通風(fēng)除塵與物料輸送【精品-】

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式*單擊此處編輯母版文本樣式第二級(jí)第三級(jí)第四級(jí)第五級(jí)通風(fēng)除塵與物料輸送高等職業(yè)教育糧油工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程主講教師：陳 革沈陽(yáng)師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院第一章 流體力學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 工程流體力學(xué)以流體為對(duì)象，主要研究流體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并把這些規(guī)律應(yīng)用到有關(guān)實(shí)際工程中去。涉及流體的工程技術(shù)很多，如水力電力，船舶航運(yùn)，流體輸送，糧食通風(fēng)除塵與氣力輸送等。第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 通風(fēng)除塵與氣力輸送屬于流體輸送，它是以空氣作為工作介質(zhì)，通過(guò)空氣的流動(dòng)將粉塵或粒狀物料輸送到指定地點(diǎn)。 由于通風(fēng)除塵與氣力輸送是借助空氣的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此，掌握必要的

2、工程流體力學(xué)基本知識(shí)，是我們研究通風(fēng)除塵與氣力輸送原理和設(shè)計(jì)、計(jì)算通風(fēng)除塵與氣力輸送系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 本章中心內(nèi)容是敘述工程流體力學(xué)基本知識(shí)，主要是空氣的物理性質(zhì)及運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 一、 流體及其空氣的物理性質(zhì) 流體力學(xué)主要研究流體的宏觀(guān)運(yùn)動(dòng)規(guī)律它把流體分成許多許多的分子集團(tuán)，它們之間沒(méi)有間隙，成為連續(xù)體。、流體通風(fēng)除塵與氣力輸送涉及的流體主要是空氣。 流體是液體和氣體的統(tǒng)稱(chēng)，由液體分子和氣體分子組成，分子之間有一定距離。第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 質(zhì)點(diǎn)的宏觀(guān)運(yùn)動(dòng)被看作是全部分子運(yùn)動(dòng)的平均效果，忽略單個(gè)分子的個(gè)別性，按連續(xù)質(zhì)點(diǎn)的概念所得出的結(jié)論與試驗(yàn)結(jié)果是很符合的。我們?cè)谕L(fēng)除塵與氣力輸送中所

3、接觸到的流體均可視為連續(xù)體。 連續(xù)性的假設(shè)，首先意味著流體在宏觀(guān)上質(zhì)點(diǎn)是連續(xù)的，其次還意味著質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程也是連續(xù)的 、流體一、 流體及其空氣的物理性質(zhì)第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 流體單位體積所具有流體徹底質(zhì)量稱(chēng)為密度，用符號(hào)表示。在均質(zhì)流體內(nèi)引用平均密度的概念，用符號(hào)表示： 密度對(duì)于非均質(zhì)流體，則必需用點(diǎn)密度來(lái)描述。指當(dāng)V0值的極限，即：一、 流體及其空氣的物理性質(zhì)第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 壓強(qiáng)和溫度對(duì)不可壓縮流體密度的影響很小 可以把流體密度看成是常數(shù)。 密度一、 流體及其空氣的物理性質(zhì)第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 重度流體單位體積內(nèi)所具有的流體重量，即：密度

4、與重度存在如下關(guān)系：=g 式中： g重力加速度，通常取9.81米/秒2一、 流體及其空氣的物理性質(zhì)第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 粘滯性流體在流動(dòng)過(guò)程中，流體內(nèi)部有相互約束的性質(zhì)流體的粘滯性試驗(yàn)證明流體粘滯性的存在：實(shí)驗(yàn)證明：內(nèi)摩擦力T的大小與流體種類(lèi)有關(guān)；與流體的接觸面積有關(guān)；與垂直于板的速度梯度成正比，一、 流體及其空氣的物理性質(zhì)第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 粘滯性式中：流體動(dòng)力粘性系數(shù)千克秒/米2；A流體的接觸面積米2； 流體在法線(xiàn)方向 的速度梯度。 牛頓內(nèi)摩擦定律：通常把單位面積上所具有的摩擦力稱(chēng)為摩擦應(yīng)力或切應(yīng)力：一、 流體及其空氣的物理性質(zhì)第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的

