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1、流体输送技术课件任务三现在学习的是第1页，共26页（1）流体静压力的测量）流体静压力的测量（2）液位的测量）液位的测量（3）液封及液封高度的计算）液封及液封高度的计算一、一、流体静力学的应用流体静力学的应用现在学习的是第2页，共26页例例 如附如附图图1-6所示，常温水在管道中流所示，常温水在管道中流过过。为测为测定定a、b两点的两点的压压力差，安装一力差，安装一U型型压压差差计计，试计试计算算a、b两点两点的的压压力差力差为为若干？已知水与汞的密度分若干？已知水与汞的密度分别为别为1000kg/m3及及13600kg/m3。R=0.1m现在学习的是第3页，共26页任务三任务三 流体输送工艺计
2、算流体输送工艺计算主讲教师主讲教师 赵佩赵佩现在学习的是第4页，共26页流体的流量流体的流量体积流量体积流量qvm3/s质量流量质量流量qmKg/s两者关系：两者关系：qm=qv注意：气体流量用注意：气体流量用qv表示应注明表示应注明T、p3.1流量和流速流量和流速现在学习的是第5页，共26页流体的流速流体的流速（平均）流速（平均）流速uqv/Am/s质量流速质量流速G Kg/（m2s）两者关系：两者关系：G=qm/A=qv/A=u注意：注意：气体流速用气体流速用u表示时注明表示时注明T、P现在学习的是第6页，共26页管径的计算管径的计算管子的规格管子的规格qv生产任务决定生产任务决定 u适宜
3、流速适宜流速 d圆整到标准规格圆整到标准规格经济因素经济因素（设备投资、操作费用）（设备投资、操作费用）根据管子类型（材质、结构等）根据管子类型（材质、结构等）不同，有不同的表示方法不同，有不同的表示方法圆形管道内径：圆形管道内径：现在学习的是第7页，共26页讨论讨论：u增大增大,管子直径管子直径d减小减小,管路设备投资费用少管路设备投资费用少,但因流速增大而但因流速增大而导致的动力消耗增大导致的动力消耗增大,操作费用增大操作费用增大;相反相反,流速小流速小,管子直径大管子直径大,动力消耗小。动力消耗小。流量一般为生产任务所决定，而合理的流速则应根据经济流量一般为生产任务所决定，而合理的流速则
4、应根据经济权衡决定，一般液体流速为权衡决定，一般液体流速为0.53m/s。气体为。气体为1030m/s。现在学习的是第8页，共26页想一想参考教材例题1-6，说明如何选择管子直径，分为哪些步骤？现在学习的是第9页，共26页稳定流动：流动系统中各物理量各物理量的大小仅随位置变化、不随时间变化。不稳定流动：流动系统中各物理量的大小不仅随位置变化、而且随时间变化。工业生产中的连续操作过程，如生产条件控制正常，则流体流动多属于稳定流动。连续操作的开车、停车过程及间歇操作过程属于不稳定流动。本章所讨论的流体流动为稳定流动过程 3.2稳定流动和不稳定流动稳定流动和不稳定流动流速，压强，流速，压强，密度密度
5、现在学习的是第10页，共26页想一想：想一想：有溢流装置的恒位槽系统中流体的流动；若没有流体的补充，槽内的液位不断下降时流体的流动？现在学习的是第11页，共26页动画动画现在学习的是第12页，共26页因为故推广说明：稳定流动系统中，流体流经管道各截面的质量流量恒为常量，但各截面的流体流速则随管道截面积和流体密度的不同而变化。3.3稳态流动时的连续性方程稳态流动时的连续性方程物料衡算现在学习的是第13页，共26页对不可压缩流体，为常量，则有：若在圆管中：说明：说明：不可压缩流体在圆管内作稳态流动，速度与管径的平方呈 反比。推广说明：不可压缩流体不仅流经各截面的质量流量相等，而且它们的体积流量也相
6、等。而且管道截面积A与流体流速u成反比，截面积越小，流速越大。现在学习的是第14页，共26页伯努利方程伯努利方程预备知识预备知识 （一）流动系统的能量（一）流动系统的能量位能：流体因处于重力场中而具有的能量。单位质量流体的位能为 动能：流体因具有一定流动速度而具有的能量。单位质量流体的动能为静压能：流体具有一定的压力而具有的能量。单位质量流体的静压能为 位能是相对值，计算时需规位能是相对值，计算时需规定基准水平面定基准水平面现在学习的是第15页，共26页压头损失 损失能量位能静压能动能外加功位头压力头动压头外加压头 实际实际流体具有粘性，流动过程中有能量损失；流体在输送过程中可能需要外加能量。
