传热
复习 流体流动
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一、三个基本方程 二、流体流动现象 三、流量测量 复习 流体输送机械 习题1和2 习题3
习题4
密度ρ kg/m 理想气体的密度
PM?＝RT 比容
v＝1?，比重：
实际气体的密度 查表 气体混合物密度
?＝1?y???aiiii
yi——摩尔分率
液体混合物密度
?＝
ai——质量分率
某物质的密度对水的密度之比。
重度：单位体积物体的重量。N/m3, kgf/m3
单位换算：国际单位制(SI制)，工程单位制，等等。 压力P Pa 绝对压力——压力的实际数值 表压＝绝压－大气压， 真空度＝大气压－绝压
三个基本方程： 1．流体的静力方程
p2?p1??g?z1?z2?
应用：
（1）单管压力计，U形管压力计 （2）U形管压差计（U形管内流体密度大于所测流体密度）， 3. 机械能衡算方程（柏努利方程）
双液体U形管压差计，倾斜式
压差计
条件：U形管内的流体是均一、静止和连续的流体。 2. 连续性方程（物料衡算方程）
u1A1?1?u2A2?2
不可压缩流体，密度不变，
即
?1??2，则
ms1?ms2u1A1?u2A2
,
22u1p1u2p2gz1???we?gz2???wf
2?2?22u1p1u2pz1???he?z2??2?hf2g?g2g?g三个方程合在一起使用
??汞??水?gR??1??2??p1??gz1???p2??gz2?（阻力损失不计）??汞??水?gR??1??2??p1??gz1???p2??gz2?1212??u2??u122
l?le?u21212（有阻力损失）??u2??u1??
22d2水 P1 zP2 z2 R 1 汞
流体流动现象： 1、牛顿粘性定律：
du??? ?——粘度 Pa·s cp
dyp
2、层流、湍流： 层流：流体的质点作平行运动，速度的大小和方向均不变。
湍流：流体的质点不断相互混杂，有大大小小漩涡；并且，在某一点上，速度的大小和方向均发生脉动。
层流：平均速度
1u?uc，湍流：平均速度
2u?0.817uc
3、边界层：层流边界层, 湍流边界层(层流底层) 4、管内阻力损失：
Re?200，
du?Re?4000，Re?
层流：
lu2 直管阻力损失 hf??d2gMoody图(P46)。
，
?的确定见
湍流：
?速度分布:
平均速度：截面上每一点的速度对整个截面积
分求得，也等于流量除以截面积。
流量测量：
1、 测速管（皮托管）：
原理：动压头转变成静压头。
所测的是管道截面上某一点的轴向速
度。
2、 孔板流量计：
原理：流体通过孔板产生压降。
孔板截面不变，压降发生变化。
3、文丘里管流量计：
u2leu2 局部阻力损失hf??，当量＝?2gd2g长度le，局部阻力系数?
5、管路计算：
管路计算和离心泵联系在一起，见习题。
优点：阻力小，永久压降小。缺点：加工较难，精度要求高
4、转子流量计：
原理：流体通过转子与管壁之间的环隙产生压降。 环隙截面发生变化，压降不变。
并联管路，58页
复习 离心泵
离心泵的操作原理 气缚 气蚀 离心泵的理论压头和实际压头，
离心泵的主要性能参数：流量，压头，输入功率，效率，
（铭牌上所列的数字是指泵在最高效率下的操作点，又叫设计点） 离心泵的特性曲线，
?u2?p管路特性曲线： he??z???2g?g离心泵的工作点和流量调节 离心泵的安装高度：
气蚀余量
泵的允许安装高度
?hf
[Z]??pa?pv??g?泵的允许安装高度
Z?[Z]?0.5
?hf(0?1)?[?h]
其他类型的泵（特点，根据输送任务，选择合适的泵类型）
习题： 1、 水以3.77×10-3m3/s的流量流经一扩大管段。细管直径d＝40mm，粗管直径D＝80mm，倒U形压差计中水
位差R=170mm。求水流经该扩大管段的阻力损失hf，以mH2O表示。
解：
2
22p1u1p2u2z1???z2???hf?g2g?g2g又 z1?z2，p2?p1??gR，
u1?3.77?10?3?则
422p1?p2u1?u232?0.752hf????R??g2g2g32?0.752??0.17??0.26m2?9.80.0421?3m/s，u2?u1?0.75m/s
4
2.
水从贮水箱A经异径水平管段B及C流至大气中。已知水箱内液面与管子中心线间的垂直距离为5.5m，保持恒定，管段B的直径为管段C的两倍。水流经B、C段的摩擦阻力损失分别为hfB＝1.5m及hfC＝3m，求： 1) 水在管路C中的流速；2）水在管路B中的流速； 3）管段B末端的压强。
解：
3
1） 1—1截面和2—2截面
2u2 z1??hfB?hfC ∴
2g2u25.5??1.5?3
2?9.8u2?4.43m/s，故水在管路C中的流速
为4.43m/s。
2） 路B的直径是管路C的2倍, 则
AC11uB?uC?uC?u2?1.11m/sAB44
3） 1
—
1
截
面
和
2
—
2
截
面
2u3pz1??3?hfB
2g?guBAB?uCAC AB?4AC
∴
22????u1.113???p3??z1??hfB??g??5.5??1.5??1000?9.8?38.58kPa
?2g2?9.8????
3. 泵将水从贮槽送至敞口高位槽，两槽液面均恒定不变。输送管路尺寸为φ57×3.5mm，泵出口垂直管段A、B截
面上有两只U形压差计相连，其上指示剂水银柱读数分别为R=40mm及R′=1200mm。A、B两截面间的管长（即垂直距离）为6m，右边压差计的左侧指示剂液面与截面B的垂直距离）为7m，管路摩擦因数λ为0.02。当地大气压强为1.013×105Pa。求：1）水在管路中的流速；2）截面A的压强 解：
4
1）A截面和B截面
2u2pupA zA??A?zB?B?B?hfAB 2g?g2g?guA?uB，??gzA?pA????gzB?pB????汞－??gR，
hfB即
?13.6?103?1000??0.04?0.0210002?????gRlu2lu汞A ∴ A，
????d2g?gd2g
2）B截面的压强（绝对压强）
6u2A 所以 uA?2.03m/s
0.052?9.8pB??g?7??汞gR??1.013?105
pB?1000?9.8?7?13.6?103?9.8?1.2?1.013?105 pB?192.6kPa
由于 ??gzA?pA????gzB?pB????汞???gR
即
A截面的压强（绝对压强）为
pA???汞???gR???gzB?pB???gzA?13.6?103?1000?9.8?0.04?1000?9.8?6?192.6?103?256.3kPa
4. 用离心泵把20℃的水从开口槽送至表压为1.5×105Pa的密闭容器，贮槽和容器的水位恒定，各部分相对位置如本题附图所示。管道均为φ108×4mm的无缝钢管，吸入管长为20m，排出管长为100m（各段管长均包括所有局部阻力的当量长度）。当阀门为3/4开度时，真空表读数为42700Pa，两测压口的垂直距离为0.5m，忽略两测压口之间的阻力，摩擦因数可取0.02，求：阀门3/4开度时管路的流量（m3/h）及压强表读数（Pa）各为多少？ 解：
????
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