第一章流体流动1

化工原理主讲人:姜美英2/2/20231化工原理绪论课程内容流体流动第一章液体输送机械—离心泵第二章传热第三章精馏第四章吸收第五章2/2/20232化工原理绪论化工过程与单元操作单元操作的特点单元操作的分类单元操作常用基本概念绪论2/2/20233化工原理绪论化工过程与单元操作原料前处理化学加工后处理产品除去杂质、改变温度、压力等物理变化过程生成新的物质，化学变化过程精制、分离达必要的纯度，物理变化过程化学反应过程—特性—化工单元过程化工生产过程物理过程—共性—化工单元操作2/2/20234化工原理绪论化工生产中共有的操作;物理性操作：只改变物料状态和物理性质，化学性质变。同一操作用于不同的化工生产过程，其作用相同、设备相似

化工单元操作：化工生产中普遍采用的、遵循共同的物理定律、所用设备相似、作用相同的那些基本操作。什么叫化工单元操作?单元操作三大特点：2/2/20235化工原理绪论按操作的理论基础划分以动量传递为基础：流体输送、搅拌、沉降、过滤，离心分离以热量传递理论为基础：加热、冷却、蒸发、冷凝以质量传递理论为基础：蒸馏、吸收、吸附、萃取

热、质同时传递：干燥、结晶、增湿、减湿

单元操作分类2/2/20236化工原理绪论问题：你车间有哪些化工单元操作？请说出五种以上？其作用是什么？单元操作作用所用设备流体输送输送泵、压缩机等传热改变温度和相态换热器吸收气体分离吸收塔蒸发提浓蒸发器蒸馏液体分离蒸馏塔干燥除湿干燥塔2/2/20237化工原理绪论1、物料衡算：2、能量衡算：3、平衡关系：4、传递速率

单元操作常用基本概念输入物料量=输出物料量+物料损失输入能量=输出能量+能量损失判断过程的方向和极限2/2/20238化工原理绪论第一节：流体静力学第二节：流体动力学第三节：流体在管内流动阻力第一章：流体流动2/2/20239化工原理绪论第一节流体静力学一、流体的密度、相对密度和比容二、流体静压强三、静力学方程式四、静力学方程式的应用2/2/202310化工原理绪论一.密度、相对密度和比容1、密度：单位体积流体的质量，称为流体的密度。第一节：流体静力学常温下水的密度：1000水银的密度：1360098%硫酸的密度：1836kg/m3kg/m3kg/m3kg/m3

定义式：影响因素：温度：T↑，ρ↓压力：P↑，ρ↑（注意对液体忽略）常压下水的密度4℃时:100020℃时:998.2100℃时:958.4kg/m3kg/m3kg/m32/2/202311化工原理绪论3、比容：单位质量流体具有的体积，称为比容，是密度的倒数。m3/kg2、相对密度：在一定条件下，某种流体的密度与在标准大气压和4℃的纯水的密度之比，称为相对密度，又称比重，用符号d表示。注意:三者关系：2/2/202312化工原理绪论1.从手册中查得293k乙醇的相对密度为0.789，则其密度为

，500kg乙醇的体积为

。例(789kg/m3,0.634m3

)2/2/202313化工原理绪论

混合液体（m）假设各组分在混合前后体积不变，则有——液体混合物中各组分的质量分数。气体当压力不太高、温度不太低时，可按理想气体状态方程计算：2/2/202314化工原理绪论式中p——气体的压力，kPa；T——气体的绝对温度，K；M——气体的分子量，kg/kmol（千摩尔质量）R——通用气体常数，8.314kJ/kmol·K。(1-3)气体密度也可按下式计算(1-4)

上式中的ρ0＝M/22.4kg/m3为标准状态（即T0=273K及p0=1atm）下气体的密度。2/2/202315化工原理绪论——混合气体的平均摩尔质量——气体混合物中各组分的摩尔(体积)分率。

混合气体（m）各组分在混合前后质量不变，则有——气体混合物中各组分的体积分数。或2/2/202316化工原理绪论压力:流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的静压强，习惯上又称为压力。

