 u1
43、l产生压强差产生压强差根据能量衡算，根据能量衡算，p2p1第63页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW第64页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW6.1Orificemeter2)测量原理测量原理Principlesofmeasuremento压力能与动能转换压力能与动能转换 z1=z2，故，故Accordingtotheequationofcontinuity第65页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW2)Principlesofmeasurement经一系列校正，取常数经一系列校正，取常数C0（
44、孔流系数，通常在（孔流系数，通常在0.60.7）得得3)安装要求安装要求-水平直管：上游和下游分别水平直管：上游和下游分别(1540)d和和5d-孔板与管道同轴孔板与管道同轴l缺点是阻力损失大缺点是阻力损失大第66页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW文丘里流量计文丘里流量计Venturimeter 改进孔板流量计阻力损失过大的缺点改进孔板流量计阻力损失过大的缺点6.2转子流量计转子流量计Rotameter第67页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW7流体输送设备流体输送设备TransportationequipmentCLASS
45、IFICATIONoAccordingtomaterialtransporteda泵泵pumps:forliquidsb鼓风机或压缩机鼓风机或压缩机blowersandcompressors:gasesoAccordingtoworkprinciplea正位移泵正位移泵positive-displacementpumps:往复式往复式Reciprocatingpumps旋转式旋转式Rotarypumpsb离心泵离心泵Centrifugalpumps第68页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW7.1离心泵离心泵Centrifugalpumps1)构造和工作原理构造
46、和工作原理Structureandprinciples气缚现象气缚现象Airbinding第69页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW第70页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW7.1Centrifugalpumps2)主要性能参数主要性能参数Performancecharacteristics(1)扬程扬程Head (2)流量流量 Flowrate (3)功率和效率功率和效率Powerandefficiency (4)特性曲线特性曲线Characteristiccurves3)Example 2.2第71页，共88页，编辑于20
47、22年，星期五CHP 2 FLUID FLOW(1)Headu又称为泵的压头，用又称为泵的压头，用He表示，单位为表示，单位为m (Note:与与He的区别的区别)实验测定装置实验测定装置如图如图2-22所示所示根据能量衡算并忽略阻力损失项根据能量衡算并忽略阻力损失项,得得上式改写为上式改写为:第72页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW第73页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW(2)Flowrate又称为送液能力，用又称为送液能力，用qv表示，单位为表示，单位为m3s-1或或m3h-1。(3)Powerandefficienc
48、y(3)Powerandefficiency轴功率轴功率P与有效功率与有效功率Pe为泵效率为泵效率,一般为一般为5070，有些大型泵可达，有些大型泵可达80u电动机的选配及安全系数电动机的选配及安全系数(p55表表2.4)(4)(4)特性曲线特性曲线特性曲线特性曲线 CharacteristiccurvesCharacteristiccurves如图如图2-23：高效区的概念：高效区的概念第74页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW第75页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOWExample 2-2用泵将地面贮槽中密度为用泵将地面贮
49、槽中密度为1840 kgm-3的液体以的液体以1.5kgs-1 流流量量送送到到贮贮罐罐中中。如如附附图图所所示示，地地面面贮贮槽槽内内液液面面恒恒定定，贮贮罐罐高高出出地地面面贮贮槽槽液液面面10 m，地地面面贮贮槽槽和和贮贮罐罐皆皆通通大大气气。输输送送管管道道内内径径为为25 mm，流流动动过过程程的的能能量量损损失失为为52.0Jkg-1，若若泵泵的的效效率为率为50，计算泵所需的轴功率。，计算泵所需的轴功率。第76页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW第77页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOWSolution to E
50、XP 2.2u解：在附图中取两截面解：在附图中取两截面,列柏努利方程：列柏努利方程：据题意据题意:z1=0z2=10mp1=p2Hf=52.0Jkg-1u1=0体积流量体积流量第78页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOWSolution to EXP 2.2u将以上数值代入拍努利方程将以上数值代入拍努利方程,得得泵的有效功率为泵的有效功率为:已知泵的效率已知泵的效率,故泵的轴功率为故泵的轴功率为第79页，共88页，编辑于2022年，星期五CHP 2 FLUID FLOW7.1Centrifugalpumps3)离心泵的安装高度离心泵的安装高度如图如图224所示所