1、1.4流體流動現象，1.4.1流體流動類型和雷諾數，1。雷諾試驗，滯流或層流，湍流或紊流，1.4流體流動現象，雷諾數，Re的物理意義：流體流動中慣性力與粘滯力之比。它是流體湍流度的體現。如果慣性力大，Re數就大；當粘滯力較大時，雷諾數較小。對于非圓管道，內徑D用當量直徑de代替，de=4水力半徑，圓管、方管、矩形管和圓形套管：如果大環(huán)形套筒的內徑為D，小管道的外徑為D，則：1.4流體流動現象，2。流態(tài)判據雷諾數，雷諾數反映了流體流動的湍流程度，可用來判斷流體流動，當ree2000為滯流層流時，Re4000為湍流，Re10000為穩(wěn)定湍流。2000Re4000，是一個過渡流，是一個不穩(wěn)定狀態(tài)。1

2、.4流體流動現象，1.4.2滯止與湍流的比較，流體顆粒運動的基本特征，當流體在管道中滯止時，流體顆粒沿管道軸線作有規(guī)律的平行運動，且顆粒不相互碰撞或干涉。流體可以被看作是許多同心的圓柱體，它們在同一個方向上一個接一個地平行運動。在管道內的湍流中，流體顆粒不規(guī)則地運動并相互碰撞，產生大大小小的渦流。碰撞阻力粘性阻力，當管道內發(fā)生紊流時，流體顆粒沿管道軸線以隨機的徑向脈動流動，并且速度和方向在任何點隨時變化。微觀上，它流動不穩(wěn)定，但宏觀上，它可以被視為穩(wěn)定流動。1.4流體流動現象，速度和壓力在“平均”時間平均速度附近波動，這不隨時間變化，1.4流體流動現象，湍流是一種時間平均流，其上疊加有隨機脈沖

3、。湍流的特征是速度的波動。粒子的徑向脈動是湍流最基本的特征。在層流中，只有軸向速度為零，而在湍流中，徑向脈動速度ui出現。1.4、流體流動現象、阻力的來源以及滯流的流動阻力來自于流體本身的粘性所引起的內耗；在湍流中，流體顆粒相互碰撞和混合，產生大量渦流，產生的附加阻力遠大于粘度產生的阻力。1.4流體流動現象，圓管中流體的速度分布，r=R，ur=0；r=0，ur=umax .1.4流體流動現象，當流動停滯時，流體速度沿管道橫截面呈拋物線分布，平均速度為um=0.5 umax，1.4流體流動現象，湍流中的速度分布類似于拋物線，但頂部略平，湍流度越高，越平坦，靠近管壁的停滯底層越薄。到目前為止，湍流

4、的速度分布還沒有從理論上推導出來，通常以經驗公式或圖表的形式表示。湍流中平均速度um=0.8umax，1.4流體流動現象，1.4流體流動現象。從流型分布來看，整個流動層是滯流中的滯流層，1.4流體流動現象，1.4.3流體流動的邊界層，邊界層一個在壁面附近具有大速度梯度的流體層。邊界層的形成和邊界層的成因：流體的粘度。根據工程規(guī)定，邊界層外緣的速度為u=0.99u0，1.4流體流動現象，邊界層發(fā)展，1)流體在平板上流動，x，邊界層有一個發(fā)展過程；最終的流動模式可能是停滯或湍流。平板上流動的流體邊界層，層流邊界層厚度：湍流邊界層厚度：邊界層中的流動是停滯的；邊界層中的流動是湍流；在板的前緣，x=0

5、，然后=0。隨著流動距離的增加，邊界層逐漸增厚；隨著流體粘度的降低，邊界層逐漸變薄。1.4流體流動現象，圓形直管進口段的邊界層對稱發(fā)展，邊界層厚度為：當x=0，=0時，當x=x0，=R時，穩(wěn)定段的長度為x0/d=0.0575Re，管內流動的邊界層也可由滯流變?yōu)槲闪?，并在管中心線處x0處相遇。，x0(40-100)d；=R，安裝儀器！邊界層分離：物理阻力：固體表面形狀引起的邊界層分離導致能量損失。當管道直徑突然膨脹或收縮時，或者當流體流過直角、彎曲、球體等時。它將向后流動，導致流體和固體壁之間的分離并產生大量渦流，導致流體能量的損失。1.4流體流動現象，研究邊界層的意義：在邊界層中，du/dy較

