化工原理第一章（管内流体流动的基本方程式）ppt课件.ppt

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1、第一章流体流动第二节管内流体流动的基本方程式一、流量与流速二、定态流动与非定态流动三、连续性方程式四、柏努利方程式五、柏努利方程式的应用2021/7/28【定义】单位时间内流过管道任一截面的流体量，称为流量。【体积流量】若流量用体积来计量，称为体积流量qv；单位为：m3/s。【质量流量】若流量用质量来计量，称为质量流量qm；单位：kg/s。体积流量和质量流量的关系：一、流量与流速1、流量2021/7/282、流速（1）流速的定义单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。【注意】实验发现，流体质点在管道截面上各点的

2、流速并不一致，而是形成某种分布。2021/7/28【定义】流体的体积流量与管道截面积之比，即：单位为m/s。习惯上，平均流速简称为流速。（2）平均流速【圆形管道的平均流速】2021/7/28（3）质量流速【定义】单位时间内流经管道单位截面积的流体质量，以w表示，单位为kg/（m2·s）。数学表达式为：【质量流速与流速的关系】2021/7/283、管径的估算【管径的影响】①选用的管径太大，可以降低操作费用，但材料费用太大；②选用较小管径，可以降低材料费，但流动阻力也随之增大，能耗也将相应增大，操作费用增加。【选择原则

3、】两项费用之和最低所对应的管径。即：材料费＋能耗费＝最低（1）管径的选择原则2021/7/28dd适宜费用能耗费材料费总费用材料费＋能耗费＝最低2021/7/282021/7/282021/7/28（2）管径的确定【基本方法】一般化工管道为圆形，以d表示管道的内径，则：【说明】①流量qv一般由生产任务决定；②流速u需进行选择；③用上式估算出管径；④圆整到标准规格。2021/7/28【管材规格的三种表示方法】（1）外径×壁厚（Φx×ymm）如：Φ108×4mm，外径为108mm，壁厚为4mm。（2）英制【英寸inch

4、,in（缩写）、分】【尺寸大小】接近于管子的内径。【英制单位换算】1码=3英尺；1英尺=12英寸；1英寸=8分；1英寸=25.399998毫米。2021/7/28【例】2英寸的普通管子，其外径为60mm，壁厚为3.5mm，故内径为53mm，而：2英寸＝50.8mm4分管子的近似内径为：6分管子的近似内径为：2021/7/284分6分2英寸2021/7/28管子规格实物图2021/7/28（3）公称直径（Dg）——近似内径的名义尺寸【例如】Dg＝50mm的普通管，其外径为60mm，壁厚为3.5mm，故内径为53mm。

5、【注】公称直径也增用符号DN表示。【说明】公称直径又称名义直径。既不是外径也不是内径，是人们规定的为了实现标准化而产生的，使得同一直径的管道与配件均能实现相互连接，具有互通性、互换性而规定。2021/7/282021/7/282021/7/28【公称直径的特点】（1）是近似内径的名义尺寸，并非真实直径；（2）以mm为单位，并且是整数；（3）按规格分成不同的等级，不能连续变化；（4）封头、法兰的公称直径是指与它相配的筒体或管子的公称直径；（5）对容器的筒体及封头来讲，公称直径是指它的内径。2021/7/28【化工管道

6、的油漆颜色】介质颜色介质颜色一次用水深绿色冷冻盐水银灰色二次用水浅绿色压缩空气深蓝色清下水淡蓝色真空黄色酸性下水黑色物料深灰色蒸汽白点红圈色排气黄色冷凝水白色油管橙黄色软水翠绿色污水黑色2021/7/282021/7/28（3）流速u的选定适宜流速的选择应根据经济核算确定，通常可选用经验数据。教材P50，表1－3给出了某些流体在管路中的常用流速范围。表1－3某些流体在管路中的常用流速范围流体的类型及情况流速范围/m.s-1流体的类型及情况流速范围/m.s-1自来水（0.3MPa左右）1～1.5过热蒸汽30～50水及

7、低粘度液体（0.1～1.0MPa）1.5～3.0蛇管、螺旋管内的冷却水＜1.0高粘度液体0.5～1.0低压空气12～15工业供水（0.8MPa以下）1.5～3.0高压空气15～25锅炉供水（0.8MPa以下）＞3.0一般气体（常压）10～20饱和蒸汽20～40真空操作下气体流速＜102021/7/28管径的选择步骤1、确定对象（输送的是何种流体）2、选择流速（查数据手册）3、计算管径（使用公式）4、查找规格（见P381，附录二十一）5、核算流速（是否在正常范围）2021/7/28【例】今用一台水泵将水池中的水输送到

8、一高位槽内，要求每小时输送10000kg，水的密度近似为1000kg/m3，试确定输水管的规格。2021/7/282021/7/284、定态流动与非定态流动（1）定态流动流体流动系统中，若各截面上的温度、压力、流速等物理量仅随位置变化，但不随时间变化，这种流动称之为定态流动；2021/7/28定态流动过程u1u22021/7/28（2）非定态流动若流体在各截