1.定义式:

N/m2或Pa；第一节：流体静力学2.压力的单位⑴由定义导出:N/m2,kgf/m2⑵用在气压表示:物理大气压(atm),工程大气压(at)⑶用液柱高度表示:mH2OmmHg二、流体静压强2/2/202317化工原理绪论1atm=1.013×105Pa=1.033kgf/m2=760mmHg=10.33mH2O1at=98.1kPa=1kgf/m2=735.6mmHg=10mH2O压强的单位换算关系:P178附表72/2/202318化工原理绪论2.压力的表示方法

以绝对真空为基准测得的压力称绝对压力:反应真实压力三者关系:表压=绝对压力－大气压力真空度=大气压力－绝对压力=-表压两种基准绝对零压以大气压为基准比大气压低的部分称真空度大气压强以大气压为基准比大气压高的部分称表压。反应相对压力2/2/202319化工原理绪论绝对压力

绝对压力

绝对真空

表压

真空度

大气压

绝对压力=大气压力+表压绝对压力=大气压力－真空度P真空度越大，绝对压强越小2/2/202320化工原理绪论流体压力与作用面垂直，并指向该作用面；任意界面两侧所受压力，大小相等、方向相反；作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。3.静压力的特性2/2/202321化工原理绪论注意几点:1、压力表的读数为表压强，真空表的读数为真空度。2、标注压强时，表压和真空度必须注明，绝对压强可不标注。如P=100Pa（表压）、P=100Pa（真空度）3、大气压强必须以当时当地的大气压强为准2/2/202322化工原理绪论2/2/202323化工原理绪论例:PP1、如果当地大气压强以100kPa计，要求塔顶操作压强控制为5kPa（绝对），则塔顶应装真空表还是压力表？表上读数为多少？2、如果塔底压力表的读数为80kPa，问塔顶和塔底两处的绝对压强之差为多少？真空度=大气压-绝对压强

=100-5=95kPa绝对压力=大气压力+表压=100+80=180kPa两处的绝对压强之差=180-5=175kPa2/2/202324化工原理绪论例:在兰州操作的某精馏塔顶的真空度为82KPa，问在天津操作时，如果要维持相同的绝对压强，真空表的读数应为多少？(兰州地区的大气压强为85.33KPa，天津地区的大气压强为101.33KPa。)P兰州，绝对=85.33-82=3.33KPa=P兰州，绝对P天津，绝对=P兰州，绝对P天津，真空度=P天津，大气压-P天津，绝对

=101.33-3.33=98KPa2/2/202325化工原理绪论在垂直方向上作用于液柱的力有：下底面所受之向上总压力为p2A；上底面所受之向下总压力为p1A；整个液柱之重力G＝ρgA(Z1-Z2)。

现从静止液体中任意划出一垂直液柱，如图所示。液柱的横截面积为A，液体密度为ρ，若以容器器底为基准水平面，则液柱的上、下底面与基准水平面的垂直距离分别为Z1和Z2，以p1与p2分别表示高度为Z1及Z2处的压力。

p0p1p2Gz2z11、方程的推导三、流体静力学方程式2/2/202326化工原理绪论上两式即为液体静力学基本方程式.p2＝p1＋ρg(Z1-Z2)（1-10）p2＝p0＋ρgh

如果将液柱的上底面取在液面上，设液面上方的压力为p0，液柱Z1-Z2＝h，则上式可改写为在静止液体中，上述三力之合力应为零，即：p2A－p1A－ρgA(Z1-Z2)＝0（1-11）2/2/202327化工原理绪论2、静止流体内部压强的变化规律：

1）当液面上方的压力一定时，在静止液体内任一点压力的大小，与液体本身的密度和该点距液面的深度有关。与容器形状无关。3）当液面的上方压力p0有变化时，必将引起液体内部各点压力发生同样大小的变化。p2＝p0＋ρgh可改写为