5、基本概念 粘滯性通常粘性系數(shù)與壓力的關(guān)系不大。液體的粘性系數(shù)隨溫度的增加而下降；氣體的粘性系數(shù)隨溫度而增加。粘性系數(shù)與溫度的關(guān)系： 必須指出： 在分析流體運(yùn)動(dòng)諸現(xiàn)象時(shí)運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)是非常重要的參數(shù)。但是當(dāng)比較各種不同流體的內(nèi)摩擦力時(shí)，運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)卻不能作為一項(xiàng)物理特征。一、 流體及其空氣的物理性質(zhì)第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 溫度溫度是標(biāo)志流體冷熱程度的參數(shù)。溫度越高，分子熱運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)盛，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速度則越大動(dòng)能也就越大。衡量溫度高低的標(biāo)準(zhǔn)尺子，稱(chēng)為溫度標(biāo)尺，簡(jiǎn)稱(chēng)溫標(biāo)。目前國(guó)際上通用的溫標(biāo)主要有兩種。 攝氏溫標(biāo)（t） 絕對(duì)溫標(biāo)（T）T=273+t K一、 流體及其空氣的物理性質(zhì)第一節(jié)

6、空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 壓強(qiáng) 壓強(qiáng)的大小可用垂直作用于管管壁單位面積上的壓力來(lái)表示，即：式中：P壓強(qiáng)牛頓；F垂直作用于管壁的合力牛頓；A管壁的總面積米。P=F/A一、 流體及其空氣的物理性質(zhì)第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 壓強(qiáng) 1帕=1/9.81千克/米2 壓強(qiáng)的單位通常有三種表示方法。第一種，用單位面積的壓力表示。第二種，用液柱高度表示。 用水銀柱（汞柱）高度表示： h=P/=10000/13600=0.736米水銀柱=736毫米水柱 用水柱高度表示： h=P/=10000/1000=1000毫米水柱一、 流體及其空氣的物理性質(zhì)第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 壓強(qiáng)第三種，

7、用大氣壓表示。1個(gè)物理大氣壓=10336千克/米2。1個(gè)工程大氣壓=10000千克/米2。標(biāo)準(zhǔn)空氣的密度=1.2千克/米3三種方法換算關(guān)系為： 1物理大氣壓=10336千克/米2=10336毫米水柱=760毫米汞柱 1工程大氣壓=10000千克/米2=10000毫米水柱 =736 毫米汞柱一、 流體及其空氣的物理性質(zhì)第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 壓強(qiáng) 工程上，壓強(qiáng)可按以下三種方法計(jì)算： 絕對(duì)壓強(qiáng)當(dāng)計(jì)算壓強(qiáng)以完全真空（P=0）為基準(zhǔn)算起，稱(chēng)絕對(duì)壓強(qiáng)，其值為正。 相對(duì)壓強(qiáng)當(dāng)計(jì)算壓強(qiáng)以當(dāng)?shù)卮髿鈮海≒a）為基準(zhǔn)算起時(shí)，稱(chēng)相對(duì)壓強(qiáng)或表壓。 真空度當(dāng)絕對(duì)壓強(qiáng)低于大氣壓強(qiáng)時(shí)，其大于大氣壓的數(shù)值稱(chēng)為真

8、空度。以液柱高度表示為：一、 流體及其空氣的物理性質(zhì)第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 壓強(qiáng) A點(diǎn)的壓強(qiáng)高于當(dāng)?shù)卮髿鈮?B點(diǎn)的壓強(qiáng)低于當(dāng)?shù)卮髿鈮阂弧?流體及其空氣的物理性質(zhì)第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 比容 單位重量的流體占有的容積，與重度的關(guān)系為：=1氣體的比容隨溫度和壓力變化。一、 流體及其空氣的物理性質(zhì)第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 、理想氣體狀態(tài)方程 理想氣體指一種假想的氣體，它的質(zhì)點(diǎn)是不占有容積的質(zhì)點(diǎn)；分子之間沒(méi)有內(nèi)聚力。 理想氣體狀態(tài)方程。即：P=RT 或：P/p=RT 式中： P絕對(duì)壓力（牛頓/米2）； 比容（米2/牛頓）； T熱力溫度（K開(kāi)爾文）； R氣體常數(shù)（

9、牛米/千克開(kāi)），對(duì)于空氣R=287牛米/千克開(kāi)。一、 流體及其空氣的物理性質(zhì)第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 二、與空氣流動(dòng)的有關(guān)概念充滿(mǎn)運(yùn)動(dòng)流體的空間稱(chēng)為流場(chǎng)。 表示流體運(yùn)動(dòng)特征的一切物理統(tǒng)稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)參數(shù)，如速度v、加速度a、密度p、壓力P和粘性力F等。 流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律：在流場(chǎng)中流體的運(yùn)動(dòng)參數(shù)隨時(shí)間及空間位置的分布和連續(xù)變化的規(guī)律。第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 、穩(wěn)定流與非穩(wěn)定流 如果流場(chǎng)中各點(diǎn)上流體的運(yùn)動(dòng)參數(shù)不隨時(shí)間而變化，這種流動(dòng)就稱(chēng)為穩(wěn)定流。如果運(yùn)動(dòng)參數(shù)不隨時(shí)間而變化，這種流動(dòng)就稱(chēng)為非穩(wěn)定流。穩(wěn)定流： 非穩(wěn)定流：二、與空氣流動(dòng)的有關(guān)概念第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 、穩(wěn)

