大连理工化工原理课件

1、化工原理作业交纳情况统计表 班级56789 应交（人）2316272630 实交（人）3027232123 缺（人） 02779作业中存在的问题：作业中存在的问题：1.管内径=管外径-2管壁厚 常用的表示方法：41082. 题题11小结小结：两种稳定的流动状态：层流、湍流层流、湍流判据：判据：圆形直管中 Re2000 稳定的层流 Re 4000 稳定的湍流2000 Re 4000 不稳定的过渡流dGduRe1. 1. 流体流动的类型流体流动的类型2. 直圆管内流体的流动直圆管内流体的流动(1) 剪应力分布剪应力分布)(221pplr适用于层流或湍流层流时剪应力分布：（2） 层流的速度分布)1

2、(422221RrRlppurRe2000uumaxd层流时流体在圆管中的速度分布max21uuav221max4Rlppudu8avw（3） 湍流时的速度分布和剪应力dydue)(Re4 000umaxururRd湍流时流体在圆管中的速度分布82.0maxuuav剪应力：速度分布：71maxr)Rr1(uu3 边界层概念边界层概念（1 1）边界层的形成条件）边界层的形成条件 流动 实际流体 流过固体表面（2 2）形成过程）形成过程（3 3）特征）特征： 层内、层外（4 4）流动边界层的发展：）流动边界层的发展：圆管中（5 5）流动边界层的分离：）流动边界层的分离：条件、后果uuu层流边界层湍

3、流边界层层流内层Ax0平板上的流动边界层4 流体流动阻力计算管路中的流动阻力=直管阻力+局部阻力直管阻力：直管阻力：gudlhf2222udlpfJ/kgmPa22udlR范宁公式：（1）层流时eR64摩擦系数：摩擦系数：（2） 湍流时),(dRe（3） 摩擦系数图 层流区 Re2000 过渡区 2000Re4000 湍流区： Re4000 不完全湍流区 完全湍流（阻力平方）区)(eR)(d),(dRe2uu （4） 摩擦因子变化规律分析 粗糙度对的影响： 层流时：绕过突出物，对无影响。 湍流时： 当Re较小时，层流底层厚，形体阻力小，突出物对的影响小； 当高度湍流时，层流底层薄，突出物充分暴

4、露，形成较大的形体阻力，突出物对的影响大。 （5）用公式求取摩擦系数 p47610Re250025. 0Re3164. 0Blasuis公式（6）非圆直管中流动阻力）非圆直管中流动阻力润湿周边长度流通截面积4edLS4)(4水力半径Hr几种常见非圆管的当量直径几种常见非圆管的当量直径 1）矩形流道）矩形流道 2）环形流道）环形流道 baabbaabde2)(24dDdDdDde)()( )4(4222、局部阻力、局部阻力 指：指： 产生原因产生原因： 计算方法计算方法：管件、阀门、测量接口、管进出口段形体阻力实验，归纳出经验公式3）三角形流道的当量直径）三角形流道的当量直径ddtde21)84

5、3(422ddt2232 式中 ： le-当量长度 Le及的获得获得：实验，见有关资料。书P51-53特例特例：1、突然扩大、突然扩大 2、突然缩小、突然缩小2udlR) 12e当量长度法：2uR)22局部阻力系数法：0 . 15 . 02) 5 . 0(21222221udlugzgz管口内管口外2) 0 . 15 . 0(2221udlgzgz 式中 ： -局部阻力系数 （1）等径管总阻力计算）等径管总阻力计算2)(2udllRegudllhef2)(22)(2udllpef3、系统的总阻力、系统的总阻力 系统总阻力系统总阻力=系统各直管阻力系统各直管阻力+局部阻力局部阻力FICPi1Pi

6、2112202Cucc选在管口内外，、管道内流速选在管口内，、Cucc1(2) 变径管总阻力计算变径管总阻力计算 变径管变径管d,u,不同，需分段计算阻力不同，需分段计算阻力例例：BCABACRRR其中，22AAABAACudlR25 . 02Cu2)(221CCBCCudlACCCCeAAARupgzWupgz22212122AAABAACudlR25 . 02Cu2) 0 . 1(221CCBCCudl1.4.6 量纲分析量纲分析流动阻力),(dlufpf量纲分析方法：减少实验工作量、实验结果推广应用一般实验方法：实验量大、实验结果不能推广应用（1）量纲分析的理论基础）量纲分析的理论基础：

