图1.3风量的测定 已知指示剂为水,R为20m,风机吸入管直径为300,空气密度为1.2kg/血,求风机的风 量 解:先取图1.3中所示的1-1和2-2截面,注意截面选取在垂直于流动方向,且在均匀流段、 己知数最多。1-1截面为大截面,可视作速度为零。由1-1至2-2排柏努利方程 D 压差计: P。=P2+PgR 由此可得:4=2p-2 号-2x981x002x100-18m15 1.2 流量 9r=A,42=0.785×0.32x18.1=1.28m3/s 三、阻力损失 1.流体流动类型 流体流动存在两种不同的类型,即层流和湍流。圆直管内流体的层流和湍流在很多方 面存在着区别,如速度分布、流动阻力、传热传质速率等方面,但是本质区别在于是否存在 流体质点的脉动性 流体流动类型的判据是雷诺数 Re=dup_dG 1-9 对于液体,计算Re数时采用加p/μ比较多,而对于气体,采用dG/μ更为方便。 流体流动类型通常可用三区两类型概括。当Re<2000时,为稳定的层流区:当Re>4000 时,为稳定的湍流区:当2000<Re<4000时,为过渡区,有时为层流,有时为湍流。 雷诺数对于后续的学习内容很重要,时常会遇到,它的物理意义可以分析如下 Re=dup=pu 上式分子p心与流体的惯性力成正比:分母与式1-1比较,可表征为粘性力。因此,雷诺数 的物理 义是流体的惯性力与粘性力之比。 2.边界层 流动流体受周体壁面阻滞而造成速度梯度的区域称为边界层,研究边界层主要是要弄清 流体流动阻力的形成机理,实际流体有速度梯度就会形成内摩擦,有内摩擦就会造成阻力损
6 图 1.3 风量的测定 已知指示剂为水,R 为 20mm,风机吸入管直径为 300mm,空气密度为 1.2kg/m3 ,求风机的风 量。 解:先取图 1.3 中所示的 1-1 和 2-2 截面,注意截面选取在垂直于流动方向,且在均匀流段、 已知数最多。1-1 截面为大截面,可视作速度为零。由 1-1 至 2-2 排柏努利方程 2 2 2 2 p p u a = + ρ ρ 压差计: pa = p2 + ρigR 由此可得: gR m s p p u a i 18.1 / 1.2 1000 2 2 9.81 0.02 2( ) 2 2 = = × × × = − = ρ ρ ρ 流量 q A u m s V 0.785 0.3 18.1 1.28 / 2 3 = 2 2 = × × = 三、阻力损失 1.流体流动类型 流体流动存在两种不同的类型,即层流和湍流。圆直管内流体的层流和湍流在很多方 面存在着区别,如速度分布、流动阻力、传热传质速率等方面,但是本质区别在于是否存在 流体质点的脉动性。 流体流动类型的判据是雷诺数 µ µ duρ dG Re = = 1-9 对于液体,计算 Re 数时采用 duρ/μ比较多,而对于气体,采用 dG/μ更为方便。 流体流动类型通常可用三区两类型概括。当 Re<2000 时,为稳定的层流区;当 Re>4000 时,为稳定的湍流区;当 2000<Re<4000 时,为过渡区,有时为层流,有时为湍流。 雷诺数对于后续的学习内容很重要,时常会遇到,它的物理意义可以分析如下: d u du u µ ρ µ ρ 2 Re = = 上式分子ρu 2 与流体的惯性力成正比;分母与式 1-1 比较,可表征为粘性力。因此,雷诺数 的物理意义是流体的惯性力与粘性力之比。 2.边界层 流动流体受固体壁面阻滞而造成速度梯度的区域称为边界层。研究边界层主要是要弄清 流体流动阻力的形成机理,实际流体有速度梯度就会形成内摩擦,有内摩擦就会造成阻力损
失。 边界层脱体的条件是①逆压强梯度:②外层流体动量来不及传入边界层。边界层脱体的 后果是①产生大量旋涡:②造成较大的能量损失。讨论边界层脱体主要是说明流体流动局部 阻力形成的原因。 3.阻力损失 阻力损失的根本原因是流动流体存在粘性。直管阻力与局部阻力的划分只是根据流动的 外部条件来分的。阻力损失的测量是根据机械能衡算式 P +8+=B2 1-10 0 来确定的。对于水平直管。 u,22,阻力损失表现为压差损失。通过对圆直管内流体运 动的数学描述,获得了计算圆直管内流体层流流动时的阻力损失的公式,即泊谡叶方程 ,=42-32am 1-11 泊叶方程的应用条件是①牛顿流体:②层流状态:③圆直管速度分布稳定段。 对于湍流直管阻力,采用阻力损失计算通式 h=alu 1-12 摩擦系数入与雷诺数Re、相对粗度/d有关, 可查教材中的莫迪图,即图1-34。 对照式1-11和1-12可得,层流时 1-13 在阻力损失的学习中,要从数学表达式中弄清阻力损失:的影响因素,尤其是速度“、流量 Q、管径d等因素的影响。不难推出,层流时 1-14 充分湍流时 1-15 对于非圆形管道,可采用当量直径 4A d.= 1-16 式中A为管道截面积,Ⅱ为浸润周边。但是当量直径d.仅用于 =20 Re=dup d.G d.2 和 以及相对粗糙度:/仙。速度为实际平均速度。笔对不成立= 4 例6有一方形截面的直管管道,方形边长为100mm,输送流量为0.1m}/s、密度为1.2kg/m、 >
7 失。 边界层脱体的条件是①逆压强梯度;②外层流体动量来不及传入边界层。边界层脱体的 后果是①产生大量旋涡;②造成较大的能量损失。讨论边界层脱体主要是说明流体流动局部 阻力形成的原因。 3.阻力损失 阻力损失的根本原因是流动流体存在粘性。直管阻力与局部阻力的划分只是根据流动的 外部条件来分的。阻力损失的测量是根据机械能衡算式 f h u z g u p z g p + + = + + + 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 ρ ρ 1-10 来确定的。对于水平直管,u1=u2,z1=z2,阻力损失表现为压差损失。通过对圆直管内流体运 动的数学描述,获得了计算圆直管内流体层流流动时的阻力损失的公式,即泊谡叶方程 2 32 d ul hf ρ µ ρ = ∆ = P 1-11 泊谡叶方程的应用条件是①牛顿流体;②层流状态;③圆直管速度分布稳定段。 对于湍流直管阻力,采用阻力损失计算通式 2 2 u d l hf = λ 1-12 摩擦系数λ 与雷诺数 Re、相对粗糙度ε/d 有关,可查教材中的莫迪图,即图 1-34。 对照式 1-11 和 1-12 可得,层流时 Re 64 λ = 1-13 在阻力损失的学习中,要从数学表达式中弄清阻力损失 hf的影响因素,尤其是速度 u、流量 qV、管径 d 等因素的影响。不难推出,层流时 2 4 d q d u h V f ∝ ∝ 1-14 充分湍流时 5 2 2 d q d u h V f ∝ ∝ 1-15 对于非圆形管道,可采用当量直径 Π = A de 4 1-16 式中 A 为管道截面积,Π为浸润周边。但是当量直径 de仅用于 2 2 u d l h e f = λ 和 µ µ d uρ d G Re e e = = 以及相对粗糙度ε/de。速度 u 为实际平均速度。绝对不成立 2 4 e V d q u π = 。 例 6 有一方形截面的直管管道,方形边长为 100mm,输送流量为 0.1m3 /s、密度为 1.2kg/m3