7、机械能衡算3.4 柏努利柏努利方程方程现在学习的是第16页，共26页理想流体的伯努利方程 说明：理想流体稳定流动时，总机械能为一常数。理想流体在流动系统的各截面上所具有的总机械能相等，而每一种形式的机械能不一定相等，但三种形式的机械能可以相互转换。注意：可压缩流体若压力变化较小时仍可用柏式进行计算，但流体密度应以两截面间流体的平均密度m来代替。现在学习的是第17页，共26页伯努利方程式使用条件伯努利方程式使用条件(1)稳定、连续、不可压缩系统。(2)两截面间流量不变，满足连续性方程。伯努利方程的应用伯努利方程的应用(1)确定高位槽供液系统的槽面高度(2)确定输送设备的有效功率(3)确定管路中流
8、体的压力(4)流量测量现在学习的是第18页，共26页1、选截面：a.垂直；b.沿流动方向上游为1截面，下游为2截面。2、选基准面：水平、可任选。3、列方程，寻找已知条件，求解。4、单位必须一致，各物理量单位换算成一致的，对压强表示方法也要一致，同时用绝压或同时用表压。解题要点、步骤现在学习的是第19页，共26页例例1-6 用泵将贮槽中的稀碱液送到蒸发器中进行用泵将贮槽中的稀碱液送到蒸发器中进行浓缩。泵的进口管为浓缩。泵的进口管为89*3.5mm的钢管，碱液的钢管，碱液在进口管的流速为在进口管的流速为1.5m/s，泵的出口管为，泵的出口管为76*2.5mm的钢管。贮槽中碱液的液面距蒸的钢管。贮槽
9、中碱液的液面距蒸发器入口处的垂直距离为发器入口处的垂直距离为7m，碱液经管路系统，碱液经管路系统的能量损失为的能量损失为40J/kg，蒸发器内碱液蒸发压力，蒸发器内碱液蒸发压力保持在保持在0.2kgf/cm2（表压），碱液的密度为（表压），碱液的密度为1100kg/m3。试计算所需的外加能量。试计算所需的外加能量。现在学习的是第20页，共26页移移项项，得，得根据根据连续连续性方程，碱液性方程，碱液在在泵泵的出口管中的流速的出口管中的流速为为解解:取取贮贮槽的液面槽的液面1-1为为基准面，蒸基准面，蒸发发器入口管口器入口管口为为2-2截面，在截面，在1-1与与2-2截面截面间间列柏努利方程式，
10、即列柏努利方程式，即 因因贮贮槽液面比管道截面大得多，故可槽液面比管道截面大得多，故可认为认为u10。将已知各。将已知各值值代代入上式，入上式，则输则输送碱液所需的外加能量送碱液所需的外加能量为为现在学习的是第21页，共26页例例1-7 从高位槽向塔内加料。高位槽和塔内的压力均从高位槽向塔内加料。高位槽和塔内的压力均为大气压。为大气压。要求料液在管内以要求料液在管内以0.5m/s的速度流动。设料液在管内压的速度流动。设料液在管内压头损失为头损失为1.2m（不包括出口压头损失），试求高位槽的（不包括出口压头损失），试求高位槽的液面应该比塔入口处高出多少米？液面应该比塔入口处高出多少米？解解:在在
11、1-1及及2-2截面截面间间列柏努利方程式，列柏努利方程式，1-1截面就是高位槽的截面就是高位槽的液面，因液面，因为为要求要求计计算高位槽的液面比塔入口算高位槽的液面比塔入口处处高多少米，高多少米，所以把所以把1-1截面截面选选在在这这里就可以直接算出所求的数里就可以直接算出所求的数值值x，同，同时时在液面在液面处处u1.p1均均为为已知已知值值。2-2截面截面选选在管出口在管出口处处。以。以0-0截面截面为为基准面，基准面，则则现在学习的是第22页，共26页 高位槽截面与管截面相差很大，故高位槽截面的流速与管内流速相比，高位槽截面与管截面相差很大，故高位槽截面的流速与管内流速相比，其其值值很
12、小可以忽略不很小可以忽略不计计，即，即u10。将已知数。将已知数值值代入，代入，则则计计算算结结果表明，果表明，动动能能项项数数值值很小，流体位能主要用于克服管路阻力。很小，流体位能主要用于克服管路阻力。现在学习的是第23页，共26页现场教学，利用实验装置进行能量转换实验操作，编制实验方案。3.5 能量转换实验能量转换实验现在学习的是第24页，共26页现在学习的是第25页，共26页实验装置如图所示。由有机玻璃管，测压管、水槽、水泵等组成。管路分成两段，由大小不同的两种有机玻璃管所组成，管段一、二的内径约为18.5mm，段三、四的内径约为10.5mm，第二段的位置比第一段低275mm，阀A供调节流量用。现在学习的是第26页，共26页