7、物理方程中的各项都具有相同的量纲，即量纲一致的原则。（2） 定理定理： mnNN-量纲为一数群的数目；n-物理量的数目；m-表达物理量的基本量纲数目。 LdlLMLTMTLuLTMmsmkgmNpf;/.32222流动阻力),(dlufpf表示成为幂函数qjicbafdlKup（3）量纲分析方法：）量纲分析方法： ;LLLLMLTMTLLTMqjic3ba2n=7 m =3 则 N =4若设b、q、i为已知，则dRe,dlfEuddudlKupuddlduKp;dlKupqibj ; b1c ; b2aqbi2f2qibfqqibib1bb2fEu-欧拉数 ba2:T; qjic3ba1:L;

8、 cb1:MRe和和Eu的物理意义：的物理意义：剪切力惯性力duRe惯性力摩擦力2fupEu * 无量纲数群的组合不唯一， * 建立在对过程的基本分析基础上， * 不能代替实验， 具体函数关系由实验获得， * 其根本作用，是减少实验工作量。对量纲分析法的认识对量纲分析法的认识1.5 管路计算管路计算 基本内容: 设计型计算、操作型计算（1）设计型计算）设计型计算 对于给定的生产任务、流量、操作条件，位头，压头，现场情况，设计管路，计算外加功率。 管路设计目标：保证稳定安全生产的前提下，使总费用最低。 （2）操作型计算）操作型计算 已知管路情况和操作条件，求生产能力或核算外加功率是否够用。 （3

9、）计算依据）计算依据 1） 连续性方程 2） 机械能衡算方程 3） 阻力损失计算RugzpWugzpe22222221112211SuSu2)(2udllRe费用总费用操作费用设备费流速u适宜图1 -43 管 径优化设计型计算步骤设计型计算步骤1）选择流速）选择流速 * 经济流速经济流速(适宜流速) 书P64表1.5.1 总费用总费用 = 操作费操作费 + 设备费设备费（4）计算方法）计算方法原则原则：先保证安全稳定生产，再使总费用最低 常见流体，选常用的流速范围， 易燃易爆流体，不超过安全流速。 2）确定管径）确定管径 按标准圆整，重新计算管内流速 3）计算外加功）计算外加功4）校核）校核设

10、计型计算实例-书P63例1.5.1 udqV2421)4(uqdV操作型计算的试差的方法操作型计算的试差的方法Ru未知，无法计算未知由于Re,uReu计算因此，假定R比较二者大小，相差较大时重新假定1.5.1 简单管路简单管路 指：指：管径相同，无分支的管路， 但可以弯曲(有局部阻力) 特点特点：稳态时，流速恒定、流量恒定。简单管路系统特性分析：简单管路系统特性分析：质量流量 体积流量(不可压缩流体)阻力损失 4321mmmmmqqqqq4V3V2V1VVqqqqq43322141RRRR2)(2udllRe1.5.2 复杂管路复杂管路 (1) 串联管路串联管路 特点：特点：管径不同，但无分支

11、； 稳态时，不同管段流速不同； 系统阻力计算，需分段计算，再加和。(2) 分支管路分支管路 1）质量流量）质量流量 nimimqq1312333211122RupgzWeupgz 2） 机械能衡算式机械能衡算式（a）总管支管412444211122RupgzWeupgz512555211122RupgzWeupgz（b）各支管间关系）各支管间关系 3）流量分配）流量分配 与各支管的阻力有关，并相互影响。 应用连续性方程计算.22412444312333RupgzRupgz(3) 并联管路并联管路 指：指：分支点和汇合点， 是各分支的公共点。 1）质量流量）质量流量 2）总机械能衡算）总机械能衡

12、算 问题问题：RA-B用一个分支，还是各分支加和结论结论：并联管路，各支路阻力相等并联管路，各支路阻力相等 = 总阻力总阻力 并联段，只能计入一个支路的阻力损失。BABBBAAARupgzWeupgz2222ffffhhhh.321321mmmmqqqq 并联管路特点并联管路特点： 流量 阻力 3）流量分配）流量分配 问题问题：各支管，流量是否相同各支管，流量是否相同 ffffhhhh.3212.2222222221111iiiiudludludlR得代入：24iViidqu225222522222151118.88ViiiiVVqdlqdlqdlRVnVVVVqqqqq.321iiiildk5令：（常数）则：AkqkqkqiViVV.2211iVkqA由和比定理：流量分配：流量分配：iiiiiiViiViVildldqkkqAkq55* 对上述公式的认识对上述公式的认识-随阻力计算方法变化随阻力计算方法变化* 问题：如何求问题：如何求i i 方法：试差法方法：试差法设设初值i计计、计算,Viiqk计, i计设校核：, ii1.5.3 可压缩流体的流动（自学）可压缩流体的流动（自学） 可压缩流体：可