制药工程化工原理05-06学时.pptVIP

例题1-10 管内流速0.5m/s，总压头损失为1.2m液柱，塔内为大气压。问：储槽液面与塔入口处的高度为多少？ 流体静力学原理 1.U 2.液位高度的测量 3.液封高度的计算 流动的流体： 西气东输工程： 流量 流速 稳态流动 体积流量 单位时间内流过任一流通截面的流体体积称为体积流量。 是一种瞬时特性，不是一段时间的积累量。 质量流量 管的截面积，与流动方向垂直 平均流速 质量流速 气体体积受压力影响大时，使用质量流速更方便 管径小，材料费低；但流速高，阻力增大，动力消耗大，操作费用高。 采用低流速，操作费用低；但管径大，管路材料费高。 适宜的流速需综合考虑，根据经济情况决定。 圆管: 一定流量需求下： I 非稳态流动 II 稳态流动 同一位置的流体的流速或其它物理量不随时间变化 同一位置的流体的流速或其它物理量随时间的变化而发生变化 稳态流动 非稳态流动 工业生产除了开车、停车流体是非稳态，其它时间都是稳态流动 P19例1-6， 用Ф115mmx5mm的钢管输送压力为202.6kPa，温度120℃的空气。已知空气在标况下的流量是630m3/h，求空气在管内的流速和质量流速。 例1-7 安装一根输水量为30m3/h的管路，试选择合适的管径。 质量守恒 ----连续性方程 稳态流动，质量守恒： 入=出 不可压缩流体： 以1s为基准： 推广到任意截面： 质量流量不变； 体积流量不变。 ----连续性方程 稳态流动 稳态流动，不可压缩流体。 动量定理推导出 ----伯努利方程 在x方向上对微元段受力分析： （1）两端面所受压力分别为 及 （2）重力的分量 故合力为 流体动量变化率： 动量原理： ——伯努利方程式 对于不可压缩流体，上式积分，得： （1） 物体所受合力的冲量等于物体的动量变化 等于所受合力： 所以： ——单位质量流体所具有的位能，J/kg； ——单位质量流体所具有的静压能，J/kg ； ——单位质量流体所具有的动能，J/kg。 各项意义： 在管路中任一截面上的流体，总机械能守恒。 理想流体，稳态连续流动 前提条件： 如果流体静止， 流体静止是流体运动的特例。 （1）式中各项同除以g : （2） 式中各项单位为 z ——位压头 ——动压头 ——静压头 总压头 式（1）：以单位质量流体为基准的机械能衡算式，式（2）：以单位重量流体为基准的机械能衡算式。 表明理想流体在流动过程中任意截面上总机械能（或者总压头）为常数，三种能量形式可以相互转换。 （1） （2） 实际流体，有能量损失： 若有外力做功（外加能量）： ----柏努利方程的扩展式 则： 对于可压缩流体（气体）： 时， ρ变化不大，此方程仍适用， 一般用两截面间的平均密度表示。 令 位压头 动压头 静压头 压头损失 外加压头 扩展式可表示为： 伯努利方程的应用 注意问题： 1.衡算范围的划定 2. 控制面的选取 3. 基准面的确定 4. 单位一致性 应用： 1. 设备有效功率的计算 2. 容器相对位置的计算 3. 流量（流速）的计算 4. 流体压强的计算 例题1-9 有效功率 ： 轴功率 ： 泵前管内径82mm，泵后管内径70mm，泵前管内的流速1.5m/s。总能量损失40J/kg，蒸发器表压20kPa，密度1100kg/m3。求泵提供的外加能量？若泵的效率为60%，求泵的轴功率？ 阀门关小，管子出口截面并没变小，水在出口的流速降低。但是用手直接堵住部分管子出口，出口的截面变小，流速在此处提高，因此水流在出口处变急速在此处提高，因此水流在出口处变急。水龙头的阀门与出水中有一段距离,水流经管壁缓冲才流出管口.而用手指堵住是出水口这就是差异所在。 * 球型抽气管（也叫伽氏抽气管、别名水老鼠 ），“你若是丹尼尔.伯努利，我就是艾萨克.牛顿” 飞机机翼 黑板例子：大水箱内水流出，流出管路水平放置，有粗有细，连有粗细不同的竖直放的玻璃管，分析玻璃管内液位高低变化。