化工原理第一章課件

第一章流體流動1第一章1要求：1.掌握流體靜力學(xué)基本方程式及應(yīng)用；2.掌握連續(xù)性方程及應(yīng)用；3.掌握柏努利方程式及應(yīng)用；4.掌握流動阻力的計算；5.掌握管路計算。2要求：1.掌握流體靜力學(xué)基本方程式及應(yīng)用；2重點：1.柏努利方程式及應(yīng)用；2.流動阻力的計算；3.管路計算。3重點：1.柏努利方程式及應(yīng)用；3流體：液體和氣體統(tǒng)稱為流體。

在研究流體流動時，通常將流體視為由無數(shù)分子集團(tuán)所組成的連續(xù)介質(zhì)，每個分子集團(tuán)稱為質(zhì)點。4流體：液體和氣體統(tǒng)稱為流體。4

流體的特征是具有流動性。流體在流動過程中具有一定的規(guī)律性，這些規(guī)律對化工生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)作用，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）流體的輸送管徑的確定、輸送設(shè)備的負(fù)荷；（2）壓強(qiáng)、流速和流量的測量為儀表測量提供依據(jù)；（3）為強(qiáng)化設(shè)備提供適宜的流動條件設(shè)備的操作效率與流體流動狀況有密切關(guān)系。5流體的特征是具有流動性。流體在流動過程中具有一定的規(guī)律性1.1流體的物理性質(zhì)1.1.1流體的密度1.定義：單位體積流體所具有的質(zhì)量，kg/m3。2.求?。?1)一般可在物理化學(xué)手冊或有關(guān)資料中查得，教材附錄中也列出某些常見氣體和液體的密度。61.1流體的物理性質(zhì)1.1.1流體的密度1.定義：單位體(2)對理想氣體，其密度與壓強(qiáng)和溫度有關(guān)。當(dāng)實際狀態(tài)與手冊中標(biāo)明的狀態(tài)不一致時，需校正。實際上理想氣體的密度可按下式計算：7(2)對理想氣體，其密度與壓強(qiáng)和溫度有關(guān)。當(dāng)實際狀態(tài)與手冊中(3)對混合物的平均密度還需通過以下公式計算：Ａ、Ｂ：純組份A、B的密度，kg/m3；xwA、xwB：A、B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；xVA、xVB：A、B的體積分?jǐn)?shù)；yA、yB：A、B的摩爾分?jǐn)?shù)。8(3)對混合物的平均密度還需通過以下公式計算：Ａ、Ｂ：1.1.2流體的粘度1.牛頓粘性定律

流體在管內(nèi)流動時，其速度分布規(guī)律為：靠近管中心的速度較大，靠近管壁的速度較?。▽嶒灴沈炞C）。91.1.2流體的粘度1.牛頓粘性定律9

流體在圓管內(nèi)流動時，在一定的條件下可視為被分割成無數(shù)層極薄的圓筒，一層套一層，每層稱流體層，流體層上各質(zhì)點的速度相等。

10流體在圓管內(nèi)流動時，在一定的條件下可視為被分割成無數(shù)層相鄰兩層中靠近管中心的速度較大，靠近管壁的速度較小。前者對后者起帶動作用，后者對前者起拖曳作用，相鄰流體層之間的這種相互作用稱內(nèi)摩擦力。帶動作用是由流體靜壓力所產(chǎn)生的，而拖曳作用是由流體內(nèi)在的一種抗拒向前運(yùn)動的特性所產(chǎn)生的，這種特性稱粘性。

粘性是內(nèi)摩擦力產(chǎn)生的原因，內(nèi)摩擦力是粘性的表現(xiàn)。流體在流動時的內(nèi)摩擦力是流動阻力產(chǎn)生的依據(jù)。11相鄰兩層中靠近管中心的速度較大，靠近管壁的速度流體在流動時的內(nèi)摩擦力大小與哪些因素有關(guān)？12流體在流動時的內(nèi)摩擦力大小與哪些因素有關(guān)？121313流體在平板間流動時，實驗證明：流體在管內(nèi)流動時：牛頓粘性定律14流體在平板間流動時，實驗證明：流體在管內(nèi)流動時：牛頓粘性定律牛頓型流體：服從牛頓粘性定律的流體，包括全部氣體與大部分液體。非牛頓型流體：不服從牛頓粘性定律的流體，包括稠厚液體或懸浮液。15牛頓型流體：服從牛頓粘性定律的流體，包括全部氣體與大部分液體2.流體的粘度2）物理意義