6、大，內摩擦阻力較大；在主流區(qū)，du/dy0和內摩擦阻力也為0，因此主流區(qū)的流體可以視為理想流體。粘性的影響僅限于邊界層，傳熱傳質的阻力也僅限于邊界層，這大大簡化了實際的流體流動問題。1.5管道中流體的流動阻力hf、流動阻力的來源3360流體的粘性固體表面特性、流動阻力的條件3360固體壁促進流體內部的相對運動、流動阻力的影響因素3360、流體本身的物理性質、流動條件、流動通道的形狀和尺寸等。1.5管道中流體的流動阻力hf，局部阻力損失hf:當流體通過閥門和管件的入口和出口時，由于局部障礙物導致的流速或/和方向的變化而導致的能量損失。摩擦阻力對應于物理阻力，hf=hf HF，HF-單位質量流體流

7、量的能量損失，j/kg，HF/g-單位質量流體流量的能量損失，m，HF=PF-單位體積流體流量的能量損失，Pa，1.5管道中的流體流動阻力HF，1.5。1.圓形直管中的阻力范寧公式)，摩擦系數流體阻力將引起壓降，如果用壓降來表示，那么：1.5管中流體流動阻力hf的影響，摩擦系數和管壁的粗糙度，絕對粗糙度管壁突出部分的平均高度，相對粗糙度=/d，1.5管中流體流動阻力hf，當流體停滯時，管壁的縫隙被流體層覆蓋，流體顆粒不會與管壁的突出部分碰撞。與管壁的粗糙度無關。1.5管道中流體的流動阻力hf。如果紊流中滯流內層厚度為b，管壁粗糙度的影響與滯流相似。在紊流中，如果滯止內層厚度為b，管壁粗糙度的影

8、響就成為一個重要因素。Re越大，效果越顯著。1.5管道中流體的流動阻力hf、Re2000是停滯的，這僅與Re有關，與管壁的粗糙度無關。Re4000或10000是湍流或穩(wěn)定的，這不僅與Re有關，還與管壁粗糙度有關。此時可以通過經驗公式或查表來計算。1.5管內流體流動阻力hf，幾種不同管內湍流的經驗公式，以光滑管為例，十字公式：Re=31031105，顧公式：Re=31033106，1.5管內流體流動阻力hf，1.5.2局部阻力hf，局部阻力系數法如果用壓降表示，那么：1.5管內流體的流動阻力HF，局部阻力系數，管突然增大或突然收縮， 該值由小管道和大管道之間的橫截面積的比率A1/A2求得，并且流

9、速被視為小管道的流速。 1.5管道、管件和閥門中流體的流動阻力hf從手冊中檢查，c=0.5在入口處，如果是光滑管，則減半，e=1在出口處，總阻力為：1.5管道中流體的流動阻力hf，等效長度法，將各種局部阻力損失轉化為相當長的直管的阻力損失，該直管相當直。該值用le表示，le由實驗確定?？傠娮铻椋?.5。電阻的通式是：1.5。在案例：中，20苯以300升/分鐘的流量從地下儲罐泵入高位儲罐。高位罐的液位比儲罐高10m，上部為大氣壓。泵的吸入管為89毫米4毫米的無縫鋼管。管道配有全開底閥和標準彎管。泵排出管為57mm3.5mm的無縫鋼管，長度為50m，一個全開閘閥，一個全開切斷閥和三個標準彎頭。假設

