大連理工化工原理課件

1、化工原理作業(yè)交納情況統(tǒng)計(jì)表 班級56789 應(yīng)交（人）2316272630 實(shí)交（人）3027232123 缺（人） 02779作業(yè)中存在的問題：作業(yè)中存在的問題：1.管內(nèi)徑=管外徑-2管壁厚 常用的表示方法：41082. 題題11小結(jié)小結(jié)：兩種穩(wěn)定的流動(dòng)狀態(tài)：層流、湍流層流、湍流判據(jù)：判據(jù)：圓形直管中 Re2000 穩(wěn)定的層流 Re 4000 穩(wěn)定的湍流2000 Re 4000 不穩(wěn)定的過渡流dGduRe1. 1. 流體流動(dòng)的類型流體流動(dòng)的類型2. 直圓管內(nèi)流體的流動(dòng)直圓管內(nèi)流體的流動(dòng)(1) 剪應(yīng)力分布剪應(yīng)力分布)(221pplr適用于層流或湍流層流時(shí)剪應(yīng)力分布：（2） 層流的速度分布)1

2、(422221RrRlppurRe2000uumaxd層流時(shí)流體在圓管中的速度分布max21uuav221max4Rlppudu8avw（3） 湍流時(shí)的速度分布和剪應(yīng)力dydue)(Re4 000umaxururRd湍流時(shí)流體在圓管中的速度分布82.0maxuuav剪應(yīng)力：速度分布：71maxr)Rr1(uu3 邊界層概念邊界層概念（1 1）邊界層的形成條件）邊界層的形成條件 流動(dòng) 實(shí)際流體 流過固體表面（2 2）形成過程）形成過程（3 3）特征）特征： 層內(nèi)、層外（4 4）流動(dòng)邊界層的發(fā)展：）流動(dòng)邊界層的發(fā)展：圓管中（5 5）流動(dòng)邊界層的分離：）流動(dòng)邊界層的分離：條件、后果uuu層流邊界層湍

3、流邊界層層流內(nèi)層Ax0平板上的流動(dòng)邊界層4 流體流動(dòng)阻力計(jì)算管路中的流動(dòng)阻力=直管阻力+局部阻力直管阻力：直管阻力：gudlhf2222udlpfJ/kgmPa22udlR范寧公式：（1）層流時(shí)eR64摩擦系數(shù)：摩擦系數(shù)：（2） 湍流時(shí)),(dRe（3） 摩擦系數(shù)圖 層流區(qū) Re2000 過渡區(qū) 2000Re4000 湍流區(qū)： Re4000 不完全湍流區(qū) 完全湍流（阻力平方）區(qū))(eR)(d),(dRe2uu （4） 摩擦因子變化規(guī)律分析 粗糙度對的影響： 層流時(shí)：繞過突出物，對無影響。 湍流時(shí)： 當(dāng)Re較小時(shí)，層流底層厚，形體阻力小，突出物對的影響小； 當(dāng)高度湍流時(shí)，層流底層薄，突出物充分暴

4、露，形成較大的形體阻力，突出物對的影響大。 （5）用公式求取摩擦系數(shù) p47610Re250025. 0Re3164. 0Blasuis公式（6）非圓直管中流動(dòng)阻力）非圓直管中流動(dòng)阻力潤濕周邊長度流通截面積4edLS4)(4水力半徑Hr幾種常見非圓管的當(dāng)量直徑幾種常見非圓管的當(dāng)量直徑 1）矩形流道）矩形流道 2）環(huán)形流道）環(huán)形流道 baabbaabde2)(24dDdDdDde)()( )4(4222、局部阻力、局部阻力 指：指： 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因： 計(jì)算方法計(jì)算方法：管件、閥門、測量接口、管進(jìn)出口段形體阻力實(shí)驗(yàn)，歸納出經(jīng)驗(yàn)公式3）三角形流道的當(dāng)量直徑）三角形流道的當(dāng)量直徑ddtde21)84