促使流動產(chǎn)生單位速度梯度的剪應(yīng)力。因此，粘度是流體運(yùn)動時的特性。1）定義162.流體的粘度2）物理意義1）定義163）求?。翰槭謨?，或?qū)嶒灉y定?；旌衔锏恼扯炔荒馨唇M分疊加計算，只能用專門的經(jīng)驗公式估計。173）求?。?74）影響因素：溫度：液體的粘度隨溫度升高而減小，氣體的粘度則隨溫度升高而增大。壓強(qiáng)：壓強(qiáng)變化時，液體的粘度基本不變，氣體的粘度隨壓強(qiáng)增加而增加得很少，只有在極高或極低的壓強(qiáng)下，才考慮壓強(qiáng)對氣體粘度的影響。184）影響因素：185）粘度的單位：P（泊）=g/(cm﹒s)1P=100cP（厘泊）1Pa﹒s=10P=1000cP195）粘度的單位：P（泊）=g/(cm﹒s)193.理想流體黏度為零的流體。嚴(yán)格講：在流動過程中，流動阻力為零的流體。203.理想流體201.2.1靜止流體的壓力

1.定義：2.單位：Pa（帕斯卡，SI制）,atm（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）,某流體柱高度,kgf/cm2(工程大氣壓),bar（巴）等1.2流體靜力學(xué)基本方程式211.2.1靜止流體的壓力1.定義：2.單位：Pa（帕斯卡其之間換算關(guān)系為：1atm=760mmHg=1.0133×105Pa=1.033kgf/cm2=10.33mH2O=1.0133bar22其之間換算關(guān)系為：1atm=760mmHg223.表示方法絕對壓強(qiáng)：以絕對零壓作起點計算的壓強(qiáng)，是流體的真實壓強(qiáng)；表壓強(qiáng)：絕對壓強(qiáng)比大氣壓強(qiáng)高出的數(shù)值；真空度：絕對壓強(qiáng)低于大氣壓強(qiáng)的數(shù)值。233.表示方法23換算關(guān)系：表壓強(qiáng)=絕對壓強(qiáng)－大氣壓強(qiáng)真空度=大氣壓強(qiáng)－絕對壓強(qiáng)例1-2（P17）24換算關(guān)系：例1-2（P17）24例1-2：在蘭州操作的苯乙烯真空蒸餾塔塔頂真空表讀數(shù)為80kPa，在天津操作時，真空表讀數(shù)應(yīng)為多少？已知蘭州地區(qū)的平均大氣壓85.3kPa，天津地區(qū)為101.33kPa。解：維持操作的正常進(jìn)行，應(yīng)保持相同的絕對壓，根據(jù)蘭州地區(qū)的壓強(qiáng)條件，可求得操作時的絕對壓。

絕對壓=大氣壓-真空度=85300–80000=5300[Pa]

真空度=大氣壓-絕對壓=101330-5300=96030[Pa]25例1-2：在蘭州操作的苯乙烯真空蒸餾塔塔頂真空表讀數(shù)為80k1.2.2流體靜力學(xué)基本方程式1.內(nèi)容描述靜止流體內(nèi)部壓力（壓強(qiáng)）變化規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。流體靜力學(xué)基本方程式的推導(dǎo)（自學(xué)）261.2.2流體靜力學(xué)基本方程式1.內(nèi)容流體靜力學(xué)基本方程使用條件：靜止的同一種連續(xù)的流體；流體密度恒定。27使用條件：271）當(dāng)容器液面上方的壓強(qiáng)一定時，靜止液體內(nèi)部任一點壓強(qiáng)p的大小與液體本身的密度ρ和該點距液面的深度h有關(guān)。因此，在靜止的、連續(xù)的同一液體內(nèi)，處于同一水平面上各點的壓強(qiáng)都相等。由流體靜力學(xué)基本方程式可得到以下結(jié)論：281）當(dāng)容器液面上方的壓強(qiáng)一定時，靜止液體內(nèi)部任一點壓強(qiáng)p2）當(dāng)液面上方的壓強(qiáng)p0

改變時，液體內(nèi)部各點的壓強(qiáng)p也發(fā)生同樣大小的改變。3）式p=p0

+gh可該寫為：(p－p0)/g=h，說明壓強(qiáng)差的大小可以用一定高度的液柱表示，但必須標(biāo)明是何種液體液柱。292）當(dāng)液面上方的壓強(qiáng)p0改變時，液體內(nèi)部各點的壓強(qiáng)pPA=PA′PB=PB′PC=PC′3.當(dāng)細(xì)管水位下降到多高時,槽內(nèi)水將放凈?1=800kg/m3

2=1000kg/m3

H1=0.7mH2=0.6m例題:1.判斷下面各式是否成立2.細(xì)管液面高度hh30PA=PA′PB=PB′PC=PC′3.當(dāng)細(xì)管水解:利用等壓面原理求解PA=PA’PB=PB’3.