10、定流與非穩(wěn)定流二、與空氣流動(dòng)的有關(guān)概念第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 跡線(xiàn)與流線(xiàn) 跡線(xiàn)： 流場(chǎng)中流體質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的軌跡稱(chēng)為跡線(xiàn)。 流線(xiàn)： 流場(chǎng)中某一瞬時(shí)的一條空間曲線(xiàn)，在該線(xiàn)上各點(diǎn)的流體質(zhì)點(diǎn)所具有的速度方向與該點(diǎn)的切線(xiàn)方向重合。二、與空氣流動(dòng)的有關(guān)概念第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 流管與流束 流管 流場(chǎng)中畫(huà)一條封閉的曲線(xiàn)。經(jīng)過(guò)曲線(xiàn)的每一點(diǎn)作流線(xiàn)由這些流線(xiàn)所圍成的管子。 非穩(wěn)定流時(shí)流管形狀隨時(shí)間變化；穩(wěn)定流時(shí)流管不隨時(shí)間而變化。 流束 充滿(mǎn)在流管中的運(yùn)動(dòng)流體（即流管內(nèi)流線(xiàn)的總體）稱(chēng)為流束。 斷面無(wú)限小的流束稱(chēng)為微小流束。 二、與空氣流動(dòng)的有關(guān)概念第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的

11、基本概念 流管與流束 總流 無(wú)數(shù)微小流束的總和稱(chēng)為總流，如水管及風(fēng)管中水流和氣流的總體。二、與空氣流動(dòng)的有關(guān)概念第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 有效斷面、流量與平均流速 有效斷面微小流束或總流各流線(xiàn)相垂直的橫斷面，用d A或A表示.。 在實(shí)際運(yùn)用上對(duì)于流 線(xiàn)呈平行直線(xiàn)的情況下，有效斷面可以定義為：與流體運(yùn)動(dòng)方向垂直的橫斷面。二、與空氣流動(dòng)的有關(guān)概念第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 有效斷面、流量與平均流速流量 單位時(shí)間內(nèi)流體流經(jīng)有效斷面的流體量稱(chēng)為流量。流量通常用流體的體積、質(zhì)量或重量來(lái)表示：G=Q牛頓/秒M=/gQ=Q千克/秒Q=G/=M/米3/秒二、與空氣流動(dòng)的有關(guān)概念第一節(jié)空氣

12、的基本特性及流動(dòng)的基本概念 有效斷面、流量與平均流速流量 微小流束： d Q=vd A 總流：二、與空氣流動(dòng)的有關(guān)概念第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 有效斷面、流量與平均流速 平均流速V 工程上所指的管道中的平均流速，就是這個(gè)斷面上的平均流速V。平均流速就是指流量與有效斷面面積的比值。二、與空氣流動(dòng)的有關(guān)概念第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 在研究流體流動(dòng)時(shí)，同樣認(rèn)為流體是連續(xù)地充滿(mǎn)它所占據(jù)的空間，這就是流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)性條件。 根據(jù)質(zhì)量守恒定律： 對(duì)于空間固定的封閉曲面，非穩(wěn)定流時(shí)流入的流體質(zhì)量與流出的流體質(zhì)量之差，應(yīng)等于封閉曲面內(nèi)流體質(zhì)量的變化量。 對(duì)于空間固定的封閉曲面，穩(wěn)定流時(shí)

13、流入的流體質(zhì)量必然等于流出的流體的質(zhì)量。數(shù)學(xué)形式表達(dá)連續(xù)性方程。二、與空氣流動(dòng)的有關(guān)概念第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 三、連續(xù)性方程 一元微小流束穩(wěn)定流的連續(xù)性方程dM=1v1dA1dt-2v2dA2dt第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 一元微小流束穩(wěn)定流的連續(xù)性方程 dM=1v1dA1dt-2v2dA2dt1v1dA1=2v2dA2 三、連續(xù)性方程第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 、一元總流穩(wěn)定連續(xù)性方程積分，就可得到可壓縮流體總流的連續(xù)性方程，即：說(shuō)明了可壓縮流體穩(wěn)定流時(shí)，沿流程的質(zhì)量流量保持不變。 三、連續(xù)性方程第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 、一元總流穩(wěn)定連續(xù)性方