5、3(422ddt2232 式中 ： le-當(dāng)量長度 Le及的獲得獲得：實(shí)驗(yàn)，見有關(guān)資料。書P51-53特例特例：1、突然擴(kuò)大、突然擴(kuò)大 2、突然縮小、突然縮小2udlR) 12e當(dāng)量長度法：2uR)22局部阻力系數(shù)法：0 . 15 . 02) 5 . 0(21222221udlugzgz管口內(nèi)管口外2) 0 . 15 . 0(2221udlgzgz 式中 ： -局部阻力系數(shù) （1）等徑管總阻力計(jì)算）等徑管總阻力計(jì)算2)(2udllRegudllhef2)(22)(2udllpef3、系統(tǒng)的總阻力、系統(tǒng)的總阻力 系統(tǒng)總阻力系統(tǒng)總阻力=系統(tǒng)各直管阻力系統(tǒng)各直管阻力+局部阻力局部阻力FICPi1Pi

6、2112202Cucc選在管口內(nèi)外，、管道內(nèi)流速選在管口內(nèi)，、Cucc1(2) 變徑管總阻力計(jì)算變徑管總阻力計(jì)算 變徑管變徑管d,u,不同，需分段計(jì)算阻力不同，需分段計(jì)算阻力例例：BCABACRRR其中，22AAABAACudlR25 . 02Cu2)(221CCBCCudlACCCCeAAARupgzWupgz22212122AAABAACudlR25 . 02Cu2) 0 . 1(221CCBCCudl1.4.6 量綱分析量綱分析流動(dòng)阻力),(dlufpf量綱分析方法：減少實(shí)驗(yàn)工作量、實(shí)驗(yàn)結(jié)果推廣應(yīng)用一般實(shí)驗(yàn)方法：實(shí)驗(yàn)量大、實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能推廣應(yīng)用（1）量綱分析的理論基礎(chǔ)）量綱分析的理論基礎(chǔ)：

7、物理方程中的各項(xiàng)都具有相同的量綱，即量綱一致的原則。（2） 定理定理： mnNN-量綱為一數(shù)群的數(shù)目；n-物理量的數(shù)目；m-表達(dá)物理量的基本量綱數(shù)目。 LdlLMLTMTLuLTMmsmkgmNpf;/.32222流動(dòng)阻力),(dlufpf表示成為冪函數(shù)qjicbafdlKup（3）量綱分析方法：）量綱分析方法： ;LLLLMLTMTLLTMqjic3ba2n=7 m =3 則 N =4若設(shè)b、q、i為已知，則dRe,dlfEuddudlKupuddlduKp;dlKupqibj ; b1c ; b2aqbi2f2qibfqqibib1bb2fEu-歐拉數(shù) ba2:T; qjic3ba1:L;

8、 cb1:MRe和和Eu的物理意義：的物理意義：剪切力慣性力duRe慣性力摩擦力2fupEu * 無量綱數(shù)群的組合不唯一， * 建立在對過程的基本分析基礎(chǔ)上， * 不能代替實(shí)驗(yàn)， 具體函數(shù)關(guān)系由實(shí)驗(yàn)獲得， * 其根本作用，是減少實(shí)驗(yàn)工作量。對量綱分析法的認(rèn)識(shí)對量綱分析法的認(rèn)識(shí)1.5 管路計(jì)算管路計(jì)算 基本內(nèi)容: 設(shè)計(jì)型計(jì)算、操作型計(jì)算（1）設(shè)計(jì)型計(jì)算）設(shè)計(jì)型計(jì)算 對于給定的生產(chǎn)任務(wù)、流量、操作條件，位頭，壓頭，現(xiàn)場情況，設(shè)計(jì)管路，計(jì)算外加功率。 管路設(shè)計(jì)目標(biāo)：保證穩(wěn)定安全生產(chǎn)的前提下，使總費(fèi)用最低。 （2）操作型計(jì)算）操作型計(jì)算 已知管路情況和操作條件，求生產(chǎn)能力或核算外加功率是否夠用。 （3

