宁波大学：《化工基础》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 流体力学基础——管路计算（复杂管路；边界层及边界层理论；流速、流量的测量）

1.6管路计算 16.1简单管路 习题课 1.6.2复杂管路 习题课 第一章流体力学基础 1/27

第一章 流体力学基础 1/27 1.6 管路计算 1.6.1 简单管路 习题课 1.6.2 复杂管路 习题课

162复杂管路-有分支和汇合 分支或汇合管路的特点: 1.总管流量等于各支管流量之和,对不可压缩流 体,则有 av=lvi + qv2 42+qv3=9p4 2.沿着流线,机械能衡算方程仍然成立。 EtA=Etc +WA-c Etr= Et WfB-FA. B F EtE EtF +WeDe 第一章流体力学基础 2/27

第一章 流体力学基础 2/27 E V3 V A B V2 D F V4 V1 C 分支或汇合管路的特点： 2．沿着流线，机械能衡算方程仍然成立。  E F fEDF B F fB F A C fA C Et Et w Et Et w Et Et w = + = + = + − − 1.6.2 复杂管路----有分支和汇合 1．总管流量等于各支管流量之和，对不可压缩流 体，则有 2 3 4 1 2 V V V V V V q q q q q q + = = +

例1复杂管路的操作型问题举例 ∫设计型 送往设备一的最大流量10800kgh, 操作型 送往设备二的最大流量6400kg/h 管长均包括了局部损失的当量长度在内,且阀门均处在全开状态,入=0.038 求所需泵的有效功率Pe。 p3=5.0×10Pa 3 23 501 Cp4=7.0×104Pa mm l24=40m φ76×3mm 设 备37 p1=50×10Pa 设 30备 40 l12=81 φ108×4m

   操作型 例1 复杂管路的操作型问题举例 设计型 p3 =5.0104 Pa 3 p4 =7.0104 Pa 设 4 备 37m p1 =5.0104 Pa 设 一 1 1 30m 备 2 二 5m 40C =710kg/m3 送往设备一的最大流量 10800kg/h， 送往设备二的最大流量 6400kg/h。 l 12=8m 1084mm l 23=50m 763mm l 24=40m 763mm 管长均包括了局部损失的当量长度在内，且阀门均处在全开状态，=0.038。 求所需泵的有效功率 Pe

解:三通2处是一个分支点,液体自2至3与自2至4所需的外加功 般不相等,若液体自2至4所需的外加功小于自2至3所需的 外加功,就应取后者的外加功Ws计算泵功率。 这样2至3的流量正好符合要求,但2至4的流量会比要求的大。 操作时可将2至3的支管阀门关小,使其流量符合要求。 Q50×10Pa ④p=7.0×10°Pa 设备 37m ④P=5.0×104P2 a 设 30q备 5m

解：三通2处是一个分支点，液体自2至3与自2至4所需的外加功 一般不相等，若液体自2至4所需的外加功小于自2至3所需的 外加功，就应取后者的外加功Ws计算泵功率。 这样2至3的流量正好符合要求，但2至4的流量会比要求的大。 操作时可将2至3的支管阀门关小，使其流量符合要求。 p3 =5.0104 Pa 3 p4 =7.0104 Pa 设 4 备 37m p1 =5.0104 Pa 设 一 1 1 30m 备 2 二 5m

qn/p_(0800+6400)/(3600×710) =0.86m/s 丌×0.2/4 在1-1面至3-3面 qn23/_10800/3600×710) 1.1m/s 间列机械能衡算方程: 0.07 ④Ps50×10 g1++W=g=3+ p+2212+223 50m ④p:=7.0×10Pa 6×3mm l2:=40 φ76×3mm W=3315/kg 设 备抑7m④p=0×10Pa 设 30n 备 40° Haight 5 l12=8m φ108×4m 飞收

p3 =5.0104 Pa 3 p4 =7.0104 Pa 设 4 备 37m p1 =5.0104 Pa 设 一 1 1 30m 备 2 二 5m 40C =710kg/m3 l 12=8m 1084mm l 23=50m 763mm l 24=40m 763mm 在1-1面至3-3面 间列机械能衡算方程： ( ) ( ) m s d q u m 0.86 / 0.1 4 10800 6400 3600 710 4 2 2 1 2 1 2 =  +  = =    ( ) m s d q u m 1.1 / 0.07 4 10800 3600 710 4 2 2 23 23 23 =   = =    2 2 2 2 3 2 3 2 3 2 1 2 1 2 3 1 2 3 1 1 u d u l d p l W gz p gz s     + + = + + + Ws = 331.5J / kg

