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文本内容:
2-1基本概念U形管压差计选基准面列静力学方程
1.理想流体12p1p2第二章流体的流动和输送
2.流体密度、相对密度和比容
123.流体的压力及其测量z2z1压力的表示方法R流体静力学基本方程式“等压面”概念00流体静力学基本方程式的应用
4.流量和流速1流量体积流量qm3/sV质量流量qmqVkg/s2流速平均速度vqVqmm/sAA2-2流体定态流动时的衡算
1.物料衡算——连续性方程1A1v12A2v2对不可压缩流体,为常量,则有A1v1A2v2vd2若在圆管中,d为管内径,有12v2d21说明不可压缩流体在圆管内作稳态流动,速度与管径的平方呈反比
2.能量衡算——柏努利方程式gH1v2pconst112上式称为伯努利方程式,适用于不可压缩、非粘性流体(理想流体),又称为理想流体伯努利方程式gH1v12p1gH2v22p222上式表明三种形式能量可相互转换;总能量不会增减,三项之和为常数1实际流体机械能衡算式应用1外加压头m◆H2-H1确定设备间相对位置单位质量流体外加能量J/kg2◆P1or.P2确定管路中流体压强求解◆v1or.v2确定管道中流体流式中:∑hf=g∑Hf,单位质量流体能量损失,J/kg量W=gH,单位质量流体外加能量,J/kg◆He确定输送设备压头注意事项◆Hf确定流动阻力损失1)作图并确定衡算范围2)截面的截取3)基准水平面的选取4)单位必须一致
4.流体流量的测量【结构、原理、流量测量方法】
4.1孔板流量计12体积流量qvv0A0C0A02Rgi
4.2文氏流量计
4.3转子流量计(最常用)体积流量qVCRAR2fVfgAf文丘里流量计qVCVA02Rg0流量标定及刻度换算2-3实际流体的流动
1.粘度
(1)牛顿粘性定律FdvAd意义剪应力单位面积上受到的剪切力的大小与速度梯度成正比
(2)流体的粘度粘度属于流体物性粘度单位Pa·S•物理单位制P泊cP厘泊•换算关系1cp=
0.01P=10-3Pa·s
22.流体流动的型态流型判据——雷诺准数dvRe无因次数群Re≤2000时,流动为层流,此区称为层流区;Re≥4000时,一般出现湍流,此区称为湍流区;2000Re4000时,流动可能是层流,也可能是湍流,该区称为不稳定的过渡区2-4流体在圆管内流动时的阻力计算
1.直管阻力的计算通式hflv2J/kgd2——直管阻力通式(范宁Fanning公式)——摩擦系数(摩擦因数)其它形式压头损失Hflv2md2g流体在圆管内的速度分布层流时的速度分布即流体在圆形直管内层.p22流流动时,其速度呈抛v4lRr物线分布【层流流动时的平均速度为管中心最大速度的1/2】
2.层流时的摩擦系数哈根-泊谡叶方程p32lvhf32lvd2d2层流时阻力与速度的一次方成正比变形hf32lv64lv264lv2d2dvd2Red264hflv2比较得Red2*哈根-泊谡叶方程pR2速度分布方程vmax4l又1dv2vmaxR2p32lv——哈根-泊谡叶d2(Hagen-Poiseuille)方程Hf32lvd2层流时能量损失的计算32lvHfgd
23.湍流时摩擦系数的影响因素
(1)层流区(Re≤2000)λ与d无关,与Re为直线关系,即Re64hfv即hf与v的一次方成正比
(2)过渡区(2000Re4000将湍流时的曲线延伸查取λ值
(3)湍流区(Re≥4000以及虚线以下的区域)fRed3
(4)完全湍流区(虚线以上的区域)
4.非圆形管的当量直径当量直径rH-水力半径
6.管路计算λ与Re无关,只与d有关d一定时,hfv2该区又称为阻力平方区光滑管湍流时经验公式
(1)柏拉修斯(Blasius)式
0.3164适用光滑管Re
0.25Re=5×103~105d4r4AA–流通截面积eH-浸润周边长度
5.局部阻力损失
1、阻力系数法hfv2J/kg或Hfv2J/N=m2v22gv
22、当量长度法hfle或Hfled2d2g•基本工具连续性方程伯努利方程摩擦阻力计算式摩擦系数计算式Revv1A1v2A2H1p1v12HeH2p2v22Hfg2gg2ghflv2d2fRe/dRedvpv4qvd2第四章传热过程4-1概述
1.化工生产中的传热过程传热的三种基本方式传导、对流和辐射
2.传热中的一些基本物理量和单位传热速率Φ热流量,单位时间内通过换热器整个传热面传递的热量,单位W或J/s;热流密度q热通量,单位时间内通过单位传热面积传递的热量,单位W/m2或J/s.m
2.qA比热容指压力恒定时单位质量的物质温度升高1K时所需的热量,单位为J·k-1·kg-14-2传导传热
1.傅立叶定律
1.1基本表达式AdxdtΦ——导热速率,WA——导热面积,m2,λ——导热系数,W/m.Kdt/dx——沿x方向上温度梯度,K/m负号——表示热流方向与温度梯度方向相反
41.2导热系数
2.平面壁的定态热传导
2.2多层平壁的稳态热传导bt1t2t3t4由傅立叶定律,得Q
(1)导热系数定义式数值上等于单Adt位温度梯度下dx的热通量λ表征物体导热性能大小,λ↗,导热性能↗
(2)是分子微观运动的宏观表现=f结构组成密度温度压力)
(3)各种物质导热系数金属固体非金属固体液体气体
2.1单层平壁的稳态热传导傅立叶定律Adxdt定态热传导,Φ为常数bAt1t2或tt传热推动力tb热阻RAtt1Qxt2dxt1t2t2t3t3t4b1b2b3b1b2b31A2A3At1t2t3等比定理Qb1b2b31A2A3AQx+dx因为tt1t4t1t2t3xt传热总推动力Qb1b2b3总热阻1A2A3A
3.圆筒壁的传导传热
3.2多层圆筒壁稳态热传导4-3对流传热特点:
1.对流传热机理r
21.1冷热流体通过间壁的传热过程(对流传热)~温度传热面积均随半径而变,均非常量t2T1t2trdr导热
3.1单层圆筒壁的稳态热传导Q1r1对流对流Amt1t2Q依靠流体给热给热质点的移热冷动进行传b流T流热;与流动状况有体2t1体密切相关2Lr-r1热流体Q1给热Am212rmLL管壁内侧lnr2Q热传导r12管壁内侧管壁外侧对流传热23管壁外侧Q3给热冷流体5。