化工原理经典

1、化工原理经典课件2022/9/41第1页，共25页，2022年，5月20日，0点44分，星期二1.4 流体流动阻力直管阻力：流体流经一定直径的直管时由于内摩擦而 产生的阻力；局部阻力：流体流经管件、阀门等局部地方由于流速 大小及方向的改变而引起的阻力。 1.4.1 直管阻力一、阻力的表现形式 2022/9/42第2页，共25页，2022年，5月20日，0点44分，星期二流体在水平等径直管中作定态流动。2022/9/43第3页，共25页，2022年，5月20日，0点44分，星期二若管道为倾斜管，则 流体的流动阻力表现为静压能的减少； 水平安装时，流动阻力恰好等于两截面的静压能之差。 2022/9

2、/44第4页，共25页，2022年，5月20日，0点44分，星期二二、直管阻力的通式 由于压力差而产生的推动力：流体的摩擦力：令 定态流动时2022/9/45第5页，共25页，2022年，5月20日，0点44分，星期二直管阻力通式（范宁Fanning公式） 其它形式：摩擦系数（摩擦因数） 则 J/kg压头损失m压力损失Pa 该公式层流与湍流均适用； 注意 与 的区别。2022/9/46第6页，共25页，2022年，5月20日，0点44分，星期二三、层流时的摩擦系数 速度分布方程又哈根-泊谡叶 （Hagen-Poiseuille）方程 2022/9/47第7页，共25页，2022年，5月20日，

3、0点44分，星期二能量损失 层流时阻力与速度的一次方成正比 。变形：比较得2022/9/48第8页，共25页，2022年，5月20日，0点44分，星期二四、湍流时的摩擦系数1. 因次分析法 目的：（1）减少实验工作量； （2）结果具有普遍性，便于推广。基础：因次一致性 即每一个物理方程式的两边不仅数值相等， 而且每一项都应具有相同的因次。2022/9/49第9页，共25页，2022年，5月20日，0点44分，星期二基本定理：白金汉（Buckinghan）定理 设影响某一物理现象的独立变量数为n个，这些变量的基本因次数为m个，则该物理现象可用N（nm）个独立的无因次数群表示。 湍流时压力损失的影

4、响因素：（1）流体性质：，（2）流动的几何尺寸：d，l，（管壁粗糙度）（3）流动条件：u2022/9/410第10页，共25页，2022年，5月20日，0点44分，星期二物理变量 n 7基本因次 m3无因次数群 Nnm4 无因次化处理式中：欧拉（Euler）准数即该过程可用4个无因次数群表示。2022/9/411第11页，共25页，2022年，5月20日，0点44分，星期二相对粗糙度管道的几何尺寸雷诺数根据实验可知，流体流动阻力与管长成正比，即 或2022/9/412第12页，共25页，2022年，5月20日，0点44分，星期二莫狄（Moody）摩擦因数图：2022/9/413第13页，共25

5、页，2022年，5月20日，0点44分，星期二（1）层流区（Re 2000） 与 无关，与Re为直线关系，即 ,即 与u的一次方成正比。（2）过渡区（2000Re4000) 将湍流时的曲线延伸查取值 。（3）湍流区（Re4000以及虚线以下的区域） 2022/9/414第14页，共25页，2022年，5月20日，0点44分，星期二（4）完全湍流区 （虚线以上的区域） 与Re无关，只与 有关 。该区又称为阻力平方区。一定时，经验公式 ：（1）柏拉修斯（Blasius）式：适用光滑管Re5103105（2）考莱布鲁克（Colebrook）式2022/9/415第15页，共25页，2022年，5月2

6、0日，0点44分，星期二2.管壁粗糙度对摩擦系数的影响 光滑管：玻璃管、铜管、铅管及塑料管等；粗糙管：钢管、铸铁管等。绝对粗糙度 ：管道壁面凸出部分的平均高度。相对粗糙度 ： 绝对粗糙度与管内径的比值。 层流流动时： 流速较慢，与管壁无碰撞，阻力与 无关，只与Re有关。2022/9/416第16页，共25页，2022年，5月20日，0点44分，星期二 湍流流动时： 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。2022/9/417第17页，共25页，2022年，5月20日，0点44分，星期二 例1-7 分别计算下列情况下，流体流过763mm、长10m的水平钢管的能量

7、损失、压头损失及压力损失。（1）密度为910kg/m3、粘度为72cP的油品，流速为1.1m/s；（2）20的水，流速为2.2 m/s。2022/9/418第18页，共25页，2022年，5月20日，0点44分，星期二1.4.2 局部阻力 一、阻力系数法 将局部阻力表示为动能的某一倍数。 或 局部阻力系数 J/kgJ/N=m2022/9/419第19页，共25页，2022年，5月20日，0点44分，星期二1. 突然扩大2022/9/420第20页，共25页，2022年，5月20日，0点44分，星期二2.突然缩小2022/9/421第21页，共25页，2022年，5月20日，0点44分，星期二3

8、. 管进口及出口进口：流体自容器进入管内。 进口 = 0.5 进口阻力系数出口：流体自管子进入容器或从管子排放到管外 空间。 出口 = 1 出口阻力系数4 . 管件与阀门2022/9/422第22页，共25页，2022年，5月20日，0点44分，星期二二、当量长度法 将流体流过管件或阀门的局部阻力，折合成直径相同、长度为Le的直管所产生的阻力 。Le 管件或阀门的当量长度，m。2022/9/423第23页，共25页，2022年，5月20日，0点44分，星期二总阻力：减少流动阻力的途径： 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。2022/9/424第24页，共25页，2022年，5月20日，0点44分，星期二例1-8 如图所示，料液由常压高位槽流入精馏塔中。进料处塔中的压力为0.2at（表压），送液管道