1流体力学基础2-22014ppt

圆形直管阻力所引起能量损失的通式，称为达西公式（对于滞流或湍流适用）λ为无因次的系数，称为摩擦因数。3.6管路中的沿程阻力Dpf=l×ld×ru22l=f(Re,D/d)hf=l×ld×u22g1）层流时的λRe64——滞流流动时λ与Re的关系2）湍流时的λ水力光滑管只与Re有关，与无关。完全湍流粗糙管只与有关，与Re无关。DÛeDdDd4.6.1尼古拉兹实验1）层流区Re≤2000，2）临界区2000＜Re≤4000，3）光滑管紊流区105＞Re＞4000，4）过渡区，5）粗糙管紊流区，Re64ugdvlgudlhf2232231Re0025.025.0Re3164.07889)(2.22Re)(597dd25.0)Re68(11.0dRe)(59789d25.0)(11.0d2020/1/14根据实验，得到莫狄（Moody）摩擦系数图。莫迪图的使用根据达西公式求出：求Re判断流型求λRe≤2000层流区Re=3×103～1×105时湍流区完全湍流区λ与相关hf=l×ld×u22gRe64l=0.3164Re0.25莫迪图查得Dd2020/1/14管路中的阻力直管阻力：局部阻力：流体流经一定管径的直管时由于流体的内摩擦而产生的阻力流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大及缩小等局部地方所引起的阻力。fhffhh'式中：le——当量长度Le及的获得：实验，见有关资料。0.15.0式中：----局部阻力系数2）当量长度法：将局部阻力折合成相同直径、长度为le的沿程阻力损失1）局部阻力系数法:将局部阻力损失折合成管路中动压头的若干倍进口阻力系数特例：出口阻力系数3.7管路中的局部阻力管路系统中总能量损失=直管沿程阻力+局部阻力管路系统的总能量损失或2020/1/14降低管路系统流动阻力的途径？管路尽可能短，尽量走直线，少拐弯；尽量不安装不必要的管件和阀门等；管径适当大些。适当改变流体温度4简单管路计算简单管路－－等径或异径串联管路。1）简单管路计算的类型2）简单管路计算的基本方程21221dduuhf=l×ld×u22g柏努利方程达西公式连续性方程3）简单管路计算具体步骤题中已知为光滑管，且100000Re4000（λ也可以根据莫迪图来查得！！）1.615m以下分别计算吸入管和排出管的能量损失解：吸入管的能量损失，吸入管中流速：smdQAQu/970.0081.041054232531001.110675.086797.0081.0Redu0005.08104.0d由图1-13查得λ=0.02管件名称当量长度底阀Le=6.3m一个标准弯头Le=2.7m管进口局部阻力系数：0.5mLe9kgJudllLefs/41.2297.0)5.0081.091002.0(2)(22【4】将温度为263K的冷冻盐水（25％CaCl2溶液，密度为1240kg/m3，粘度为7×10－3Pa.s）从开口贮槽送入冷却设备。已知贮槽盐水液面低于管路出口2m。整个输送管道直径mm，长50m，其中有6个标准弯头，1个截止阀，2个闸阀，均为全开。如果要求流量为6m3/h，试求所需泵的扬程。解：根据公式（1-31d），设贮槽液面和管路出口分别为I－I和II－II：425.fhgugpZHgugpZ2222222111m2Z,0ZPa101m/s3.336000254.0414.364,0215212221ppdQuu管道内溶液流动状态为:43104.110712403.30254.0duRe假设管道粗糙度较小，利用公式（1-39）估算阻力系数:03.0104.13164.03164.025.0425.0eRm435.408.923.3222222fhguZHm5.408.923.317.024.611.160254.05003.0222gudlhf【5】某离心泵安装在高于井内水面5.5m的地面上，吸水量为40m3/h。吸水管尺寸为mm，包括管路入口阻力的吸水管路上的总能量损失为4.5J/kg。试求泵入口处的真空度。（当地大气压为1.0133×105Pa）解：根据能量方程，设井水面为I-I界面，管道出口处为II-II界面。泵入口处的真空度为：4114fLupgZupgZ2222222111Pa100133.1m5.5,05121pZZm/s26.1106.04360040,0221AQuufLugZpp222212Pa2.421365.41000226.110005.58.91000100133.1252pPapV4451092.5102136.4100133.1【6】液体在光滑圆形直管内作紊流流动，若管长和管径均不变，而流量增为原来的两倍，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍。摩擦系数可用布拉休斯公式计算。