由上式可知，压力或压力差的大小可用液柱高度表示。

2）因此，在静止的、连续的同一液体内，处于同一水平面上的各点的压力都相等。此压力相等的水平面，称为等压面。2/2/202328化工原理绪论小结统称静力学基本方程

J/kgPamP0P1P2Z1Z2h2/2/202329化工原理绪论1、某塔高30m,现进行水压试验时，离塔底10m高处的压强计读数为500KPa,如图所示。当地大气压强为100KPa.求塔底和塔顶处水的压强。例30m10m解：距塔底10m高处水的绝对压强P=P表+P大=500+100=600KPa已知：h1=10m，h2=30m，则P底=600+1000×9.81×10×10-3=698KPa=600-1000×9.81×（30-10）×10-3=404KPa2/2/202330化工原理绪论3、静力学基本方程式的应用（一）压力测量

测量压强的仪表很多，现仅介绍以流体静力学基本方程式为依据的测压仪器---液柱压差计。液柱压差计可测量流体中某点的压力，亦可测量两点之间的压力差。常见的液柱压差计有以下几种：2/2/202331化工原理绪论普通U型管压差计倒U型管压差计倾斜U型管压差计微差压差计

常见液柱压差计

2/2/202332化工原理绪论1.U形管液柱压差计

设指示液的密度为被测流体的密度为A与A′面为等压面，即而p1p2mRAA’2/2/202333化工原理绪论所以整理得若被测流体是气体，，则有p1p2mRAA’2/2/202334化工原理绪论讨论：①U形管压差计可测系统内两点的压力差，当将U形管一端与被测点连接、另一端与大气相通时，也可测得流体的表压或真空度。p1paR表压p1paR真空度P14例1-5，1-62/2/202335化工原理绪论②指示液的选取：指示液与被测流体不互溶，不发生化学反应；其密度要大于被测流体密度。根据⊿P一定时，R与成反比，R↑，↓应根据被测流体的种类及压差的大小选择指示液。

注意：用U管压强计测压强时，所测压强只有指示剂读数、流体密度、指示剂密度有关，与U管的长短、粗细和连接方式无关2/2/202336化工原理绪论若U形压差计安装在倾斜管路中，此时读数R反映了什么？p1p2z2RAA’z1思考：2/2/202337化工原理绪论

gRpp)(021-=-rr或可见R反映的是势能差。只有当管子水平时，才有2/2/202338化工原理绪论2.倒U形管压差计

指示剂为被测流体。适用范围：用于测量液体的压差，指示剂密度

0小于被测液体密度

若>>0（1-7a）（Up-sidedownmanometer）2/2/202339化工原理绪论3.斜管压差计

适用于压差较小的情况。值越小，读数放大倍数越大。

2/2/202340化工原理绪论4.微差压差计

有微压差p存在时，尽管两扩大室液面高差很小以致可忽略不计，但U型管内却可得到一个较大的R读数。适用于压差较小的场合密度接近但不互溶的两种指示液A和C；扩大室内径与U管内径之比应大于10。对一定的压差p，R值的大小与所用的指示剂密度有关，密度差越小，R值就越大，读数精度也越高。2/2/202341化工原理绪论2/2/202342化工原理绪论（二）液位测量