2gh’=1gH1h’=0.56m2.2gh+p0=1gH1+2gH2+p0h=H2+H1ρ1/ρ2h=1.16m31解:利用等壓面原理求解PA=PA’3.2g1.2.3流體靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用1.壓強(qiáng)與壓強(qiáng)差的測量測量壓強(qiáng)的儀表種類很多，其中以流體靜力學(xué)基本方程式為依據(jù)的測壓儀器稱液柱壓差計，它可測量流體的壓強(qiáng)或壓強(qiáng)差，其中較典型的有下述兩種。321.2.3流體靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用1.壓強(qiáng)與壓強(qiáng)差的測1)U管壓差計指示液要與被測流體不互溶，不起化學(xué)反應(yīng)，且其密度應(yīng)大于被測流體。331)U管壓差計33A：指示液；B：待測液體。34A：指示液；B：待測液體。3435352.傾斜液柱壓差計R1=R/sinR=R1sin362.傾斜液柱壓差計R1=R/sin363.微差壓差計—放大讀數(shù)特點：（1）內(nèi)裝兩種密度相近且不互溶的指示劑；（2）U型管兩臂各裝擴(kuò)大室（水庫）。P1-P2=（a-c）Rg373.微差壓差計—放大讀數(shù)特點：37例1-4（P21）例1-638例1-4（P21）382.液位的測量392.液位的測量393.液封高度的計算化工生產(chǎn)中一些設(shè)備需要液封，液封高度的確定就是根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程式來計算的。403.液封高度的計算4041411.3

流體流動的基本方程1.3.1流量與流速1.流量單位時間內(nèi)流過管道任一截面的流體量。421.3流體流動的基本方程1.3.1流量與流速1.流量質(zhì)量流量ws：流體單位時間內(nèi)流過管道任一截面的流體質(zhì)量。體積流量Vs：流體單位時間內(nèi)流過管道任一截面的流體體積。43質(zhì)量流量ws：流體單位時間內(nèi)流過管道任一截面的流體質(zhì)量。2.流速單位時間內(nèi)流體在流動方向上所流過的距離。由于流體在管截面上的速度分布較為復(fù)雜，通常流體的流速指整個管截面上的平均流速，表達(dá)式為：442.流速44

由于氣體的體積流量隨溫度和壓強(qiáng)的變化而變化，故氣體的流速也隨之而變，因此采用質(zhì)量流速較為方便。質(zhì)量流速：單位時間內(nèi)流體流過管道單位截面積的質(zhì)量。

45由于氣體的體積流量隨溫度和壓強(qiáng)的變化而變化，故氣體的由流量和流速可確定管道的直徑d

流量一般由生產(chǎn)任務(wù)所決定。流速的選擇視具體情況而定，一般選用經(jīng)驗數(shù)據(jù)，具體見表1-1（P26），計算得到的管徑需進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。例1-10（P26）46由流量和流速可確定管道的直徑d流量一般由生產(chǎn)任務(wù)所1.3.2穩(wěn)態(tài)流動與非穩(wěn)態(tài)流動穩(wěn)態(tài)流動：在流動系統(tǒng)中，各截面上流體的流速、壓強(qiáng)、密度等有關(guān)物理量不隨時間而變化，這種流動稱為定態(tài)流動或穩(wěn)定流動。非穩(wěn)態(tài)流動：在流動系統(tǒng)中，各截面上流體的流速、壓強(qiáng)、密度等有關(guān)物理量隨時間而變化，這種流動稱為非定態(tài)流動或不穩(wěn)定流動。471.3.2穩(wěn)態(tài)流動與非穩(wěn)態(tài)流動穩(wěn)態(tài)流動：在流動系統(tǒng)中，各截1－進(jìn)水管2－溢流管3－水箱4－排水管481－進(jìn)水管2－溢流管3－水箱4－排水管481.3.3連續(xù)性方程式491.3.3連續(xù)性方程式49根據(jù)物料衡算推導(dǎo)出管道內(nèi)穩(wěn)態(tài)流動的連續(xù)性方程式：若流體視為不可壓縮流體，=常數(shù)，則有：50根據(jù)物料衡算推導(dǎo)出管道內(nèi)穩(wěn)態(tài)流動的連續(xù)性方程式：若流體視為不