qn/p(0800+6400)/3600×710) 2 0.86m/s 丌×012/4 qn2/_6400/(3600×710) =0.65m/s ×0.07 1-1面至4-4面间列机械能衡算方程: ④50xn&,D+6P2142+吃 d,2 50m 24 ④p:=7.0×10Pa 6×3mm l2:=40 φ76×3mm 设 W=279.1J/kg 备抑7m④p=0×10Pa 设 30n 备 40° Haight 5 l12=8m φ108×4m 飞收

p3 =5.0104 Pa 3 p4 =7.0104 Pa 设 4 备 37m p1 =5.0104 Pa 设 一 1 1 30m 备 2 二 5m 40C =710kg/m3 l 12=8m 1084mm l 23=50m 763mm l 24=40m 763mm 1-1面至4-4面间列机械能衡算方程： ( ) ( ) m s d q u m 0.86 / 0.1 4 10800 6400 3600 710 4 2 2 1 2 1 2 =  +  = =    ( ) m s d q u m 0.65 / 0.07 4 6400 3600 710 4 2 2 24 24 24 =   = =    2 2 ' 2 2 4 2 4 2 4 2 1 2 1 2 4 1 2 4 1 1 u d u l d p l W gz p gz s     + + = + + + Ws 279.1J / kg ' =

W=331.5J/kg>W=279.1J/kg 应按123支路进行泵的功率计算: 10800+6400)×331.5 Pe=qmw =1584W=1.58kW 3600 ④Ps50×10 50m ④p:=7.0×10Pa 6×3mm l2:=40 φ76×3mm 设 备抑7m④p=0×10Pa 设 30n 备 40° Haight 5 l12=8m φ108×4m 飞收

p3 =5.0104 Pa 3 p4 =7.0104 Pa 设 4 备 37m p1 =5.0104 Pa 设 一 1 1 30m 备 2 二 5m 40C =710kg/m3 l 12=8m 1084mm l 23=50m 763mm l 24=40m 763mm WS 279.1J / k g ' Ws = 331.5J / kg  = 应按123 支路进行泵的功率计算： ( ) Pe qm Ws 1584W 1.58k W 3600 10800 6400 331.5 = = +  = =

16.3边界层及边界层理论(P27) 边界层概念及普兰特边界层理论 二、边界层的形成和发展 、边界层分离 第一章流体力学基础 8/27

第一章 流体力学基础 8/27 1.6.3 边界层及边界层理论(P27) 一、边界层概念及普兰特边界层理论 二、边界层的形成和发展 三、边界层分离

16.3边界层及边界层理论 边界层概念及普兰特边界层理论 普兰特边界层理论的主要内容: (1)紧贴壁面非常薄的一层,该薄层内速度梯度很大,这一薄层称 为边界层 (2)边界层以外的流动区域,称为主体区或外流区。该区域内流 体速度变化很小,故这一区域的流体流动可近似看成是理想流体 流动。 碡区或外流 道一 u20.99u2 u 边界层区B 第一章流体力学基础 9/27

第一章 流体力学基础 9/27 u u u u u u ux =0.99u 边界层区 主体区或外流区 普兰特边界层理论的主要内容： (1)紧贴壁面非常薄的一层，该薄层内速度梯度很大，这一薄层称 为边界层。 (2)边界层以外的流动区域，称为主体区或外流区。该区域内流 体速度变化很小，故这一区域的流体流动可近似看成是理想流体 流动。 1.6.3边界层及边界层理论 一、边界层概念及普兰特边界层理论

16.3边界层及边界层理论 、边界层的形成和发展 层流边界层过渡区|湍流边界层 层流底层 边界层的发展 第一章流体力学基础 10/27

第一章 流体力学基础 10/27 u 层流边界层 过渡区 湍流边界层 x 边界层的发展 层流底层 二、边界层的形成和发展 1.6.3边界层及边界层理论