14、程 對(duì)不可壓縮流體，為常數(shù)，則公式可簡(jiǎn)化為： Q1=Q2 V1A1=V2A2 V1/V2=A2/A1 一元總流在穩(wěn)定流時(shí)，沿流程體積流量為一常值，各有效斷面平均流速與有效斷面面積成反比。三、連續(xù)性方程第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 四、空氣流動(dòng)的能量方程（伯努利方程）現(xiàn)象表明：截面大的地方流速小，壓力大，截面小的地方流速大，壓力小。第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 理想流體流動(dòng)時(shí)沒(méi)有流動(dòng)阻力，因而也沒(méi)有能量損耗；流體流動(dòng)時(shí)能量的增量就等于外力所做的功W，即：E=W。所以： P1V-P2V=（1/2mv22+mgz2）-（1/2mv12+mgz1）即 P1V+1/2mv12+mgz1=

15、P2V+1/2mv22+mgz2 對(duì)于任意一個(gè)截面均有： PV+1/2mv2+mgz=常數(shù)式中：PV是體積為V的流體所具有的靜壓能。四、空氣流動(dòng)的能量方程（伯努利方程）第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 上式方程式表明： 理想流體在穩(wěn)態(tài)流動(dòng)過(guò)程中，其動(dòng)能、位能、靜壓力之和為一常數(shù)，也就是說(shuō)三者之間只會(huì)相互轉(zhuǎn)換，而總能量保持不變。 由于空氣的值都很小，位能項(xiàng)與其它二項(xiàng)相比則可忽略不計(jì)。因此，對(duì)于空氣的能量方程可寫(xiě)成： PV+1/2mv2=常數(shù)方程兩邊同時(shí)除以V，則得：P+1/2v2=常數(shù)四、空氣流動(dòng)的能量方程（伯努利方程）第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 若以符號(hào)H全、H靜、H動(dòng)表示，則有

16、： H全=H靜+H動(dòng)=常數(shù) 當(dāng)空氣在沒(méi)有支管的管道中流動(dòng)時(shí)，對(duì)于任意兩個(gè)截面，以相對(duì)壓力表示的伯努利方程可寫(xiě)成： H靜1+H動(dòng)1=H靜2+H動(dòng)2四、空氣流動(dòng)的能量方程（伯努利方程）第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 應(yīng)用以上伯努利方程時(shí)，必須滿(mǎn)足以下條件： 不可壓縮理想流體在管道內(nèi)作穩(wěn)態(tài)流動(dòng)； 流動(dòng)系統(tǒng)中，在所討論的二個(gè)截面間沒(méi)有能量加入或輸出； 在列方程的兩截面間沿程流量不變，即沒(méi)有支管； 截面上速度均勻，流體處于均勻流段。在速度發(fā)生急變的截面 上，不能應(yīng)用該方程。四、空氣流動(dòng)的能量方程（伯努利方程）第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 實(shí)際上空氣是有粘性的，流動(dòng)時(shí)將由于流體的內(nèi)摩擦作用而

17、產(chǎn)生能量損失，若空氣的能量損耗用H損1-2表示，根據(jù)能量守恒定律，則應(yīng)有： H靜1+H動(dòng)1=H靜2+H動(dòng)2+H損1-2 或： H全1=H全2+ H損1-2 這種能量損失表現(xiàn)為壓力的變化，也叫壓力損失。 由公式可得，風(fēng)管內(nèi)任意兩截面間的壓力損失等于該兩截面處的全壓力之差，即： H損1-2=H全1H全2四、空氣流動(dòng)的能量方程（伯努利方程）第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 當(dāng)有外功加入系統(tǒng)時(shí)，例如在包括通風(fēng)機(jī)在內(nèi)的通風(fēng)管道的兩截面間列能量守恒方程，此時(shí)，應(yīng)將輸入的單位能量項(xiàng)H風(fēng)機(jī)加在方程的左方：H靜1+H動(dòng)1+H風(fēng)機(jī)=H靜2+H動(dòng)2+H損1-2式中：H風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī)供給的能量；H損1-2兩截面間的能

