第一章流体流动4.ppt

* 食品工程原理 授课教师 郭春锋 gcf@nwafu.edu.cn * 第 一 章 流 体 流 动 一、管内流体流动的直管阻力 二、管内流体流动的局部阻力 第 四 节 流体流动的阻力 * 管路中的阻力 直管阻力 ： 局部阻力： 流体流经一定管径的直管时由于流体的内摩擦而产生的阻力 流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大及缩小等局部地方所引起的阻力。 * 一、管内流体流动的直管阻力 1 直管阻力公式 因是稳定流动，则推动力和摩擦力平衡，因此 流体在水平不变径的圆管内做稳定流动 上式中, 即 * 令 则 上式是直管阻力计算的通式，既适用于层流，也适用于湍流 ---------------------------------（1） * 2 层流的摩擦因数 比较方程(1)和(2)得，对于层流 (哈根-泊谡叶方程) 教材42页 又 ---------------------（2） * 3 湍流的摩擦因数 3.1 对于光滑管，可用柏拉休斯公式，求取摩擦因数 上式适用于3×103Re1×105的光滑管 也可用顾毓珍公式，求取摩擦因数 上式适用于3×103Re3×106的光滑管 * 3.2 对于非光滑管， 通过摩擦因数图查取λ * * 1 局部阻力损失的计算方法 为阻力因数，由实验测定 。 二、管内流体流动的局部阻力 1.2 当量长度法 le为管件的当量长度。 管路系统中总能量损失=直管阻力+局部阻力 对直径相同的管段： 1.1 阻力因数法 * 局部阻力损失计算 100 mm 的闸阀 1/2 关 le = 25 m 100 mm 的标准弯头 le = 3.6 m 100 mm 的闸阀全开 le = 0.70 m * 例：用泵将果汁从地下储罐送到高位槽，流量300L/min。高位槽液面比储罐液面高10m。泵吸入管路用φ89×4mm无缝钢管，直管长为15m，管路上装有一个底阀（可按旋启式止回阀全开时计）、一个标准弯头；泵排出管用φ57×3.5mm无缝钢管，直管长度为50m，管路上装有一个全开的闸阀、一个全开的截止阀和三个标准弯头。储罐及高位槽液面上方均为大气压。果汁的密度为1020kg/m3，黏度为6.5×10-4Pa·s。管壁的绝对粗糙度ε=0.3mm。设储罐液面维持恒定。试求泵轴功率。设泵的效率为70%。 * * 解：取储罐液面为上游截面1-1，高位槽液面为下游截面2-2，并以截面1-1为基准水平面。在两截面间列柏努利方程 式中： （表压） * 管壁的相对粗糙ε/d=0.3/81=0.0037，查得λ=0.029 (1) 吸入管路上的能量损失 * 管件、阀门的当量长度为： 底阀 (按旋启式止回阀全开）：7.2 m；标准弯头：2.8 m 进口阻力系数 ζ=0.5 * * * (2) 排出管路上的能量损失 管壁的相对粗糙度ε/d=0.3/50=0.006，查得λ=0.033 * 管件、阀门的当量长度分别为： 全开的闸阀：0.38 m；全开的截止阀：20 m; 三个标准弯头：1.8 ×3=5.4 m；出口阻力系数 ζ=1 * * * * (3) 管路系统的总能量损失: 果汁的质量流量为： 泵的有效功率为： 泵的轴功率为： * 07/16/96 * ## * * * 07/16/96 * ##