1.近距离液位测量装置

压差计读数R反映出容器内的液面高度。

液面越高，h越小，压差计读数R越小；当液面达到最高时，h为零，R亦为零。2/2/202343化工原理绪论2.远距离液位测量装置

管道中充满氮气，其密度较小，近似认为

而所以

ABP17例1-72/2/202344化工原理绪论2/2/202345化工原理绪论（三）

液封高度的计算

确保设备安全：当设备内压力超过规定值时，气体从液封管排出；防止气柜内气体泄漏。2.液封高度：1.液封作用：P17例1-82/2/202346化工原理绪论2/2/202347化工原理绪论某厂为了控制乙炔发生炉内的压强不超过10.7×108Pa（表），需在炉外装有安全液封装置，某作用是当炉内压强超过规定值时，气体就从液封管2中排出，试求此炉的安全液封管应插入槽内水面下的深度h。例:h解：以液封管口为基准水平面0－0’,并取a、b两点，如图所示。则pa=pb=P所以：p=p0+ghh=p/g=1.09mp0Pabp0=0（表压）2/2/202348化工原理绪论第二节流体动力学一、流量与流速二、稳定流动与不稳定流动三、稳定流动时的物料衡算——连续性方程四、稳定流动时的能量衡算——伯努利方程五、伯努利方程的应用研究流体流动时的基本规律2/2/202349化工原理绪论2)质量流量:单位时间内流体流经管道任一截面的质量，称为质量流量，以qm表示，其单位为kg/s或者kg/h。1）体积流量:单位时间内流体流经管道任一截面的体积，称为体积流量，以qV表示，其单位为m3/s。qV,m3/h一、流量与流速1、流量体积流量与质量流量之间的关系为：qm=ρqv

（1-14）单位时间内流体流经管道任一截面的流体的量，称为流量，以V表示，其单位为m3/s。2/2/202350化工原理绪论实验证明，流体在管道内流动时，由于流体具有粘性，管道横截面上流体质点速度是沿半径变化的。管道中心流速最大，愈靠管壁速度愈小，在紧靠管壁处，由于液体质点粘附在管壁上，其速度等于零。流速：单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。一般是指平均流速。用u表示,单位为m/s2、流速2/2/202351化工原理绪论流速与流量的关系：

流量与流速关系为：式中A——管道的截面积，m2圆形管道：2/2/202352化工原理绪论单位时间内流体流经管道单位截面积的质量称为质量流速。它与流速及流量的关系为：

G＝qm/A=ρAu/A=ρu

（1-17）由于气体的体积与温度、压力有关，显然，当温度、压力发生变化时，气体的体积流量与其相应的流速也将之改变，但其质量流量不变。此时，采用质量流速比较方便。

3、质量流速2/2/202353化工原理绪论对于圆形管道：流量qV一般由生产任务决定。流速选择：4.管径的估算↑→d↓→设备费用↓流动阻力↑→动力消耗↑

→操作费↑均衡考虑uu适宜费用总费用设备费操作费2/2/202354化工原理绪论例1-7某厂要求安装一根输水量为30m3/h的管道，试选择合适的管径。解：依式（1-18）管内径为选取水在管内的流速u＝1.8m/s(自来水1-1.5,水及低粘度液体1.5-3.0)2/2/202355化工原理绪论思考?在流量一定的情况下,管径是否越小越好?2/2/202356化工原理绪论二、稳态流动与非稳态流动稳态流动：各截面上的温度、压力、流速等物理量仅随位置变化，而不随时间变化；

不稳态流动：流体在各截面上的有关物理量既随位置变化，也随时间变化。稳定流动不稳定流动2/2/202357化工原理绪论说明：稳定流动中，流速、压强等有关物理参数只随空间位置而变，而与时间无关。而不稳定流动中，流速、压强等物理参数除与空间位置有关外，还与时间有关。在正常情况下，连续生产过程中的流体流动多属于稳定流动。本着重讨论稳定流动问题。2/2/202358化工原理绪论三、连续性方程式如图所示：对于稳态流动系统，在管路中流体没有增加和漏失的情况下：输入物料量=输出物料量推广至任意截面

