化工基础流体输送及机械.ppt

化工基础流体输送及机械
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科学和化工、化学
科学的十二大类：
哲学、经济学、历史学、农学、医学、管理学、理学、工学、军事学、法学、文学、教育学。
化学工程与技术为隶属工学的一级学科，包含五个二级学重(specific gravity)和比容(specific volume)
密度：单位体积流体的质量，

比重：某物质的密度对水的密度之比
比容：单位质量物质的体积，
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压力（压强）
表压＝绝对压力－大气压
　　真空度＝大气压－绝对压力
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流体静力学基本方程式
描述静止流体内部压强随位置高低变化的规律（数学表达式）
在静止的连续的同一流体内等高处压强相等
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流体静力学基本方程式的应用——液柱压差计
U型压差计
双液体U型压差计
倾斜U型压差计
串联U型压差计
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第二节 流体流动的基本方程
流量与流速
稳定流动与非稳定流动
总质量衡算—连续性方程
总能量衡算
机械能衡算—柏努利方程
柏努利方程的应用
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流量与流速（Flux & Velocity）
体积流量（Volume Flux）： Vs= V/θ （单位时间流过管路任一截面的流体体积）
质量流量(Mass Flux)：ms=m/θ (单位时间流过管路任一截面的流体质量）
流速(Velocity)：u = Vs/A (体积流量除以管截面所得的平均速度）
质量流速(Mass Velocity) ：G=ms/A (质量流量与管截面的比值）
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稳定流动（Steady Flow）— p、ρ、z等物理量不随时间θ变化
不稳定流动（Unsteady Flow）— p、ρ、z等物理量随时间θ变化
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总质量衡算(Mass Balance)—连续性方程(Equation of Continuity)
ms1=ms2
u1A1ρ1=u2A2ρ2　或uAρ＝常数
若ρ为常数，则u1A1＝ u2A2=常数
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总能量衡算(Energy Balance)
H1 + gz1 + u12/2 + qe + we = H2 + gz2 + u22/2
△H+ g △ z+ △ (u2)/2= qe + we
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机械能衡算（Mechanical Energy Balance）—柏努利方程(Bernoulli Equation)
三个假定：
v1=v2=v=1/ρ；
qe=0；
U1=U2
gz1+u12/2+p1/ ρ+ we = gz2+u22/2+p2/ ρ+ wf
z1+u12/2g+p1/ ρg + he = z2+u22/2g+p2/ ρg + hf
△h= he – hf (h=z+u2/2g+p/ ρg)
△ z+ △ (u2)/2 + △p/ ρg = 0 或 △h= 0 (we = 0 ; wf=0) 理想流体
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Bernoulli
流体流动中，各种形式的机械能可以相互转化，流体接受外功(he) 可以转变为机械能，而部分机械能因克服阻力而被消耗（hf）；
机械能可以用压头[m]表示；
△h=h2-h1=he-hf
静止流体，u1=u2=0 he=0 hf=0 则 z1+p1/ ρg = z2+p2/ ρg (流体静力学方程)
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第三节 流体流动现象
粘度
流动型态
管内流动的速度分布
边界层简介
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第四节 管内流动的阻力损失
阻力损失的直观表现—压力降
因次分析法
流体流动阻力损失中的无因次数群（准数）
范宁公式
摩擦因数
非圆形管的摩擦损失
局部阻力损失
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阻力损失的直观表现—压力降
满足以下条件：
z1=z2(水平）；u1=u2（等径）；we=0（无外功）
△pf=p1-p2=ρwf=ρghf (p1>p2)
△pf： 压力损失； hf：压头损失； wf：单位质量流体的机械能损失
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因次分析法
因次一致性原则：
凡是根据基本物理规律导出的物理量方程，其中各项的因次必然相同。
π定理（Buckingham定理）：