流体流动和输送ppt课件.ppt

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1、掌握流体流动的连续式方程、柏努里方程、范宁阻力损失通式及其应用；掌握离心泵的基本原理及选用；熟悉流体在管内流动的现象、流量计测定流量的原理以及离心泵的操作及安装；了解流体的不稳定流动和非牛顿流体及复杂管路的计算，流体输送机械的分类及应用。本章重点和难点第二章流体流动和输送第一节流体静力学基本方程一、流体的物理性质1.流体密度（ρ）和比容（v）（1）密度：（2）比容：2.压强（p）压强可以有不同的计量基准。（1）绝对压强（Absolutepressure）：以绝对真空(即零大气压)为基准。（2）表压(Gaugepressure)：以当地大气压为基准，高于大气压的数值。（3）真空度（Va

2、cuum）：以当地大气压为基准，高于大气压的数值。表压＝绝对压强－大气压强真空度＝大气压强－绝对压强压强常用单位的换算关系：1标准大气压(atm)=101325Pa=10329kgf/m2=1.033kgf/cm2(bar,巴)=10.33mH2O=760mmHg3.黏度（）流体黏性大小的量度，常用单位：Pa·s、P(泊)和cP（厘泊），其换算关系为：1Pa·s=10P=1000cP此外工程上有时用运动黏度表示：二、牛顿黏性定律及牛顿型流体与非牛顿型流体1.牛顿黏性定律及牛顿型流体实验证明，两流体层之间单位面积上的内摩擦力（或称为剪应力）τ与垂直于流动方向的速度梯度成正比。即：此式所

3、表示的关系称为牛顿黏性定律。牛顿黏性定律指出，流体的剪应力与法向速度梯度成正比而和法向压力无关。图2-1平板间黏性流体的速度分布服从这一定律的流体称为牛顿型流体，如所有气体、纯液体及简单溶液、稀糖液、酒、醋、酱油、食用油等。不服从这一定律的流体称为非牛顿型流体，如相对分子质量极大的高分子物质的溶液或混合物，以及浓度很高的颗粒悬浮液等均带有非牛顿性质（黏度值不确定）。【例2-1】旋转圆筒黏度计，外筒固定，内筒由同步电动机带动旋转。内外筒间充入实验液体（见图2-2）。已知内筒半径r1=1.93cm，外筒半径r2=2cm，内筒高h=7cm，实验测得内筒转速n=10r/min，转轴上扭矩M=

4、0.0045N·m。试求该实验液体的动力黏度。图2-2旋转圆筒黏度计解：充入内外筒间隙的实验液体在内筒带动下做圆周运动。因间隙很小，速度近似直线分布。不计内筒两端面的影响，内筒壁的剪应力:扭矩：则动力黏度为：Pas2.非牛顿型流体剪应力τ与速度梯度du/dy的关系即为该流体在特定温度、压强条件下的流变特性，即：各种不同流体剪应力随剪切速率du/dy变化关系如右图：图2-3不同流体剪应力随剪切速率变化关系（1）塑性流体理想塑性流体称为宾哈姆(Bingham)流体，这种流体是在切应力超过某一屈服值τ0时，流体的各层间才开始产生相对运动，流体就显示出与牛顿流体相同的性质。在食品工业上接近

5、宾哈姆流体的物料有干酪、巧克力浆等。(2)假塑性流体假塑性流体的切应力与速度梯度的关系为:(n＜l）对于假塑性流体，因n＜1，故表观黏度随速度梯度的增大而降低。表现为假塑性流体的物料，如蛋黄酱、血液、番茄酱、果酱及其他高分子物质的溶液。一般而言，高分子溶液的浓度愈高或高分子物质的分子愈大，则假塑性也愈显著。（3）胀塑性流体与假塑性流体性质相反，胀塑性(dilatancy)流体的表观黏度随速度梯度增大而增大，其切应力与速度梯度具有如下关系:（n＞1）食品工业上胀塑性流体的例子有淀粉溶液和多数蜂蜜等。通常将牛顿型流体、假塑性流体和胀塑性流体的应力与应变关系都可以用统一的幂函数的形式来表示

6、，这类流体统称为指数律流体。式中：k为稠度指数；n为流变指数。表示流体的非牛顿性的程度。三、静力学基本方程式及其应用1.静力学方程式描述静止流体内部压力随高度变化规律的数学表达式即为静力学基本方程式：此三式表明：静止流体内部各点的位能和压力能之和为常数。图2-4流体静力学分析常数常数常数2.静力学方程应用（1）压强及压差的测量图2-5U型管压差计图2-6微差压差计（2）液位的测量图2-7液位测量计（3）液封在食品生产中常遇到液封，液封的目的主要是维持设备中压力稳定和保障人身安全，液封设计实际上就是计算液柱的高度。第二节流体流动的基本方程一、流量与流速单位时间内流过管道任一截面的流体量

7、，称为流量。单位时间内流体在流动方向上所流过的距离，称为流速，以u表示，其单位为m/s。V=uAW=ρV当流体以大流量在长距离的管路中输送时，需根据具体情况在操作费与基建费之间通过经济权衡来确定适宜的流速。车间内部的工艺管线，通常较短，管内流速可选用经验数据，某些流体在管道中的常用流速范围如教材中表2－1所示。（一）稳定流动热力体系的概念1.稳定流动与不稳定流动图2-8稳定流动示意图2.热力体系热力体系是指某一由周围边界所限定的空间内的所有物质。3.稳定流