化工流体流动 学时

1、化工流体流动 学时第1页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二二、流体静力学方程式的应用远距离测量液位 1- 调节阀 2- 鼓泡观察器 3- 压差计 4- 吹气管 5- 储漕 自管口通入氮气，用调节阀调节其流量。氮气的流速很低，在观察室有气泡缓慢溢出即可。（2）远距离测量液位第2页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二二、流体静力学方程式的应用整理得压力用表压表示第3页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二二、流体静力学方程式的应用3.液封高度的计算控制设备内的压力不超过某设定值。液封作用安全液封防排出液封防止设备内的气体从液体管路排出。第4页，共33

2、页，2022年，5月20日，1点2分，星期二二、流体静力学方程式的应用整理得设设备内控制压力为安全液封计算第5页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二二、流体静力学方程式的应用推导得设设备内的压力为防排出液封计算第6页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二1.1 流体的物理性质第一章 流体流动1.2 流体静力学基本方程式1.3 流体流动的基本概念1.3.1 稳态与非稳态流动第7页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二一、稳态流动1.稳态的概念 流体的各物理量为空间位置坐标和时间的函数 速度场温度场密度场时间位置坐标第8页，共33页，2022年，5月20

3、日，1点2分，星期二一、稳态流动 若流体的物理量仅随位置变化而不随时间变化，即为稳态过程。 稳态过程的数学表达 稳态流动 稳态传热第9页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二一、稳态流动2.稳态流动 速度场 1- 进水管 2- 溢流管 3- 水箱 4- 排水管水位恒定 各截面u不变 稳态流动流动情况示意图 第10页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二二、非稳态流动速度场 1- 进水管 2- 溢流管 3- 水箱 4- 排水管水位下降 各截面u 减小 非稳态流动流动情况示意图 第11页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二1.1 流体的物理性质第一章 流

4、体流动1.2 流体静力学基本方程式1.3 流体流动的基本概念1.3.1 稳态与非稳态流动1.3.2 流量与流速第12页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二一、流 量1.体积流量（体积流率） 单位时间流过管道任一截面的体积量。定义符号单位m3/s流通截面微元面法向方向（m3/h）第13页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二一、流 量2.质量流量（质量流率） 定义符号单位kg/s单位时间流过管道任一截面的质量。质量流量与体积流量的关系第14页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二二、流 速1.流速与平均流速 单位时间内流体在流动方向上流过的距离，以 u

5、 表示。平均流速管内的速度分布流速流体体积流量与流道截面积之比，以 ub 表示。点速度第15页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二二、流 速注意 为简便起见，后面的 u 均表示平均速度。 除特别说明，一般所给流速均指平均速度。 平均速度定义式又称“主体速度”或“混合杯速度”第16页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二二、流 速对于圆形管道设计选择任务给定 圆形管道流量公式 圆形管道管径公式第17页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二二、流 速管径的计算步骤 选择适宜的流速 u。 计算管径 d。 管径圆整，核算流速。管径规格表示示例外径 108mm

6、壁厚 4mm内径 100mm记为：DN100公称直径第18页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二二、流 速流速的选择ud操作费用设备费用动力消耗流动阻力流速的选择见表11一般情况液体: 0.52.0 m/s气体: 1020 m/s第19页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二二、流 速2.质量流速 定义符号单位kg/(m2 s)单位时间流体流过管道单位截面积的质量。质量通量第20页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二1.1 流体的物理性质第一章 流体流动1.2 流体静力学基本方程式1.3 流体流动的基本概念1.3.1 稳态与非稳态流动1.3.2 流

7、量与流速1.3.3 流体的流动型态第21页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二一、雷诺实验动画演示：雷诺实验 1- 指示液瓶 2- 细玻璃管 3- 水箱 4- 水平玻璃管 5- 阀门 6- 溢流装置雷诺实验装置 第22页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二1.流体的流动型态 二、流动型态与雷诺数流动型态 层流（或滞流） 湍流（或紊流）流体质点沿流向平行运动，无脉动混合作用。流体质点除沿流向平行运动外，各质点作不规则的脉动，相互碰撞与混合。第23页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二二、流动型态与雷诺数流体质点的脉动 脉动速度 时均速度 瞬时速度第

8、24页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二2.雷诺（Reynolds）数 二、流动型态与雷诺数实验表明 （1）雷诺数的定义 u湍动程度d湍动程度湍动程度湍动程度第25页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二二、流动型态与雷诺数 量纲为一无因次量纲为一的数群“准数”定义 雷诺准数（雷诺数） 第26页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二二、流动型态与雷诺数（2）雷诺数的物理意义 动量通量惯性力第27页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二二、流动型态与雷诺数黏滞力雷诺数的物理意义 雷诺数表示流体流动中惯性力与黏滞力的比值。 第28页，共3

9、3页，2022年，5月20日，1点2分，星期二二、流动型态与雷诺数用雷诺数判断流体的流动型态。 （3）雷诺数的应用 实验证明 圆形管道 层 流 过渡区 湍 流第29页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二二、流动型态与雷诺数示例用管道输送某油品油品运动黏度管道规格计算维持层流流动的临界速度。由层流临界Re临界u第30页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二二、流动型态与雷诺数非圆形管道当量直径第31页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二二、流动型态与雷诺数示例矩形管道 矩形管道内流动圆形套管环隙内流动圆形套管第32页，共33页，2022年，5月20日，1点2分，星期二练 习 题 目