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1、流体流动基本概念与基本原理一、流体静力学基本方程式p2p1g(z1z2)或p p0gh注意：1、应用条件：静止的连通着的同一种连续的流体。2、压强的表示方法：绝压大气压=表压表压常由压强表来测量；大气压绝压=真空度真空度常由真空表来测量。3、压强单位的换算：1atm=760mmHg=10.33mH2O=101.33kPa=1.033kgf/cm2=1.033at4、应用：水平管路上两点间压强差与U型管压差计读数 R的关系：p1p2(A)gR处于同一水平面的液体，维持等压面的条件必须时静止、连续和同一种液体。二、定态流动系统的连续性方程式物料衡算式A 常数,ws u1A11 u2A22 uA 常
2、数A 常数,A 常数,Vs u1A1 u2A2 uA 常数圆形管中流动 u1/u2 A2/A1 d22/d12三、定态流动的柏努利方程式能量衡算式1kg流体：gZ1P1u1Pu We gZ222 hfJ/kg22讨论点：1、流体的流动满足连续性假设。2、理想流体，无外功输入时，机械能守恒式：2u12P2u2gZ1gZ222P13、可压缩流体,当p/p120%,仍可用上式，且=m。4、注意运用柏努利方程式解题时的一般步骤，截面与基准面选取的原则。5、流体密度的计算：理想气体=PM/RT混合气体m1xv 12xv 2 nxv n混合液体1mxw 1mxw 22 xw nn上式中：xv i体积分率；
3、xw i质量分率。6、gz，u2/2，p/三项表示流体本身具有的能量，即位能、动能和静压能。hf为流经系统的能量损失。We为流体在两截面间所获得的有效功，是决定流体输送设备重要参数。输送设备有效功率 Ne=We s，轴功率N=Ne/（W）p u2Hfm（压头）7、1N 流体He Zg2 g12 u hf1m3流体Wegh p 2pa而 pf hf,四、柏努利式中的hfI流动类型：1、雷诺准数 Re 及流型Re=du/=du/，为动力粘度，单位为PaS；=/为运动粘度，单位m2/s。层流：Re2000，湍流：Re4000；2000Re4000为不稳定过渡区。2、牛顿粘性定律=(du/dy)气体的
4、粘度随温度升高而增加，液体的粘度随温度升高而降低。3、流型的比较：质点的运动方式；速度分布，层流：抛物线型，平均速度为最大速度的0.5 倍；湍流：碰撞和混和使速度平均化。阻力，层流：粘度内摩擦力，湍流：粘度内摩擦力+湍流切应力。II流体在管内流动时的阻力损失 hf hf hfJ/kgl u2 pf1、直管阻力损失hfhf范宁公式(层流、湍流均适用).d 2层流：f(Re)即64Re或hf32lu哈根泊稷叶公式。2d湍流区（非阻力平方区）：f(Re,：f()，)；高度湍流区（阻力平方区）dd具体的定性关系参见摩擦因数图，并定量分析hf与 u 之间的关系。推广到非圆型管d de4rH4 流通截面积
5、润湿周边长f注：不能用de来计算截面积、流速等物理量。u22、局部阻力损失hf 阻力系数法，h2e 1.0c0.5leu2当量长度法，hd 2f注意：截面取管出口内外侧，对动能项及出口阻力损失项的计算有所不同。(l le)u2)当管径不变时，hf(d2流体在变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其静压能减小。流体在等径管中作稳定流动流体由于流动而有摩擦阻力损失，流体的流速沿管长不变。流体流动时的摩擦阻力损失 hf所损失的是机械能中的静压能项。完全湍流（阻力平方区）时，粗糙管的摩擦系数数值只取决于相对粗糙度。水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小时，水流量将减
6、小，摩擦系数增大，管道总阻力不变。2五、管路计算I 并联管路：1、V V1 V2 V32、hf hf 1 hf 2 hf 3各支路阻力损失相等。即并联管路的特点是：（1）并联管段的压强降相等；（2）主管流量等于并联的各管段流量之和；（3）并联各管段中管子长、直径小的管段通过的流量小。II分支管路：1、V V1 V2 V32、分支点处至各支管终了时的总机械能和能量损失之和相等。六、柏式在流量测量中的运用1、毕托管用来测量管道中流体的点速度。2、孔板流量计为定截面变压差流量计，用来测量管道中流体的流量。随着 Re增大其孔流系数 C0先减小，后保持为定值。3、转子流量计为定压差变截面流量计。注意：转子流量计的校正。测流体流量时，随流量增加孔板流量计两侧压差值将增加，若改用转子流量计，随流量增加转子两侧压差值将不变。3