18、量損失。四、空氣流動(dòng)的能量方程（伯努利方程）第一節(jié)空氣的基本特性及流動(dòng)的基本概念 第一章 空氣在管道中流動(dòng)的基本規(guī)律 第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 能量損失一般有兩種表示方法： 流體阻力是造成能量損失的原因。 產(chǎn)生阻力的內(nèi)因是流體的粘性和慣性，外因是固體壁面對(duì)流體的阻滯作用和擾動(dòng)作用。通常用單位重量流體的能量損失（或稱(chēng)水頭損失）h1來(lái)表示，用液柱高度來(lái)量度；用液柱高度來(lái)量度；對(duì)于氣體，則常用單位體積流體的能量損失（或稱(chēng)壓力損失）H損來(lái)表示，用壓力來(lái)量度。它們之間的關(guān)系為：H損=h1一、 能量損失的兩種形式：能量損失分為兩類(lèi)：沿程損失和局部損失。沿程阻力

19、和沿程損失 在邊壁沿程不變的管段上，流速基本上是沿程不變的，流動(dòng)阻力只有沿程不變的切應(yīng)力，稱(chēng)為沿程阻力?？朔爻套枇σ鸬哪芰繐p失，稱(chēng)為沿程損失，用h f（或H f）表示。第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 局部阻力和局部損失 在邊界急劇變化的區(qū)域，由于出現(xiàn)了漩渦區(qū)和速度分布的變化，流動(dòng)阻力大大增加，形成比較集中的能量損失。這種阻力稱(chēng)為局部阻力，相應(yīng)的能量損失稱(chēng)為局部損失，用hj（或Hj）表示。 能量損失的計(jì)算公式工程上常用的能量損失計(jì)算公式為：1沿程水頭損失： 整個(gè)管路的能量損失等于各管段的沿程損失和所有局部損失的總和，即： hL=hf+hj一、 能量損失的兩種形式：第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)

20、的基本方程 2局部水頭損失：寫(xiě)成壓力損失的形式，則為： 式中： L管長(zhǎng) 米； d管徑 米； V斷面平均流速米/秒； 沿程阻力系數(shù)（無(wú)因次參數(shù)）； 局部阻力系數(shù)（無(wú)因次參數(shù)）。一、 能量損失的兩種形式：第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 二、 層流、紊流和雷諾實(shí)驗(yàn)實(shí)際流體運(yùn)動(dòng)存在著兩種不同的狀態(tài)，即層流和紊流。這兩種流動(dòng)狀態(tài)的沿程損失規(guī)律大不相同。 雷諾實(shí)驗(yàn) 第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 液體沿管軸方向流動(dòng)時(shí)，流束之間或流體層與層之間彼此不相混雜，質(zhì)點(diǎn)沒(méi)有徑向的運(yùn)動(dòng)，都保持各自的流線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。這種流動(dòng)狀態(tài)，稱(chēng)為層流運(yùn)動(dòng)。 管中流速再稍增加，或有其它外部干擾振動(dòng)，則有色液體將破裂、混雜成為一種紊

21、亂狀態(tài)。這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，稱(chēng)為紊流運(yùn)動(dòng)二、 層流、紊流和雷諾實(shí)驗(yàn)第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 雷諾和其它學(xué)者的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)，若這四個(gè)物理量寫(xiě)成無(wú)因次數(shù)： 則流動(dòng)是紊流；則流動(dòng)是層流。二、 層流、紊流和雷諾實(shí)驗(yàn)第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 研究非圓形斷面或在流體中運(yùn)動(dòng)的物體時(shí)，式中的d應(yīng)以其相應(yīng)的特征尺寸代替。能夠綜合反映斷面水力特性的量是水力半徑R；它被定義為 其中A為有效斷面面積（米2）。X稱(chēng)為濕周（米），指在有效斷面A上，流體與固體邊界的接觸長(zhǎng)度，下圖為幾種濕周的例子。二、 層流、紊流和雷諾實(shí)驗(yàn)第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 對(duì)于圓形管道，其水力半徑R為： R=1/4d2/

22、d=d/4 或?qū)懗桑篸=4R 以d當(dāng)表示，即d=4R=d當(dāng)。 在通風(fēng)工程中，除圓斷面管道外，常見(jiàn)的還有矩形斷面管道，其相應(yīng)的d當(dāng)為： d當(dāng)=4R=4ab/2（a+b）=2ab/（a+b） 二、 層流、紊流和雷諾實(shí)驗(yàn)第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 流態(tài)分析 層流和紊流的根本區(qū)別在于層流各流層間互不摻混，只存在粘性引起的摩擦阻力；紊流則有大小不等的渦流動(dòng)蕩于各流層之間，除了粘性阻力，還存在著由于質(zhì)點(diǎn)摻混、互相碰撞所造成的慣性阻力。因此，紊流阻力比層流阻力大得多。 雷諾數(shù)之所以能判別流態(tài)，正是因?yàn)樗从沉藨T性力和粘性力的對(duì)比關(guān)系。因此，當(dāng)管中流體流動(dòng)的雷諾數(shù)小于2320時(shí)，其粘性起主導(dǎo)作用，層流