9、）計(jì)算依據(jù)）計(jì)算依據(jù) 1） 連續(xù)性方程 2） 機(jī)械能衡算方程 3） 阻力損失計(jì)算RugzpWugzpe22222221112211SuSu2)(2udllRe費(fèi)用總費(fèi)用操作費(fèi)用設(shè)備費(fèi)流速u適宜圖1 -43 管 徑優(yōu)化設(shè)計(jì)型計(jì)算步驟設(shè)計(jì)型計(jì)算步驟1）選擇流速）選擇流速 * 經(jīng)濟(jì)流速經(jīng)濟(jì)流速(適宜流速) 書P64表1.5.1 總費(fèi)用總費(fèi)用 = 操作費(fèi)操作費(fèi) + 設(shè)備費(fèi)設(shè)備費(fèi)（4）計(jì)算方法）計(jì)算方法原則原則：先保證安全穩(wěn)定生產(chǎn)，再使總費(fèi)用最低 常見流體，選常用的流速范圍， 易燃易爆流體，不超過安全流速。 2）確定管徑）確定管徑 按標(biāo)準(zhǔn)圓整，重新計(jì)算管內(nèi)流速 3）計(jì)算外加功）計(jì)算外加功4）校核）校核設(shè)

10、計(jì)型計(jì)算實(shí)例-書P63例1.5.1 udqV2421)4(uqdV操作型計(jì)算的試差的方法操作型計(jì)算的試差的方法Ru未知，無法計(jì)算未知由于Re,uReu計(jì)算因此，假定R比較二者大小，相差較大時(shí)重新假定1.5.1 簡單管路簡單管路 指：指：管徑相同，無分支的管路， 但可以彎曲(有局部阻力) 特點(diǎn)特點(diǎn)：穩(wěn)態(tài)時(shí)，流速恒定、流量恒定。簡單管路系統(tǒng)特性分析：簡單管路系統(tǒng)特性分析：質(zhì)量流量 體積流量(不可壓縮流體)阻力損失 4321mmmmmqqqqq4V3V2V1VVqqqqq43322141RRRR2)(2udllRe1.5.2 復(fù)雜管路復(fù)雜管路 (1) 串聯(lián)管路串聯(lián)管路 特點(diǎn)：特點(diǎn)：管徑不同，但無分支

11、； 穩(wěn)態(tài)時(shí)，不同管段流速不同； 系統(tǒng)阻力計(jì)算，需分段計(jì)算，再加和。(2) 分支管路分支管路 1）質(zhì)量流量）質(zhì)量流量 nimimqq1312333211122RupgzWeupgz 2） 機(jī)械能衡算式機(jī)械能衡算式（a）總管支管412444211122RupgzWeupgz512555211122RupgzWeupgz（b）各支管間關(guān)系）各支管間關(guān)系 3）流量分配）流量分配 與各支管的阻力有關(guān)，并相互影響。 應(yīng)用連續(xù)性方程計(jì)算.22412444312333RupgzRupgz(3) 并聯(lián)管路并聯(lián)管路 指：指：分支點(diǎn)和匯合點(diǎn)， 是各分支的公共點(diǎn)。 1）質(zhì)量流量）質(zhì)量流量 2）總機(jī)械能衡算）總機(jī)械能衡

12、算 問題問題：RA-B用一個(gè)分支，還是各分支加和結(jié)論結(jié)論：并聯(lián)管路，各支路阻力相等并聯(lián)管路，各支路阻力相等 = 總阻力總阻力 并聯(lián)段，只能計(jì)入一個(gè)支路的阻力損失。BABBBAAARupgzWeupgz2222ffffhhhh.321321mmmmqqqq 并聯(lián)管路特點(diǎn)并聯(lián)管路特點(diǎn)： 流量 阻力 3）流量分配）流量分配 問題問題：各支管，流量是否相同各支管，流量是否相同 ffffhhhh.3212.2222222221111iiiiudludludlR得代入：24iViidqu225222522222151118.88ViiiiVVqdlqdlqdlRVnVVVVqqqqq.321iiiildk5令：（常數(shù)）則：AkqkqkqiViVV.2211iVkqA由和比定理：流量分配：流量分配：iiiiiiViiViVildldqkkqAkq55* 對上述公式的認(rèn)識(shí)對上述公式的認(rèn)識(shí)-隨阻力計(jì)算方法變化隨阻力計(jì)算方法變化* 問題：如何求問題：如何求i i 方法：試差法方法：試差法設(shè)設(shè)初值i計(jì)計(jì)、計(jì)算,Viiqk計(jì), i計(jì)設(shè)校核：, ii1.5.3 可壓縮流體的流動(dòng)（自學(xué)）可壓縮流體的流動(dòng)（自學(xué)） 可壓縮流體：可