——连续性方程式11221、流体连续性的假设：1)连续不间断;1)充满整个管道

2、稳定流动系统的物料衡算-连续性方程2/2/202359化工原理绪论1、如果流体液体，2、如果是圆形管道：结论二：流速与管内径的平方成反比。讨论：结论一：流速与管道截面积成反比注意：流速的变化规律与管路情况无关2/2/202360化工原理绪论四、稳定流动系统的能量衡算--伯努利方程式（一）流体在流动过程中的能量分析1、本身具有的机械能能量2、从外界获得的能量3、流动过程中损失的能量以每Kg为基准外加功：每kg流体从外界获得的能量用We表示能量损失：每kg流体在流动过程中损失的能量用∑hf表示2/2/202361化工原理绪论220011z2z1Z1、Z2:分别表示1-1和2-2截面与基准面的垂直距离u1、u2:分别表示流体在1-1和2-2截面处的流速P1、P2:分别表示流体在1-1和2-2截面处的压强2/2/202362化工原理绪论衡算基准1-1截面2-2截面位能动能静压能位能动能静压能外加功能量损失1kg(J/kg)1N(m)各种能量的表达式：输入系统的能量能量损失输出系统的能量能量衡算式：=+2/2/202363化工原理绪论（二）稳定系统中的能量衡算输入能量=输出能量+能量损失以每kg为基准单位J/kg（1）——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：2/2/202364化工原理绪论将(1)式各项同除重力加速度g:式中各项单位为z——位压头——动压头——静压头总压头压头：单位重量流体所具有的能量。单位是m2/2/202365化工原理绪论其中He——外加压头或有效压头，m;Σhf——压头损失，m。以每N重流体为衡算基准以每kg重流体为衡算基准2/2/202366化工原理绪论（三）伯努利方程的讨论

1、如没有能量损失（称理想流体）且没有外加功则：表明理想流体的机械能守恒，流体流动的过程各种能量可以相互转化，流体流动的过程也就是能量转化的过程。2/2/202367化工原理绪论思考1122112

2如图所示问流动过程中动能、位能、静压能如何变化？动能：变小

位能：不变

静压能：静压能增大动能：不变

位能：减小

静压能：静压能增大2/2/202368化工原理绪论2、实际流体，如果没有外加能量，其自发流动的方向只能从高能量处向低能量处流动，反之必须输入外加能量泵的有效功率Ne：轴功率：2/2/202369化工原理绪论3、若流体处于静止，u=0，Σhf=0，W=0，则柏努利方程变为说明柏努利方程即表示流体的运动规律，也表示流体静止状态的规律。2/2/202370化工原理绪论4、伯努利方程式适用于不可压缩性流体。对于可压缩性流体，当时，仍可用该方程计算，但式中的密度ρ应以两截面的平均密度ρm代替。2/2/202371化工原理绪论五、伯努利方程的应用管内流体的流量；输送设备的功率；管路中流体的压力；容器间的相对位置等。利用伯努利方程与连续性方程，可以确定：2/2/202372化工原理绪论（1）根据题意画出流动系统的示意图，标明流体的流动方向，定出上、下游截面，明确流动系统的衡算范围；1、应用注意事项（2）选取截面—目的是确定衡算范围原则：1、与流体的流动方向相垂直；两截面间流体应是定态连续流动；2、一律以上游为1-1截面，下游为2-2截面；3、截面宜选在已知量多、计算方便处。2/2/202373化工原理绪论（4）各物理量的单位应保持一致，压力表示方法也应一致，即同为绝压或同为表压。（3）选取基准面——确定Z值1、必须与地面平行；2、宜于选取两截面中位置较低的截面；3、若截面不是水平面，而是垂直于地面，则基准面应选过管中心线的水平面。2/2/202374化工原理绪论2、伯努利方程式在生产中的应用1)确定容器间的相对位置2）计算流量、流速3）求泵的有效功率4）计算用压缩气体压送液体时气体的压强2/2/202375化工原理绪论1、如图所示，水槽液面至出水管口的垂直距离保持6.2m，水管为Φ114×4mm的钢管，能量损失为58.8J/kg。求水的体积流量。例解:取

为1-2截面取

为2-2截面取

为基准水平面在1-1和2-2截面间列式:11226.2m水管出口处水槽液面水管出口中心线所在的水平面2/2/202376化工原理绪论式中：Z1=6.2m，Z2=0；u1=0；P1=P2=0(表压)；Σhf=58.8J/kg代入上式：解得u2=2.01m/sqv=u2A2=2.01×=0.0177m3/s=63.9m3/h2/2/202377化工原理绪论2、有一个二氧化碳水洗塔的供水系统（如图所示），水洗塔内绝对压强为2100KPa，贮槽水面绝对压强为300kPa，塔内水管与喷头连接处高于贮槽水面20m，管路为φ57×2.5mm钢管，送水量为15m3/h，塔内水管与喷头连接处的绝对压强为2250KPa，设能量损失为49J/Kg，求水泵的有效功率。解：取水槽水面为1-1截面，取塔内水管与喷头连接处为2-2截面，基准面与1-1截面重合，2/2/202378化工原理绪论式中：z1=0，z2=20m；P1=300KPa=3×105Pa，P2=2250KPa=2.25×106Pa，ρ=1000kg/m3；u1=0,u2=m/sΣhf=49J/Kg