23、穩(wěn)定。當(dāng)雷諾數(shù)大于2320時(shí)，在流動(dòng)核心部分的慣性力克服了粘性力的阻滯而產(chǎn)生渦流，摻混現(xiàn)象出現(xiàn)，層流向紊流轉(zhuǎn)化。二、 層流、紊流和雷諾實(shí)驗(yàn)第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 三、單位摩阻R及沿程阻力的計(jì)算 每米長(zhǎng)管道所具有的沿程摩擦阻力損失稱(chēng)為單位摩阻，以R表示。 圓管的沿程摩擦阻力：對(duì)于每米長(zhǎng)的圓管，其單位摩阻為：R=/dH動(dòng) 代入公式得： Hm=RL 圓管的單位摩阻R的數(shù)值可從附錄中查找。第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 矩形直長(zhǎng)管道的沿程摩擦阻力： 求矩形管道中的摩擦阻力時(shí)，最方便的方法是利用當(dāng)量直徑來(lái)計(jì)算。 在計(jì)算中，不必自行計(jì)算摩擦阻力系數(shù)，根據(jù)流速v和流速當(dāng)量直徑d當(dāng)可直接求出單

24、位摩阻R，上述數(shù)字均可通過(guò)查表取得。 三、單位摩阻R及沿程阻力的計(jì)算第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 四、局部阻力的計(jì)算 局部阻力的分類(lèi) 1流向改變 流速改變方向 第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 、局部阻力的計(jì)算1突然擴(kuò)大圓管的局部阻力計(jì)算：（1）流體斷面1-1上的總壓力。 P1=p1F1 P2=p2F2（2）流體漩渦區(qū)上的作用力。 P0=p1（F2-F1）（3）流體段本身的重量。 G=F2L外力在水平方向的合力為： P=P1-P2+P0=p1F1-p2F2+p1（F2-F1）=（p1-p2）F2 四、局部阻力的計(jì)算第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 、局部阻力的計(jì)算1突然擴(kuò)大圓管的局部

25、阻力計(jì)算：又根據(jù)伯努利方程式（若流體為空氣時(shí)）：四、局部阻力的計(jì)算第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 、局部阻力的計(jì)算1突然擴(kuò)大圓管的局部阻力計(jì)算：令：稱(chēng)為局部阻力系數(shù)，則有： 四、局部阻力的計(jì)算第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 2局部阻力損失的計(jì)算公式（普遍式） 從定性上分析，由于引起局部阻力損失的原因是一致的，即流速的變化均伴隨渦流的產(chǎn)生。因此可以用同一形式來(lái)表達(dá)，只是局部阻力系數(shù)不同而已，因此，確定任何局部阻力損失的普遍公式，可以寫(xiě)成： 式中的局部阻力系數(shù)，取決于局部阻力構(gòu)件的幾何形狀，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。 局部阻力損失是集中產(chǎn)生的，常?？梢酝ㄟ^(guò)改變管道的幾何形狀使之減弱或加強(qiáng)。減小局部阻

26、力的途徑是避免產(chǎn)生渦流區(qū)和質(zhì)點(diǎn)的撞擊。四、局部阻力的計(jì)算第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 常用管件及其局部阻力 1彎頭 （1）彎頭的規(guī)格1）D彎頭的直徑毫米2）彎頭的轉(zhuǎn)向角度3）R彎頭的曲率半徑，通常以管徑D的倍數(shù)來(lái)表示。四、局部阻力的計(jì)算第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 常用管件及其局部阻力 1彎頭 在除塵風(fēng)網(wǎng)中，彎頭的曲率半徑R可在（1-2）D的范圍內(nèi)選擇。 在氣力輸送裝置中，彎頭的曲率半徑R在（6-10）D為宜。彎頭的節(jié)數(shù)不宜過(guò)多，一般每節(jié)不大于（15-180），但D或R較大時(shí)，節(jié)數(shù)需適當(dāng)增多。（2）彎頭局部阻力的計(jì)算四、局部阻力的計(jì)算第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 常用管件及其