當(dāng)體積流量一定時，流速與管徑的平方成反比，即：51當(dāng)體積流量一定時，流速與管徑的平方成反比，即：511.3.4柏努利方程式1.流動系統(tǒng)的總能量衡算進(jìn)出系統(tǒng)的能量：（J/kg）內(nèi)能U位能gZ動能u2/2靜壓能pv熱能Q外功（凈功）W總機(jī)械能（總能量）521.3.4柏努利方程式1.流動系統(tǒng)的總能量衡算進(jìn)出系統(tǒng)的能1－換熱器2－泵531－換熱器2－泵53根據(jù)能量守衡定律可得：54根據(jù)能量守衡定律可得：542.流動系統(tǒng)的機(jī)械能衡算式與柏努利（Bernouli）方程式1）流動系統(tǒng)的機(jī)械能衡算式552.流動系統(tǒng)的機(jī)械能衡算式與1）流動系統(tǒng)的機(jī)械能衡算式55——流體穩(wěn)態(tài)流動的機(jī)械能衡算式56——流體穩(wěn)態(tài)流動的機(jī)械能衡算式562）柏努利（Bernouli）方程式對不可壓縮流體，其比容

和密度

為常數(shù)，故有：572）柏努利（Bernouli）方程式57討論：理想流體在管道內(nèi)作定態(tài)時，無外功加入，其總機(jī)械能在各截面處相等；58討論：58有效功率Ne=Wews對可壓縮流體，當(dāng)(p1-p2)/p1<20%時，上式仍可用，ρ取平均值；當(dāng)流體靜止時，u=0，則可得到流體靜力學(xué)方程式。59有效功率Ne=Wews593.柏努利方程式的表達(dá)形式與衡算基準(zhǔn)有關(guān)1）以單位質(zhì)量流體為衡算基準(zhǔn)，單位：J/kg603.柏努利方程式的表達(dá)形式與衡算基準(zhǔn)有關(guān)602）以單位重量流體為衡算基準(zhǔn)，單位：m分別稱位壓頭、動壓頭、靜壓頭、壓頭損失612）以單位重量流體為衡算基準(zhǔn)，單位：m分別稱位壓頭、動壓頭、3）以單位體積流體為衡算基準(zhǔn)，單位：Pa623）以單位體積流體為衡算基準(zhǔn)，單位：Pa624.應(yīng)用柏努利方程式解題要點（1）作圖與確定衡算范圍（2）截面的選?。荷?、下游截面（3）基準(zhǔn)水平面的選?。?）單位必須一致634.應(yīng)用柏努利方程式解題要點63p可采用絕對壓強(qiáng)或表壓兩種表示方法。64p可采用絕對壓強(qiáng)或表壓兩種表示方法。641.3.5柏努利方程式的應(yīng)用1.確定管道中流體的流量2.確定容器間的相對位置3.確定輸送設(shè)備的有效功率4.確定管道中流體的壓強(qiáng)5.測定流體流經(jīng)管道時的能量損失651.3.5柏努利方程式的應(yīng)用1.確定管道中流體的流量651.4.1流動類型與雷諾準(zhǔn)數(shù)

前面所提到的流體內(nèi)可視為分層流動的型態(tài)，僅在流速較小時才出現(xiàn)，流速增大或其他條件改變，會發(fā)生另一種與此完全不同的流動型態(tài)。這是1883年由雷諾（Reynolds）首先提出的，他曾由實驗直接地考察流體流動時的內(nèi)部情況以及有關(guān)因素的影響。1.4流體流動現(xiàn)象661.4.1流動類型與雷諾準(zhǔn)數(shù)前面所提到的流體內(nèi)可視1.雷諾實驗與雷諾準(zhǔn)數(shù)1）實驗裝置671.雷諾實驗與雷諾準(zhǔn)數(shù)1）實驗裝置672）實驗觀察到的現(xiàn)象滯流或稱層流湍流或稱紊流682）實驗觀察到的現(xiàn)象滯流或稱層流湍流或稱紊流683）影響流動類型的因素流速u、管徑d、流體的粘度、密度

能否用更少的參數(shù)代替流速、管徑、流體的粘度、密度等參數(shù)來確定流動類型呢？693）影響流動類型的因素694）雷諾準(zhǔn)數(shù)雷諾通過分析研究發(fā)現(xiàn)：將影響流動類型的諸因素組合成數(shù)群du