将以上数值代入伯努利方程式中：在1-1，和2-2，截面间列伯努利方程式：2/2/202379化工原理绪论解得：We=2197J/KgNe=Weqm=We×qv×ρ=2197××1000=9154W=9.15KW2/2/202380化工原理绪论第三节流体在管内的流动阻力1、阻力的表示法：(1):单位质量流体产生的阻力损失(J/kg).(2):单位重量流体产生的阻力损失(J/N=m).(3):单位体积流体产生的阻力损失(J/m3=Pa).一、流体阻力的来源2/2/202381化工原理绪论注意：压力损失是流体流动能量损失的一种表示形式，与两截面间的压力差意义不同，只有当管路为水平、管径不变且无外功加入时，二者才相等。2/2/202382化工原理绪论2、流体阻力的表现

如图所示实验hh1h2第一步：关闭阀门现象：h=h1=h21

●2

●根据：∵h1=h2∴P1=P2根据伯努利方程式结论一：静止流体没有阻力=02/2/202383化工原理绪论2、流体阻力的表现

如图所示实验hh1h2第二步：打开阀门现象：h>h1>h21

●2

●根据：∵h1>h2∴P1>P2根据伯努利方程式结论二：只要流动就有阻力>02/2/202384化工原理绪论2、流体阻力的表现

如图所示实验hh1h2第三步：开大阀门，流速增大1

●2

●现象：h1-h2↑根据伯努利方程式结论三：流速越大，阻力越大流体的流动阻力表现为静压能的减少；水平安装时，流动阻力恰好等于两截面的静压能之差。

说明∴P1-P2↑2/2/202385化工原理绪论3、流体阻力的来源

液体对固体壁面有附着力液体之间有吸引力液体分层运动层与层之间的作用力称内摩擦力1）内摩擦力：2）产生阻力的原因？1、内摩擦力是产生阻力的根本原因。也称第一位原因（内因）2、流动状态是产生流动阻力的第二位原因。3、管路情况对阻力大小也有影响.(外因)2/2/202386化工原理绪论二、流体的粘度（动力粘度）

1.粘性：流体具有内摩擦力的性质称粘性.2、粘度：衡量粘性大小的物理量。用符号表示。

越大，表明流体的流动性越差，在相同的流动情况下，流动阻力越大3.粘度的单位SI制：Pa·s或kg/(m·s)物理制：cP(厘泊）换算关系1cP＝10-3Pa·s2/2/202387化工原理绪论4.运动粘度粘度μ与密度ρ之比。m2/s5、影响粘度的因素：温度和压强(极小,一般可忽略)液体:T↑→↓气体:一般T↑→↑超高压p↑→↑2/2/202388化工原理绪论三、流体流动类型与雷诺准数1、流体的流动类型（两种）雷诺实验2/2/202389化工原理绪论A图：流速小时，有色流体在管内沿轴线方向成一条直线。表明，水的质点在管内都是沿着与管轴平行的方向作直线运动，各层之间没有质点的迁移。B图：当开大阀门使水流速逐渐增大到一定数值时，有色细流便出现波动而成波浪形细线，并且不规则地波动；C图：速度再增，细线的波动加剧，整个玻璃管中的水呈现均匀的颜色。显然，此时流体的流动状况已发生了显著地变化。

2/2/202390化工原理绪论层流（或滞流）：流体质点仅沿着与管轴平行的方向作直线运动，质点无径向脉动，质点之间互不混合；湍流（或紊流）：流体质点除了沿管轴方向向前流动外，还有径向脉动，各质点的速度在大小和方向上都随时变化，质点互相碰撞和混合。影响流型的因素：管径（d)m流速（u)m/s密度粘度越大越势于湍流越小越势于湍流2/2/202391化工原理绪论2、雷诺准数

