第一章流體流動(dòng)4

1、2022-6-8食品工程原理食品工程原理 授課教師授課教師 郭春鋒郭春鋒2022-6-8第第 一一 章章 流流 體體 流流 動(dòng)動(dòng)一、一、管內(nèi)流體流動(dòng)的直管阻力管內(nèi)流體流動(dòng)的直管阻力二、二、管內(nèi)流體流動(dòng)的局部阻力管內(nèi)流體流動(dòng)的局部阻力第第 四四 節(jié)節(jié) 流體流動(dòng)的阻力流體流動(dòng)的阻力2022-6-8管路中的阻力直管阻力 ：局部阻力： 流體流經(jīng)一定管徑的直管時(shí)由于流體的內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的阻力 流體流經(jīng)管路中的管件、閥門及管截面的突然擴(kuò)大及縮小等局部地方所引起的阻力。fffhhh2022-6-8一、管內(nèi)流體流動(dòng)的直管阻力一、管內(nèi)流體流動(dòng)的直管阻力1 直管阻力公式直管阻力公式 2211221222fupupg

2、zgzh12fppph因是穩(wěn)定流動(dòng)，則推動(dòng)力和摩擦力平衡，因此因是穩(wěn)定流動(dòng)，則推動(dòng)力和摩擦力平衡，因此24p ddlp 4l d1212zzuu，流體在水平不變徑的圓管內(nèi)做穩(wěn)定流動(dòng)流體在水平不變徑的圓管內(nèi)做穩(wěn)定流動(dòng)上式中上式中,即即2022-6-8222288224fllduudhulud令令28u則則22fluhd上式是直管阻力計(jì)算的通式，既適用于層流，也適用于湍流上式是直管阻力計(jì)算的通式，既適用于層流，也適用于湍流-（1）2022-6-82 層流的摩擦因數(shù)層流的摩擦因數(shù)64Re比較方程比較方程(1)和和(2)得，對于層流得，對于層流(哈根哈根-泊謖葉方程泊謖葉方程) 教材教材42頁頁又又h

3、f32mlud264du mldu2264Reldu22-（2）232dlupmphf2022-6-83 湍流的摩擦因數(shù)湍流的摩擦因數(shù)3.1 對于光滑管，對于光滑管，可用柏拉休斯公式，求取摩擦因數(shù)可用柏拉休斯公式，求取摩擦因數(shù)0.3164Re0.25上式適用于上式適用于3103Re1105的光滑管的光滑管也可用顧毓珍公式，求取摩擦因數(shù)也可用顧毓珍公式，求取摩擦因數(shù)0.00560.500Re0.32上式適用于上式適用于3103Re3106的光滑管的光滑管2022-6-83.2 對于非光滑管，對于非光滑管， 通過摩擦因數(shù)圖查取通過摩擦因數(shù)圖查取Re, fd 2022-6-82022-6-81 局部

4、阻力損失的計(jì)算方法局部阻力損失的計(jì)算方法為阻力因數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測定為阻力因數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測定 。hfzu22二、管內(nèi)流體流動(dòng)的局部阻力二、管內(nèi)流體流動(dòng)的局部阻力1.2 當(dāng)量長度法當(dāng)量長度法 22efluhd le為管件的當(dāng)量長度為管件的當(dāng)量長度。 管路系統(tǒng)中總能量損失管路系統(tǒng)中總能量損失=直管阻力直管阻力+局部阻力局部阻力 對直徑相同的管段對直徑相同的管段：hfldzu222)(2udlle1.1 阻力因數(shù)法阻力因數(shù)法z2022-6-8局部阻力損失計(jì)算局部阻力損失計(jì)算 100 mm 的閘閥的閘閥 1/2 關(guān)關(guān) le = 25 m100 mm 的標(biāo)準(zhǔn)彎頭的標(biāo)準(zhǔn)彎頭 le = 3.6 m100 mm 的閘

5、閥全開的閘閥全開 le = 0.70 m2022-6-8例：例：用泵將果汁從地下儲罐送到高位槽，流量用泵將果汁從地下儲罐送到高位槽，流量300L/min。高位槽高位槽液面比儲罐液面高液面比儲罐液面高10m。泵吸入管路用泵吸入管路用894mm無縫鋼管，直無縫鋼管，直管長為管長為15m，管路上裝有一個(gè)底閥（可按旋啟式止回閥全開時(shí)計(jì)管路上裝有一個(gè)底閥（可按旋啟式止回閥全開時(shí)計(jì)）、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭；泵排出管用）、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭；泵排出管用573.5mm無縫鋼管，直管長無縫鋼管，直管長度為度為50m，管路上裝有一個(gè)全開的閘閥、一個(gè)全開的截止閥和三管路上裝有一個(gè)全開的閘閥、一個(gè)全開的截止閥和三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭。儲罐及

6、高位槽液面上方均為大氣壓。果汁的密度為個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭。儲罐及高位槽液面上方均為大氣壓。果汁的密度為1020kg/m3，黏度為黏度為6.510-4Pas。管壁的絕對粗糙度。管壁的絕對粗糙度=0.3mm。設(shè)儲罐液面維持恒定。試求泵軸功率。設(shè)泵的效率為設(shè)儲罐液面維持恒定。試求泵軸功率。設(shè)泵的效率為70%。2022-6-82022-6-8解：解：取儲罐液面為上游截面取儲罐液面為上游截面1-1，高位槽液面為下游截面，高位槽液面為下游截面2-2，并，并以截面以截面1-1為基準(zhǔn)水平面。在兩截面間列柏努利方程為基準(zhǔn)水平面。在兩截面間列柏努利方程gz1p1u122wgz2p2u222hf式中：120; z10 mz

7、 =p1p2 0021 uu219.81 10fg zzhw（表壓）2022-6-8u3001036040.08120.9708 m/sRedum10200.0810.97086.51041.2340105管壁的相對粗糙/d=0.3/81=0.0037，查得=0.029(1) 吸入管路上的能量損失吸入管路上的能量損失infh2022-6-8管件、閥門的當(dāng)量長度為管件、閥門的當(dāng)量長度為：底閥底閥 (按旋啟式止回閥全開）：按旋啟式止回閥全開）：7.2 m；標(biāo)準(zhǔn)彎頭：；標(biāo)準(zhǔn)彎頭：2.8 m 進(jìn)口阻力系數(shù)進(jìn)口阻力系數(shù) =0.5hfinldu22ledu22Vu22lledVu22 (0.0291510

8、0.0810.5)0.970822 4.4534 (J/kg)2022-6-82022-6-82022-6-8(2) 排出管路上的能量損失排出管路上的能量損失hfout(lledV)u22outfhu3001036040.052 2.5478 m/sRedum8800.052.54786.51041.7247105管壁的相對粗糙度/d=0.3/50=0.006，查得=0.0335723.550 mm0.05 md 50 ml 2022-6-8管件、閥門的當(dāng)量長度分別為：全開的閘閥：全開的閘閥：0.38 m；全開的截止閥：；全開的截止閥：20 m; 三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭：三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭：1.83=5.4 m；出口阻力系數(shù)；出口阻力系數(shù) =1hfout(lledV)u22 (0.0335025.780.051)2.547822 157.2133 J/kg2022-6-82022-6-82022-6-82022-6-8(3) 管路系統(tǒng)的總能量損失管路系統(tǒng)的總能量損失:hfhfinhfout 4.4534157.2133161.6667 J/kgw98.1161.6667 259.7667 J/kg