27、局部阻力 2三通 三通是匯合和分開(kāi)氣流的一種管件。四、局部阻力的計(jì)算第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 常用管件及其局部阻力 2三通（1）三通的規(guī)格 三通的直管直徑D直、支管直徑D支、總管直徑D總以及支管和直管的中心夾角。四、局部阻力的計(jì)算第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 對(duì)空氣而言，匯合氣流的三通稱(chēng)吸氣三通，分開(kāi)氣流的三通稱(chēng)壓氣三通。 根據(jù)管網(wǎng)的需要，常用中心夾角為300-450的三通。 三通的阻力取決于兩股氣流合并的角度及直流與支流的直徑比（D直/D支）、支流與直流的速度比（V支/V直）。 常用管件及其局部阻力 2三通（2）三通的直管和支管的局部阻力計(jì)算： H直=直H動(dòng)直 H支=支H動(dòng)支

28、 式中：直、支直管和彎管的阻力系數(shù)四、局部阻力的計(jì)算第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 常用管件及其局部阻力 3進(jìn)口收縮管等異形管件的局部阻力四、局部阻力的計(jì)算第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 4匯集管 在工程上，常遇到多點(diǎn)進(jìn)風(fēng)且吸風(fēng)量相同、進(jìn)風(fēng)口距離相等的較長(zhǎng)圓錐形匯集管的阻力計(jì)算，可近似按照下列公式計(jì)算：H=2R大L 千克/米2式中：R大按匯集管大頭直徑和流量計(jì)算的單位摩阻；L圓錐形管的長(zhǎng)度。四、局部阻力的計(jì)算第二節(jié)空氣在管道中流動(dòng)時(shí)的基本方程 第一章 空氣在管道中流動(dòng)的基本規(guī)律第三節(jié) 流動(dòng)阻力和能量損失 第三節(jié) 流動(dòng)阻力和能量損失 為了檢查通風(fēng)或氣力輸送管路中的運(yùn)轉(zhuǎn)操作狀態(tài)，校核系統(tǒng)中

29、各個(gè)部分的阻力以及進(jìn)行必要的調(diào)整，常需測(cè)定管路中的氣流壓力、速度以及流量。因此，了解和正確地使用各種常用測(cè)量?jī)x器是十分重要的。 U形管液柱壓力計(jì) U形管液柱壓力計(jì)又稱(chēng)U形壓力計(jì)，U形管二側(cè)指示液所在的刻度，相加后即可得到二側(cè)液柱的高度差。一、常用測(cè)量?jī)x器及其使用 使用時(shí)，U形玻璃管應(yīng)垂直放置，兩管中指示液體置于刻度零點(diǎn)。 若需測(cè)量管道中某點(diǎn)的表壓時(shí)，只需將U形管的一端用軟管與測(cè)壓點(diǎn)處的測(cè)壓管相接，另一端由于與大氣相通，所以讀取的兩側(cè)液柱差h即為管道內(nèi)相對(duì)于大氣壓力的表壓值。如指示液為水，測(cè)得的高度以毫米計(jì)，則所示壓力單位即為常用的毫米水柱。 若和畢托管配合使用，將U形管的一端與畢托管的任一測(cè)壓

30、口相連，另一端與大氣相通則可分別測(cè)得靜壓和全壓值，并可據(jù)此算得氣流速度。第三節(jié) 流動(dòng)阻力和能量損失 一、常用測(cè)量?jī)x器及其使用 單管壓力計(jì) 單管壓力計(jì)又稱(chēng)杯柱壓力計(jì)，結(jié)構(gòu)如圖所示。由于壓力計(jì)的另一端敞開(kāi)于大氣中，所以測(cè)得的壓力為相對(duì)于大氣壓的表壓值。單管壓力計(jì)的特點(diǎn)是只需要讀取玻璃管中的高度，因而使用方便。第三節(jié) 流動(dòng)阻力和能量損失 一、常用測(cè)量?jī)x器及其使用 斜管壓力計(jì) 斜管壓力計(jì)又稱(chēng)傾斜微壓計(jì)。是一種用以測(cè)量較小壓差，精度較高的測(cè)壓儀器。其柱形玻璃管的角度可以調(diào)節(jié)。測(cè)量正壓時(shí)，測(cè)壓點(diǎn)與杯形容器頂端連接；測(cè)量負(fù)壓時(shí)，測(cè)壓點(diǎn)則與斜管相連。另一端通大氣。 傾斜玻璃管內(nèi)的液面可由玻璃管旁的標(biāo)尺讀出。

