操作流量控制PPT课件

1、操作流量控制 流流 量量 ss Vw 1.体积流量:单位时间内流过管道任一截面的流体体 积.用Vs表示,单位 m3/s. 2.质量流量:单位时间内流过管道任一截面的流体质 量.用ws表示,单位 kg/s. 质量流量与体积流量的关系为: 操作流量控制 A V u s A w G s 流流 速速 流速:单位时间内流体在流动方向上流过的距离. 1.平均流速:单位面积上的体积流量.常用u表示,单位 m/s。A-与流动方向相垂直的管道截面积,m2. 2.质量流速:单位面积上的质量流量.常用G表示,单位 kg/m2s. 操作流量控制 uG 2 2 4 4 d V d V u ss u V d s 4 上式

2、是确定输送流体的管道直径的最基本公式. 流体的体积流量一般由生产任务所决定，平均流速则需要综合考虑各 种因素后进行合理地选择。 流速选择的过高,管径可以减小,但流体流经管道的阻力增大,动力消耗 大,操作费用随之增加.反之,流速选择的过低,操作费用可相应的减少,但管 径增大,管路的投资费用随之增加.因此,适宜的流速需根据经济权衡决定. 化工管道以圆形截面居多,若以d表示管道内径,则: 质量流速与平均流速的关系为 或或. u q u q d VV 7850 4 操作流量控制 流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式 )( 2112 zzgpp 备注：备注： 1.当液体内任一点z1上的压强p1有任何

3、大小改变时,液体内部z2上的压 强p2也有同样的改变.因此说当作用于液面上方的压强有任何大小改变时， 液体内部各点上的压强也有同样的改变. 2.若z1=z2,则有p1= p2.因此,在静止的同一种连续液体内,处于同一水 平面上各点的压强都相等. 上式称为流体静力学基本方程式,表示 静止流体内部压强的变化规律. 右图所示,设作用在上表面上的压力为P1 （N）作用在下表面上的压力为P2（N）,液 柱的重力为W,则得: 操作流量控制 备注备注: 连续流体中连续流体中,密度相等密度相等,流速与截面积成反比流速与截面积成反比. 连续性方程连续性方程 当流体在密闭管路中作稳定流动时,既不向管中添加流 体,

4、也不发生漏损,则根据质量守恒定律,通过管路任一截面 的流体质量流量应相等. 操作流量控制 对于圆形截面的管子: 即流速与管径的平方成反比. 若管路中有支管存在,则流体仍有连续性现象,总管 内流体的质量流量应该是各支管内质量流量之和. 操作流量控制 流动类型分类流动类型分类 流体流动的类型流体流动的类型 雷诺实验雷诺实验 雷诺实验的结果表明: 1.当玻璃管内水的流速较小时,红墨水 在管中心呈明显的细直线,沿玻璃管的 轴线通过全管,如图（a）所示. 2.随着逐渐增大水的流速,作直线流动 的红色细线开始抖动、弯曲,呈波浪形, 如图（b）所示. 3.速度再增大,红色细线断裂,冲散,全 管内水的颜色均匀

5、一致,如图（c）所示. 操作流量控制 dudu Re 式中 d管道的内径，m； 流体的密度，kg/m3； u流体的平均流速，m/s； 流体的动力黏度，Pas； 流体的运动黏度，m2/s. 流动类型的判定流动类型的判定雷诺准数雷诺准数 流速影响运动情况外,管子的直径,流体的黏度和密度也都 对流动状态有影响. 雷诺数即是反映了上述四个因素对流体流动类型的影响， 因此Re数值的大小,可以作为判别流体流动类型的标准. 1.当Re2000时,流体的流动类型属于层流,称为层流区； 2.Re4000时,流体的流动类型属于湍流,称为湍流区； 3.数值在2000Re4000之间时,称为过渡区. 操作流量控制 流

6、体流动时,流体质点之间和流体与管壁之间都有摩擦阻力, 靠近管壁附近处的流层流速较小,附在管壁上的流层流速为零, 离管壁越远流速越大,在管中心线上流速最大. max 2 1 uu max 820uu 湍流时的速度分布 层流时的速度分布 圆管内流体的速度分布圆管内流体的速度分布 操作流量控制 柏努利方程柏努利方程 流体稳定流动时的能量衡算 当理想流体在一密闭管路中作稳定流动时,由能量守恒定律 可知,进入管路系统的总能量应等于从管路系统带出的总能量. 损功 h pu gzW pu gz 2 2 2 2 1 2 1 1 22 按照能量守恒及转化定律,输入系统的总机械能必须等于由 系统中输出的总能量.

7、操作流量控制 如图所示，中央开有锐角圆孔的一薄圆片（孔板）插入水 平直管中，当管内流动的流体通过孔口时，因流通截面积突然 减小，流速骤增，随着流体动能的增加，势必造成静压能的下 降，由于静压能下降的程度随流量的大小而变化，所以测定压 力差则可以知道流量. 21 2 1 2 2 2pp uu 流量的测量与调节流量的测量与调节 操作流量控制 转子流量计转子流量计 转子流量计是在自下而上逐渐扩大的垂直玻璃管内装有转 子或称浮子,当流体自下而上流过时,转子向上浮动直到作用于 转子的重力与浮力之差正好与转子上下的压力差相等时,转子 处于平衡状态,即停留在一定的位置上.这时读取转子停留位置 玻璃管上的刻度,则可得知流量. 操作流量控制 当流体自下而上流入锥管时,被转子截流,这样在转子上、 下游之间产生压力差,转子在压力差的作用下上升,这时作用在 转子上的力有三个:流体对转子的动压力（向上）,转子在流体 中的浮力（向上）和转子自身的重力（向下）. 流量计垂直安装时,转子重心与锥管管轴会相重合,作用在 转子上的三个力都平行于管轴.当这三个力达到平衡时,转子就 平稳地浮在锥管内某一位置上. 来流流速变大或变小时,转子将作向