/

，其值的大小可以判斷流動屬于滯流還是湍流，這個數(shù)群稱雷諾數(shù)，用符號來Re表示。單位：m0kg0s0。704）雷諾準(zhǔn)數(shù)70u2：單位時間通過單位管截面的動量；u/d：流體的剪應(yīng)力。雷諾準(zhǔn)數(shù)的物理意義：反映了流體在流動過程中慣性力（動量）與黏性力（剪應(yīng)力）的對比關(guān)系。71u2：單位時間通過單位管截面的動量；雷諾準(zhǔn)數(shù)的物理意義：2.滯流與湍流1）雷諾準(zhǔn)數(shù)

的不同實驗發(fā)現(xiàn)：流體在圓形直管內(nèi)流動時，Re＜2000滯流或?qū)恿鱎e＞4000湍流或紊流2000

Re4000過渡流722.滯流與湍流722）流體內(nèi)部質(zhì)點的運(yùn)動方式滯流：軸向運(yùn)動湍流:軸向運(yùn)動、徑向運(yùn)動3）速度分布不同4）流動阻力產(chǎn)生的依據(jù)不同滯流：內(nèi)摩擦應(yīng)力湍流：內(nèi)摩擦應(yīng)力和湍流應(yīng)力732）流體內(nèi)部質(zhì)點的運(yùn)動方式731.4.2流體在圓管內(nèi)流動時的速度分布1）層流741.4.2流體在圓管內(nèi)流動時的速度分布1）層流74

設(shè)流體在半徑為R的水平直管內(nèi)作滯流流動，于管軸心處取一半徑為，長度為的流體柱為研究對象。推動力＝摩擦阻力75設(shè)流體在半徑為R的水平直管內(nèi)作滯流流動，于管軸心處取76767777

工程中常以管截面的平均流速來計算流動阻力所引起的壓強(qiáng)降。78工程中常以管截面的平均流速來計算流動阻力所引起的壓強(qiáng)79792.湍流由于湍流運(yùn)動的復(fù)雜性，尚未能從理論上推倒出管內(nèi)的速度分布式，只能用經(jīng)驗公式表達(dá)。R：管的半徑，r：點到管壁的距離。n的值在6至10之間，雷諾數(shù)愈大，n的值也愈大，當(dāng)Re=105左右時，n=7。802.湍流R：管的半徑，r：點到管壁的距離。80

所以湍流時，流體的平均速度大約等于管中心處最大速度的0.82倍。平均流速u：81所以湍流時，流體的平均速度大約等于管中心處最大速度的1.4.3邊界層的概念

實際流體與固體壁面作相對運(yùn)動時，流體內(nèi)部都有剪應(yīng)力作用。由于速度梯度集中在壁面附近，故剪應(yīng)力也集中在壁面附近。遠(yuǎn)離壁面處的速度變化很小，作用于流體層間的剪應(yīng)力也小到可以忽略，這部分流體便可以當(dāng)作理想流體。821.4.3邊界層的概念實際流體與固體壁面作相對運(yùn)動

所以，分析實際流體與固體壁面的相對運(yùn)動時，應(yīng)以壁面附近的流體為主要對象。這就是本世紀(jì)初普蘭德提出的邊界層學(xué)術(shù)的出發(fā)點。83所以，分析實際流體與固體壁面的相對運(yùn)動時，應(yīng)以壁面附近的1.邊界層的形成

實際流體沿壁面流動時，可在流體中劃分出兩個區(qū)域：邊界層區(qū)：在壁面附近存在較大的速度梯度，流動阻力主要集中在此區(qū)域；主流區(qū)（外流區(qū)）：速度梯度視為零的區(qū)域，流動阻力可以忽略不計。841.邊界層的形成84858586862.邊界層的分離邊界層分離：邊界層脫離壁面的現(xiàn)象。流體流動過程中產(chǎn)生邊界層分離而引起機(jī)械能損耗，這種阻力稱形體阻力。流體沿壁面流動時的流動阻力稱摩擦阻力。872.邊界層的分離8788881.5

流體在管內(nèi)的流動阻力

流動阻力產(chǎn)生的原因和影響因素：流體具有粘性，使得流體在流動時存在內(nèi)摩擦力；壁面的形狀。所以，流動阻力的大小與流體本身的物理性質(zhì)、流動狀況及壁面的形狀等因素有關(guān)。891.5流體在管內(nèi)的流動阻力流動阻力產(chǎn)生的原因和影響因素

