化工流體流動學(xué)時第1頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、流體靜力學(xué)方程式的應(yīng)用遠(yuǎn)距離測量液位

1-調(diào)節(jié)閥

2-鼓泡觀察器

3-壓差計

4-吹氣管

5-儲漕自管口通入氮?dú)猓谜{(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)其流量。氮?dú)獾牧魉俸艿?，在觀察室有氣泡緩慢溢出即可。（2）遠(yuǎn)距離測量液位第2頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、流體靜力學(xué)方程式的應(yīng)用整理得壓力用表壓表示～～第3頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、流體靜力學(xué)方程式的應(yīng)用3.液封高度的計算控制設(shè)備內(nèi)的壓力不超過某設(shè)定值。液封作用安全液封防排出液封防止設(shè)備內(nèi)的氣體從液體管路排出。第4頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、流體靜力學(xué)方程式的應(yīng)用整理得設(shè)設(shè)備內(nèi)控制壓力為安全液封計算第5頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、流體靜力學(xué)方程式的應(yīng)用推導(dǎo)得設(shè)設(shè)備內(nèi)的壓力為防排出液封計算第6頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一1.1

流體的物理性質(zhì)第一章流體流動1.2

流體靜力學(xué)基本方程式1.3

流體流動的基本概念1.3.1

穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)流動第7頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一一、穩(wěn)態(tài)流動1.穩(wěn)態(tài)的概念

流體的各物理量為空間位置坐標(biāo)和時間的函數(shù)

速度場溫度場密度場時間位置坐標(biāo)第8頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一一、穩(wěn)態(tài)流動若流體的物理量僅隨位置變化而不隨時間變化，即為穩(wěn)態(tài)過程。穩(wěn)態(tài)過程的數(shù)學(xué)表達(dá)

穩(wěn)態(tài)流動

穩(wěn)態(tài)傳熱第9頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一一、穩(wěn)態(tài)流動2.穩(wěn)態(tài)流動

速度場

1-進(jìn)水管

2-溢流管

3-水箱

4-排水管水位恒定

各截面u不變

穩(wěn)態(tài)流動流動情況示意圖

第10頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、非穩(wěn)態(tài)流動速度場

1-進(jìn)水管

2-溢流管

3-水箱

4-排水管水位下降

各截面u減小

非穩(wěn)態(tài)流動流動情況示意圖

第11頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一1.1

流體的物理性質(zhì)第一章流體流動1.2

流體靜力學(xué)基本方程式1.3

流體流動的基本概念1.3.1

穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)流動1.3.2

流量與流速第12頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一一、流量1.體積流量（體積流率）

單位時間流過管道任一截面的體積量。定義符號單位m3/s流通截面微元面法向方向（m3/h）第13頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一一、流量2.質(zhì)量流量（質(zhì)量流率）

定義符號單位kg/s單位時間流過管道任一截面的質(zhì)量。質(zhì)量流量與體積流量的關(guān)系第14頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、流速1.流速與平均流速

單位時間內(nèi)流體在流動方向上流過的距離，以u表示。平均流速管內(nèi)的速度分布流速流體體積流量與流道截面積之比，以ub

表示。點(diǎn)速度第15頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、流速注意為簡便起見，后面的u均表示平均速度。除特別說明，一般所給流速均指平均速度。平均速度定義式又稱“主體速度”或“混合杯速度”第16頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、流速對于圓形管道設(shè)計選擇任務(wù)給定圓形管道流量公式圓形管道管徑公式第17頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、流速管徑的計算步驟選擇適宜的流速u。計算管徑d。管徑圓整，核算流速。管徑規(guī)格表示示例外徑108mm壁厚4mm內(nèi)徑100mm記為：DN100公稱直徑第18頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、流速流速的選擇u～d～操作費(fèi)用設(shè)備費(fèi)用動力消耗流動阻力～流速的選擇見表1－1一般情況液體:

0.5～2.0m/s氣體:

10～20m/s第19頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、流速2.質(zhì)量流速

定義符號單位kg/(m2·

s)單位時間流體流過管道單位截面積的質(zhì)量。質(zhì)量通量第20頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一1.1

流體的物理性質(zhì)第一章流體流動1.2

流體靜力學(xué)基本方程式1.3

流體流動的基本概念1.3.1

穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài)流動1.3.2

流量與流速1.3.3

流體的流動型態(tài)第21頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一一、雷諾實(shí)驗(yàn)動畫演示：雷諾實(shí)驗(yàn)

1-指示液瓶

2-細(xì)玻璃管

3-水箱

4-水平玻璃管

5-閥門

6-溢流裝置雷諾實(shí)驗(yàn)裝置

第22頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一1.流體的流動型態(tài)

二、流動型態(tài)與雷諾數(shù)流動型態(tài)

層流（或滯流）

湍流（或紊流）流體質(zhì)點(diǎn)沿流向平行運(yùn)動，無脈動混合作用。流體質(zhì)點(diǎn)除沿流向平行運(yùn)動外，各質(zhì)點(diǎn)作不規(guī)則的脈動，相互碰撞與混合。第23頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、流動型態(tài)與雷諾數(shù)流體質(zhì)點(diǎn)的脈動

脈動速度

時均速度

瞬時速度第24頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一2.雷諾（Reynolds）數(shù)

二、流動型態(tài)與雷諾數(shù)實(shí)驗(yàn)表明

（1）雷諾數(shù)的定義

u～湍動程度d～湍動程度～湍動程度～湍動程度第25頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、流動型態(tài)與雷諾數(shù)

量綱為一無因次量綱為一的數(shù)群“準(zhǔn)數(shù)”定義

雷諾準(zhǔn)數(shù)（雷諾數(shù)）

×

第26頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、流動型態(tài)與雷諾數(shù)（2）雷諾數(shù)的物理意義

動量通量慣性力第27頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、流動型態(tài)與雷諾數(shù)黏滯力雷諾數(shù)的物理意義

雷諾數(shù)表示流體流動中慣性力與黏滯力的比值。

第28頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、流動型態(tài)與雷諾數(shù)用雷諾數(shù)判斷流體的流動型態(tài)。

（3）雷諾數(shù)的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)證明

圓形管道

層流

過渡區(qū)

湍流第29頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、流動型態(tài)與雷諾數(shù)示例用管道輸送某油品油品運(yùn)動黏度管道規(guī)格計算維持層流流動的臨界速度。由層流臨界Re臨界u第30頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、流動型態(tài)與雷諾數(shù)非圓形管道當(dāng)量直徑第31頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一二、流動型態(tài)與雷諾數(shù)示例矩形管道

矩形管道內(nèi)流動圓形套管環(huán)隙內(nèi)流動圓形套管第32頁，共33頁，2023年，2月20日，星期一