单位为1的数群称准数

这数群称为雷诺准数或雷诺准数用Re表示。3、流型判据：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；2000<Re<4000

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。2/2/202392化工原理绪论Re的物理意义

Re反映了流体流动中的湍动程度。Re值越大，湍动程度越大，流动阻力越大

4、湍流时的速度分布

湍流时u=0.8umax滞流时u=0.5umax2/2/202393化工原理绪论5、层流内层湍流流动时沿径向分为三层：湍流主体、过渡层、层流内层紧靠管壁处作层流流动的流体层2/2/202394化工原理绪论四流体流动阻力的计算直管阻力：流体流经一定直径的直管时由于内摩擦而产生的阻力；用h直表示局部阻力：流体流经管件、阀门等局部地方由于流速大小及方向的改变而引起的阻力。用h局表示

1、管路中阻力的分类（两类）2、阻力计算总阻力=直管阻力+局部阻力2/2/202395化工原理绪论2、阻力计算1）直管阻力J/kg式中：l—管长md—管径mu—流速m/s

为阻力系数，——直管阻力通式（范宁公式）

2/2/202396化工原理绪论压头损失m压力损失Pa2/2/202397化工原理绪论滞流区光滑管过渡区湍流区完全湍流，粗糙管2/2/202398化工原理绪论上图可以分成4个不同区域。层流区：Re2000，=64/Re，与/d无关。过渡区：2000<Re<4000与Re和/d有关。湍流区：Re4000,与Re和/d有关。与Re和/d有关。完全湍流区(阻力平方区)：与Re无关，仅与/d有关。Re越大,越小2/2/202399化工原理绪论2)局部阻力（1）阻力系数法

将局部阻力表示为动能的某一倍数。

或

ζ——局部阻力系数

J/kgJ/N=mP36表1-32/2/2023100化工原理绪论（二）当量长度法将流体流过管件或阀门的局部阻力，折合成直径相同、长度为le的直管所产生的阻力。le——

管件或阀门的当量长度，m。P37表1-42/2/2023101化工原理绪论3、流体在管路中的总阻力减少流动阻力的途径：管路尽可能短，尽量走直线，少拐弯；尽量不安装不必要的管件和阀门等；管径适当大些。2/2/2023102化工原理绪论（三）阻力对管内流动的影响pApBpaF1122AB阀门F开度减小时：（1）阀关小，阀门局部阻力系数↑

→

hf,A-B

↑→流速u↓→即流量↓；

2/2/2023103化工原理绪论（2）在1-A之间，由于流速u↓→hf,1-A

↓

→pA↑；

（3）在B-2之间，由于流速u↓→hf,B-2

↓

→pB↓。

结论：（1）当阀门关小时，其局部阻力增大，将使管路中流量下降；（2）下游阻力的增大使上游压力上升；（3）上游阻力的增大使下游压力下降。可见，管路中任一处的变化，必将带来总体的变化，因此必须将管路系统当作整体考虑。2/2/2023104化工原理绪论2、某厂有一精馏塔，要求塔顶压强保持在5kPa，假定当地大气压强为100kPa，则塔顶真空表的读数应该控制在

。(95kPa)3、影响流体密度的因素有

和

，但

对液体密度的影响很小。(压强、温度、压强

)4、在没有外加能量的情况下，流体的流动方向总是从

自动地向

处流动，反之，必须

。(高压头处、低压头处、提供外加能量

)5、有一台离心泵，其吸入管上真空表的读数为80KPa，压出管上压力表的读数为45KPa,则两处的绝对压强之差为

。(125kPa

)6、液体的流动性随温度的升高而

，气体的流动性随温度的升高而

。(增加减小

)2/2/2023105化工原理绪论7、相对密度为1.84的硫酸在5m深处的表压强为

。(9.03×104Pa

)8、液体在圆形管道中作稳定流动时，若管道截面积增大一倍，其流速将

。(减小一倍

)9、流体在等径倾斜管