流体流动与输送(课件)

流体流动与输送本课程将深入探讨流体流动与输送的原理、技术和应用，为学生提供全面、深入的理论知识和实践技能，使学生能够胜任流体输送系统的设计、运行和维护工作。课程概要课程目标掌握流体流动与输送的基本原理和相关计算方法了解流体输送系统的设计、运行和维护能够分析和解决流体输送系统中的常见问题课程内容流体的基本性质流体力学的基本概念管道流动和泵的设计流体输送系统的安全运行和维护流体的基本性质密度单位体积流体的质量影响流体运动和静力学性质粘度流体内部抵抗流动剪切力的能力影响流体流动阻力表面张力流体表面抵抗拉伸的力影响流体在管道中的流动形态压缩性流体在压力变化下的体积变化能力影响流体的能量传递流体力学的基本概念流体静力学研究静止流体中的力学规律主要研究静水压力流体动力学研究运动流体中的力学规律主要研究流体流动和能量传递流体静力学1静水压力静止流体中某点受流体压力的影响2浮力浸入流体中的物体所受到的向上浮力3阿基米德原理物体在流体中受到的浮力大小等于物体排开流体的重量液压原理1液压系统利用液压油传递能量的系统2液压缸将液压油的压力转换为机械力3液压泵将机械能转换为液压油的压力能静水压力公式P静水压力由流体深度和密度决定ρ流体密度流体单位体积的质量g重力加速度在地球表面为9.8m/s²h流体深度流体表面到测量点的距离流体的压力和力压力单位面积上的力衡量流体对物体作用的强度力使物体运动或改变其运动状态的原因衡量流体对物体作用的强度流体的压力测量压力计测量液体或气体压力的仪器压力传感器将压力信号转换为电信号的装置流体动力学流体流动流体在压力差或重力作用下的运动影响流体的能量传递和流动阻力流体粘度流体抵抗流动的内摩擦力影响流体的流动速度和能量损失柏努利方程1能量守恒流体在流动过程中，总能量保持不变2压力能流体因压力而具有的能量3动能流体因速度而具有的能量4位能流体因高度而具有的能量孔口流量公式Q流量单位时间内流过截面的流体体积Cv流量系数考虑孔口形状和流体性质的系数A孔口面积流体流出的孔口横截面积√2gh流速流体从孔口流出的速度管道流动层流流体流动平稳，各层之间不互相混合流动速度较低湍流流体流动不稳定，各层之间相互混合流动速度较高管道中的能量损失摩擦损失流体在管道内流动时，由于摩擦力产生的能量损失局部损失流体在管道中遇到弯头、阀门等部件时产生的能量损失管道尺寸选择1流量需求确定流体输送系统的流量需求2流速选择根据管道材质和流体性质选择合适的流速3管道直径计算根据流量需求和流速计算管道直径管道系统计算能量平衡分析流体在管道系统中能量变化压力损失计算计算管道系统中各段的压力损失泵的选型根据压力损失和流量需求选择合适的泵泵的原理和分类离心泵利用旋转叶轮将流体加速往复泵利用活塞或叶片在缸体内往复运动离心泵的选型和计算1性能曲线描述离心泵的流量、扬程和效率之间的关系2流量需求确定流体输送系统的流量需求3扬程需求计算管道系统中各段的压力损失4选型根据性能曲线和需求选择合适的离心泵往复泵的选型和计算1流量需求确定流体输送系统的流量需求2压力需求计算管道系统中各段的压力损失3选型根据流量需求和压力需求选择合适的往复泵流量测量方法差压式利用流体流动产生的压力差测量流量涡轮式利用流体通过涡轮产生的转速测量流量电磁式利用流体通过磁场产生的感应电流测量流量超声波式利用超声波在流体中传播速度的变化测量流量流量计的种类和选择涡轮流量计适用于测量气体和液体测量精度较高电磁流量计适用于测量导电液体测量精度较高超声波流量计适用于测量液体和气体测量精度较高，非侵入式流体管道系统的设计功能需求确定流体输送系统的功能需求工艺流程设计流体输送系统的工艺流程设备选型根据需求选择合适的设备管道布置合理布置管道，避免弯头过多管道材质的选择钢管强度高，耐腐蚀适用于高压、高流量输送塑料管重量轻，耐腐蚀适用于低压、低流量输送铜管导热性好，耐腐蚀适用于热水输送管道的保温与防腐保温层防止热量损失，保持流体温度防腐层防止管道腐蚀，延长使用寿命管道系统的安全运行1安全阀防止管道压力过高2泄压装置安全排放管道内的压力3报警系统及时发现管道异常管道系统的维护与检修定期检查检查管道是否有泄漏、腐蚀等问题清理管道清除管道内的沉积物，保证管道畅通更换部件及时更换损坏的管道部件流体输送系统的故障诊断流量异常可能原因：泵故障、管道堵塞、泄漏压力异常可能原因：泵故障、管道堵塞、泄漏温度异常可能原因：保温失效、流体性质变化流体输送系统的节能措施优化管道设计减少管道弯头，降低摩擦损失选择高效泵提高泵的效率，降低能耗合理控制流量根据实际需求控制流量，避免浪费流体机械的节能改造电机更换更换效率更高的电机变频调速根据实际需求调整泵的转速管道优化减少管道弯头，降低摩擦损失流体系统的环境友好性1节约能源降低能源消耗，减少碳排放2减少污染防止流体泄漏，减少环境污染3循环利用循环利用