31、壓力與液柱長(zhǎng)度l之間的關(guān)系為： P=gh=glsin=lk 式中： 指示液的高度； k壓力計(jì)常數(shù)。第三節(jié) 流動(dòng)阻力和能量損失 一、常用測(cè)量?jī)x器及其使用 畢托管 畢托管是一種感受和傳導(dǎo)氣流壓力的儀器。常用畢托管的結(jié)構(gòu)如圖所示。 使用時(shí)： 將尾部的兩根細(xì)管通過(guò)軟管接在U形壓力計(jì)或微形壓力計(jì)的接口上，即可測(cè)得動(dòng)壓值勤； 壓力計(jì)僅與B管道相接則可測(cè)得全壓力。第三節(jié) 流動(dòng)阻力和能量損失 一、常用測(cè)量?jī)x器及其使用 畢托管畢托管的外形有很多種，如有錐形頭、圓形頭、橢圓桿、圓形桿等，它們的靜壓孔開(kāi)設(shè)位置各不相同，但原理相同。需要注意的是，畢托管應(yīng)放置在氣流流動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定的地區(qū)，即遠(yuǎn)離彎頭、三通、閥門(mén)等管件的直長(zhǎng)

32、風(fēng)管部分，以避免渦流對(duì)測(cè)量精度所帶來(lái)的影響。第三節(jié) 流動(dòng)阻力和能量損失 一、常用測(cè)量?jī)x器及其使用 選擇合適的測(cè)試截面 測(cè)點(diǎn)應(yīng)離開(kāi)設(shè)備足夠距離，且在直長(zhǎng)管道部分。 通常，離上游管件的距離應(yīng)大于4-5倍的管道直徑，離下游管件的距離應(yīng)大于2倍管徑。若風(fēng)管的直長(zhǎng)部分較短，測(cè)點(diǎn)則應(yīng)偏近氣流下游方向的管件。二、測(cè)試方法第三節(jié) 流動(dòng)阻力和能量損失 合理確定截面上的測(cè)點(diǎn) 對(duì)于圓形截面管道，如圖所示，可將其劃分成幾個(gè)等面積的同心圓環(huán)，測(cè)點(diǎn)則定于等到分圓環(huán)截面的中心線(xiàn)與管直徑的交點(diǎn)處，令各點(diǎn)劃線(xiàn)相對(duì)圓心的距離為rI，管道半徑為R，圓截面積為A，則有：二、測(cè)試方法第三節(jié) 流動(dòng)阻力和能量損失 由圖可知： 合理確定截面

33、上的測(cè)點(diǎn) 對(duì)于氣流速度呈軸對(duì)稱(chēng)分布的直長(zhǎng)風(fēng)管，第個(gè)圓環(huán)上的測(cè)點(diǎn)只需按軸對(duì)稱(chēng)分布選取二點(diǎn)，如管件后直長(zhǎng)圓管段較短，截面上氣流速度分布不再有軸對(duì)稱(chēng)性，或?qū)τ诖笾睆焦艿溃總€(gè)圓環(huán)上的測(cè)點(diǎn)數(shù)可分布在互相垂直的二條直徑上，如圖中點(diǎn)1、2、3、4。二、測(cè)試方法第三節(jié) 流動(dòng)阻力和能量損失 準(zhǔn)確讀取壓力計(jì)的讀數(shù) 工程實(shí)踐證明，用U形壓力計(jì)測(cè)量壓力時(shí)，即使在穩(wěn)態(tài)操作下一步，由于氣流的瞬息波動(dòng)，U形管中的液柱高度通常會(huì)隨之作小幅度的上下跳動(dòng)，致使讀數(shù)困難。 采用組合液測(cè)壓計(jì)則可測(cè)得同一瞬間的三個(gè)壓力值，有效地解決了上述困難。二、測(cè)試方法第三節(jié) 流動(dòng)阻力和能量損失 、數(shù)據(jù)處理 根據(jù)上述方法得到的幾個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)值后，則可

34、按下列公式求得平均數(shù)： 在測(cè)定動(dòng)壓時(shí)，有時(shí)會(huì)碰到某些測(cè)點(diǎn)的讀數(shù)出現(xiàn)零值或負(fù)值的情況，這是由于氣流很不穩(wěn)定而出現(xiàn)旋渦所產(chǎn)生的。在上式計(jì)算平均動(dòng)壓時(shí)，應(yīng)將負(fù)值當(dāng)作零計(jì)算，測(cè)點(diǎn)數(shù)n仍包括該測(cè)點(diǎn)在內(nèi)。二、測(cè)試方法第三節(jié) 流動(dòng)阻力和能量損失 47beilosvzCFJMQTW#%(037adhkoruyBFILPSWZ$(+369dgknquxBEHLOSVY$*+259cgjmqtwADHKNRUY!&-158bfimpswzDGJNQUX#&)147beilosvzCFJMPTW#%(037adhkoruyBFILPSWZ$(+369dgknquxBEHLOSVY$*+259cfjmqtwADHKN

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