10、儲罐和高位罐的液位保持恒定，則需要泵的軸向功率，并且泵的效率設定為70%。以截面1-1為基準面，在兩個截面之間建立伯努利方程，Z1=g u12/2 P1/We=Z2G u22/2 p2/hf，其中Z1=0，Z2=10，p1=p2，儲罐和塔頂儲罐的液位保持不變，u1 0，u20，伯努利方程可簡化為： We=10g hf=98.1 hf，(1)吸入管道的能量損失hf，a，hf，a=HF，a，HF，a，da=89-24 :底閥的等效長度為2.7m，為標準進口局部阻力系數，c=0.5，hf，a=hf，a=HF，a，a，20苯的物理參數為，=880kg/m3，=6.5104 Pa.s，check=0.3

11、mm/d=0.3/81=0.0037，check=0.029， B=高頻，B=高頻，B，DB=57-23.5=50毫米=0.05米，LB=50米，全開閘閥的等效長度為0.33米，三個標準彎管的等效長度為31.6=4.8米，全開截止閥的等效長度為17米，出口局部阻力系數為e=1，/d=管道能量損失為高頻=高頻，a=高頻，b=4.28 150=we=10ghf=98.1 HF，=98.1 154.28252.4 j/kg，ne=we ws=vs we，=252.4880300/1000/601.11 kW，軸功率N=Ne/=1.11/0.7=1.591kW，1.6管道計算，1。 化學系統(tǒng)中的管道系

12、統(tǒng)。分類、簡單管道：串聯管道、復雜管道：分支管道(有無回流)要點：確定流量、運行類型、固定管道、考慮輸送能力或其他技術指標、1.6管道計算、計算方法、伯努利方程、連續(xù)性方程和阻力計算公式、1.6管道計算、2。簡單管道計算，1。相同的管道直徑，常數Vs，u，直接計算，hf=hf hf，2。不同管徑，常數與Hf=hf1 hf2的關系。hf，1.6管道計算，3。復雜的管道計算，流量是相互制約的，但物料平衡和能量平衡仍然遵循。1。對于并行管道，if=Const。V=V1 V2 V3，每個支路的能量損失相等。a-b:1.6管道計算，分支1:分支2:分支3:1.6管道計算，阻力計算只考慮任何分支，不得增加

13、。流量分配原則：每個支路的阻力相等，V=V1V2 V3。如果1=2=3，可以直接計算，1.6管道計算，2。分支管道，V=V1 V2 V2=V3 V4，V=V1 V3 V4，阻力計算：分支點總機械能為常數，EB=echf，b-c=edhf，b-d，ed=eehf，d-e=efhf，1.6管道計算，流量分配原則：機械能關系，eehf，d-e efhf，d-f，ed，max，echf，b-c ed HF，b-d，EB，max，ea，max=EB HF，ab，1.6管道計算，4。流水線計算任務：d Vs等。找到高頻，我們，h，h，d，l，le，高頻等。求Vs(u)，用試錯法求解，求d，l，le，HF等

14、。求d，u，何，1.6管道計算。，解：替換數據，簡化，得到：V1=0.406V2，1.6管道計算，V=V1 V2=60/3600，得到：v1=0.0052 m3/s=18.7 m3/h v2=0.0115 m3/s=41.4 m3/h，三通和出口阻力忽略不計，兩罐液位不變，兩罐水面垂直距離為2.6m，總流量為55m3/h，因此流量：Vs=Vs1 Vs2，簡化：ub=3.75-0.84ua，1.6管道計算，試錯：=0.2mm，=1000kg/m3，發(fā)現=1.263mPa.s，結果：ua=2.1m/s，ub=1.99m/s vs，另一個送到b塔中部，塔內最大流量為6400kg/h，壓力為118104Pa。儲罐c中的液位保持恒定，液位之上的表壓為49103帕。據估計，當管道上的閥門全開且流量達到規(guī)定的最大值時，流經每條管道的油的阻力損失為：1-1段至2-2段為20J/kg；從第2-2節(jié)到第3-3節(jié)，60j/kg；2-2至4-4部分為50J/kg。油在管道中流動的動能非常小，可以忽略不計。各部分與地面之間的垂直距離如附圖所示。眾所周知，泵的效率是60%。在這種情況下，計算泵的軸功率。解決方法：在第1-1節(jié)和第2-2節(jié)之間建立伯努利方程，以地面為參考標高。Z1=5m p1=49103Pa