8石油化工工程基础知识PPT课件

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（7）圆管内流体压力损失的计算
雷诺数 测量管内流体流量时往往必须了解其流动状态、
流速分布等。雷诺数就是表征流体流动特性的 一个重要参数。 流体流动时的惯性力Fg和粘性力(内摩擦力)Fm 之比称为雷诺数。用符号Re表示。Re是一个 无因次量。
1883年，英国物理学家O.雷诺观察了圆管内的流动状态,首先提出:由层流向湍 流的过渡取决于比值dup/μ（d为管子内径）。这个比值即雷诺数 Re。
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③流量：单位时间内流过管道任意界面的流体量。 流量常以体积流量Q和质量流量G表示。 ④流速：单位时间内流过的距离。 ⑤平均流速：在管截面中心处最大，越靠近管壁流
速越小，在管壁处的流速为零。
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（2）流体静力学基本方程
静止液体内任意两点满足静力学方程：
H1 + P1/ρg= + P2/ρg P2 = P0 + ρg H
石油化工工程基础知识
梁江朋
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整体 概述
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一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
化工原理
一、流体力学基本理论
（1）基本概念
①流体的密度 ②流体的压力
ρ=m/v ﹙kg/m³﹚ р=F/A ﹙N/m²﹚
压力对流体的密度影响很小，可忽略不计，故液体可 视为不可压缩流体；温度对液体的密度有一定影响， 在查阅密度时要注明温度条件。
束的定型尺寸以及工作状态下的粘度。
数学模型为：Re=d·v·ρ/ μ或 Re=d·v/λ
流速：v，管径d、密度ρ、黏度μ或λ
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实验表明：
对于流体在管内的流动: （1）当Re <2000时，流动形态为层流； （2）当2000 < Re <4000时，为过渡流； （3）当Re > 4000时，为湍流状态。
温度
◇材质
◇操作温度 ◇输送介质 ◇使用周期
材质
介质
压力
◇工作压力
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（5）稳态流动和不稳态流动
任一截面处的流速、流量和压力等物理参数是 否随时间变化，确定流动状态。
对于圆形管道：
v1 / v2 = (d2/d1)²
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(6)伯努利方程式
mU1+mgH1+mv²2+P1Q1+wm+qm
=MU2+mgH2+mv²/2+P2Q2
ι——直管段长度（m)
d ——管内径（m) v ——流体在管内的流速（m/s)
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2)局部损失
产生原因： 由于管路中管件（三通、弯头、变径接头等）、
阀门、管子出入口及流量计等局部障碍的存在 而产生的阻力损失。 ①阻力系数法
Hf´= ξv²/2g
式中 ξ——局部阻力系数，由查表或实验测定；
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雷诺数小，意味着流体流动时各质点间的粘性 力占主要地位，流体各质点平行于管路内壁有 规则地流动，呈层流流动状态。
•雷诺数大，意味着惯性力占主要地位，流 体呈紊流流动状态
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在不同的流动状态下，流体的运动规律：
在不同的流动状态下，流速的分布等都是不同 的
因而管道内流体的平均流速υ与最大流速 υmax的比值也是不同的。
因此雷诺数的大小决定了粘性流体的流动特性。
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光滑管道的雷诺数ReD与速度比V/Vmax的 关系
试验表明，外部条件几何相 似时(几何相似的管子，流体 流过几何相似的物体等)，若 它们的雷诺数相等，则流体 流动状态也是几何相似的(流 体动力学相似)。这一相似规 律正是流量测量节流装置标 准化的基础。可见，雷诺数 确切地反映了流体的流动特 性是流量测量中常用的参 数．
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雷诺采用不同的流体和不同的管径精心了 多次试验，发现：
对于圆管内的流动，当Re〈2000时，流动总是层流；Re〉 4000时，流动一般为湍流；其间为过渡区，流动可能是层流， 也可能是湍流，取决于外界条件。对于平行流体流过光滑平板 的情况，边界层由层流转变为湍流的临界雷诺数约在105～ 3×106之间。雷诺数Re的大小取决于三个参数，即流体的速度、流
用圆管传输流体，计算雷诺数时，定型尺寸 一般取管道直径(D)，则
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用方形管传输流体，管道定型尺寸取当量直径(Dd)。 当量直径等于水力半径的四倍。对于任 意截面形状的管道，其水力半径等于管 道戳面积与周长之比．所以长和宽分别 为A和B，的矩形管道，其当量直径 ：
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对于任意截面形状管道
用当量直径，都可按截面积的四倍和截面周失
产生原因： 流体流经一定管径的直管时，由于摩擦力的作 用而产生的阻力，造成沿程流动损失：
Σhf = λ·ι/d ·v²/2g
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式中：
Σhf ——沿程流动损失(m) λ——摩阻系数，与雷诺数、管壁粗糙度有关，
可通过实验测定，也可以计算求得，当流体处 于层流时， λ= 64/Re
（总能量守恒）
（机械能守恒）
H1+v²/2g+P1/ρg + He= H2+v²/2g+P2/ρg + Hf
H1-位压头
-He 外加功
-Hf 压头损失
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注意：
总能量衡算中，动能、位能、压力能、外加功 属于机械能；内能和热是非机械能。机械能和 非机械能的区别是前者在流动过程中可以相互 转化，既可以用于流体输送，也可以转变成热 和内能；而后者不能直接转化为机械能用于流 体的输送。
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②当量长度法
将流体的局部阻力折合成相当于流体流经同直 径长为le的直管时所产生的阻力，局部阻力可 表示为： hf´=λle/d·v²/2g
式中， le——管件的当量长度，可查表或实验测定
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③管路的总阻力损失
管路的总阻力损失为流体流经直管的阻力损失 与各局部阻力损失之和，即： Σhf = hf + Σhf´
H2 H
H1
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（3）管径的确定
对于圆形管道，管径可以由下式 d= 4Q
πν 通常，由于流速的大小体现了操作费用的高低，而管 径d的大小则体现了设备投资费用的多少，所以，对 于较长的管道，两者要权衡考虑，以总费用最低为目 标。
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（4）管子壁厚的选择
管径确定后，管壁厚度应根据 以下因素确定：
◇承受的压力
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式中的动力粘度η用运动粘度υ来代替，因η＝ρυ， 则
式中： υ——流体的平均速度； l——流束的定型尺寸； ρ、η一一在工作状态；流体的运动粘度和动力粘
度 ρ——被测流体密度；
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由上式可知，雷诺数Re的大小取决于三个参 数，即流体的速度、流束的定型尺寸以及工作 状态下的粘度。