解：由流动损失表达式可知由于管径和管长均不变，因此，流量变化前后，影响能量损失的因素是阻力系数和速度，比较这两个参数即可求解。AQuAQu1211225.01225.01123164.03164.0AQdAQd84.02125.01242122uu36.3484.012ffLL流体输送机械在食品的生产加工中，常常需要将流体从低处输送到高处；从低压送至高压；沿管道送至较远的地方。为达到此目的，必须对流体加入外功，以克服流体阻力及补充输送流体时所不足的能量。泵；输送液体风机;压缩机；真空泵。输送气体常用的流体输送机械叶片式泵有高速旋转的叶轮。如离心泵、轴流泵、涡流泵。5.1泵的类型（按工作原理和结构特征分）往复泵靠往复运动的活塞排挤液体。如活塞泵、柱塞泵和隔膜泵等。5.1泵的类型旋转式泵靠旋转运动的部件推挤液体。如齿轮泵、螺杆泵等。5.1泵的类型1）离心泵的压头（扬程）泵对单位重量的液体所提供的有效能量，以H表示，单位为m。又称为泵的压头。取决于泵的结构、流量、转速。5.2叶片泵的主要性能和特征5.2.1离心泵的主要性能参数必须注意：扬程并不等于升举高度△ZH的计算可根据泵进、出口两截面间列柏努利方程：gugPZHgugPZ2222222111guugPPZH2212212泵的压头测定3）功率轴功率：泵轴从电动机得到的实际功率(泵运转所需的功率),用P表示，单位为J/S，W或kW有效功率：单位时间内液体流经泵后从叶轮获得的能量，用Pe表示2）离心泵的流量指离心泵在单位时间里排到管路系统的液体体积，一般用Q表示，单位为m3/s。又称为泵的送液能力。取决于泵的结构、尺寸、转速。有效功率可表达为4）离心泵的效率PPe/%100与泵的大小、类型、制造精密程度和所输送液体的性质有关。能量损失：*容积损失液体泄漏；*机械损失机械摩擦；*水力损失液体摩擦及局部阻力；5）转速:泵轴单位时间内的转动周数，以n表示，单位为r/s，常用r/min【例】用离心泵将密度为1200kg/m3的水溶液由敞开贮槽A送至高位槽B。已知离心泵吸入管路上各种流动阻力之和J/kg、压出管路的J/kg。两槽液面维持恒定，其间垂直距离为20m。每小时溶液的输送量为30m3。若离心泵效率为0.65，求泵的轴功率。解：首先求泵的有效功率，设贮槽A和贮槽B两液面分别为I-I端和II－II端10s,fL30D,fLfLupgZwupgZ22222221110m20Z,0212121uuppZJ/kg2363010208.92fLgZwm248.9236gwHKW6.3360065.010008.9120030241000gHQP5.2.2正位移泵的主要性能参数(1)流量（2）压头压头与流量无关，取决于管路需要。理论上，往复泵压头可按系统需要无限增大。实际上，受泵体强度及泵原动机限制。（3）功率与效率5.2.3泵的特性曲线曲线实验求得指导操作1.叶片式泵的特征各种型号的离心泵都有本身独自的特性曲线，但形状基本相似，具有共同的特点1.正位移泵的特征1）2）5.3泵的安装高度：泵的允许安装高度：泵的吸入口轴线与贮液槽液面间的最大垂直距离。Zs，则ps当pspv，叶轮中心汽化汽泡被抛向外围凝结局部真空压力升高周围液体高速冲向汽泡中心撞击叶片(水锤)伴随现象①泵体振动并发出噪音②H,Q,,严重时不送液；③时间长久，水锤冲击和化学腐蚀，损坏叶片汽蚀h吸上真空高度“汽蚀”现象：当泵的吸入口的压力小于或等于吸液条件下被输送液体的饱和蒸汽压时，吸入的液体会发生沸腾蒸发，形成大量汽泡。当汽泡被甩到外周后，由于压力升高而迅速冷凝为液体，体积急剧减小，造成较大的局部应力，对泵壳内壁的冲击、腐蚀。当ps＝pv时，吸上真空高度达最大临界值Hsmax(最大吸上真空高度)允许吸上真空高度Hsp(Hsp的校正)5.4管路特性5.5泵的工作点工作点将泵的H～qv曲线与管路的He～qve曲线绘在同一坐标系中，两曲线的交点称为泵在该管路上的工作点。工作点的调节改变泵的特性和管路特性均能改变工作点，从而达到调节流量的目的。（1）改变出口阀的开度——改变管路特性（2）改变叶轮转速或叶轮直径——改变泵的特性如图所示，转速增加，流量和压头均能增加。例：用离心泵将密度为1200kg/m3的水溶液由敞开贮槽A送至高位槽B。已知离心泵吸入管路上各种流动阻力之和J/kg、压出管路的J/kg。两槽液面维持恒定，其间垂直距离为20m。每小时溶液的输送量为30m3。若离心泵效率为0.65，求泵的轴功率。1）求泵的轴功率10s,fL30D,fL例：将温度为263K的冷冻盐水（25％CaCl2溶液，密度为1240kg/m3，粘度为7×10－3Pa.s）从开口贮槽送入冷却设备。已知贮槽盐水液面低于管路出口2m。整个输送管道直径mm，长50m，其中有6个标准弯头，1个截止阀，2个闸阀，均为全开。如果要求流量为6m3/h，试求所需泵的扬程。2）求泵的杨程425.