由于直管阻力和局部阻力產(chǎn)生的原因不同，故需分開計算。90由于直管阻力和局部阻力產(chǎn)生的原因不同，故需分開計算。901.5.1流體在直管中的流動阻力1.圓形直管阻力911.5.1流體在直管中的流動阻力1.圓形直管阻力91929293939494

由于總摩擦應(yīng)力包括粘性摩擦應(yīng)力和湍流應(yīng)力，所以流型有影響，另外，管壁的粗糙度也有影響，下面分別加以討論。95由于總摩擦應(yīng)力包括粘性摩擦應(yīng)力和湍流應(yīng)力，所以流型有2.管壁粗糙度對摩擦系數(shù)的影響光滑管：玻璃管、黃銅管、塑料管等粗糙管：鋼管、鑄鐵管等反映管道的粗糙程度的參數(shù)：絕對粗糙度相對粗糙度e=/d962.管壁粗糙度對摩擦系數(shù)的影響光滑管：玻璃管、黃銅管、塑料管滯流：與e

無關(guān)；湍流：與e有關(guān)。97滯流：與e無關(guān)；湍流：與e有關(guān)。973.滯流時的摩擦系數(shù)983.滯流時的摩擦系數(shù)984.湍流時的摩擦系數(shù)與量綱分析1）量綱分析量綱一致性原則：凡是根據(jù)基本物理規(guī)律導(dǎo)出的物理方程，其中各項的因次必然相同。2）定理：無因次數(shù)群1、2的數(shù)目i等于影響該現(xiàn)象的物理量數(shù)目n減去用以表示這些物理量的基本因次的數(shù)目m，即：i=n-m994.湍流時的摩擦系數(shù)與量綱分析1）量綱分析2）定理：無因稱為歐拉（Euler）準(zhǔn)數(shù)，用Eu表示。K，b，k，q值通過實驗確定。100稱為歐拉（Euler）準(zhǔn)數(shù)，用Eu表示。K，b，k，q值通過101101

上式稱經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式或半經(jīng)驗半理論式，計算起來都比較復(fù)雜，工程計算中，一般將經(jīng)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，以e為參數(shù)，繪出Re與

的關(guān)系圖，根據(jù)e和Re可查得的值。102上式稱經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式或半經(jīng)驗半理論式，計算起來都比較復(fù)雜103103

由圖可看出：摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)及相對粗糙度的關(guān)系可分四個區(qū)域：（1）滯流區(qū)（2）過渡區(qū)（3）湍流區(qū)（4）完全湍流區(qū)（阻力平方區(qū)）104由圖可看出：摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)及相對粗糙度的關(guān)系可分四個區(qū)流動阻力hf與流速u的關(guān)系：105流動阻力hf與流速u的關(guān)系：1055.流體在非圓形直管內(nèi)的流動阻力水力半徑rH

：流通截面A與潤濕周邊之比。1065.流體在非圓形直管內(nèi)的流動阻力水力半徑rH：流通截面1.5.2流體在管路中的局部阻力1.阻力系數(shù)法1071.5.2流體在管路中的局部阻力1.阻力系數(shù)法1071）突然擴(kuò)大與突然縮?。ú閳D）1081）突然擴(kuò)大與突然縮小（查圖）1082）進(jìn)口與出口進(jìn)口：i=0.5出口：o=1.03）管件與閥門

查手冊1092）進(jìn)口與出口1092.當(dāng)量長度法1102.當(dāng)量長度法1101111111.5.3管路系統(tǒng)中的總能量損失1121.5.3管路系統(tǒng)中的總能量損失1121.6管路計算

運(yùn)用的方程式：連續(xù)性方程式、柏努利方程式、流動阻力方程式、物料衡算式計算類型：（1）已知管路及流體的輸送量，求流動阻力；（2）已知管路及流動阻力，求流體的輸送量；（3）已知管路（管徑未知）、流體的輸送量及流動阻力，求管徑。1131.6管路計算運(yùn)用的方程式：連續(xù)性方程式、柏努利方程式按管路性質(zhì)來分：（1）簡單管路（2）復(fù)雜管路（主要講并聯(lián)管路和分支管路）1.簡單管路例1-20（P59）、例1-21（P61）114按管路性質(zhì)來分：1142.并聯(lián)管路與分支管路1）并聯(lián)管路1152.并聯(lián)管路與分支管路1152）分支管路例1-22（P63）、1-23（P64）、1-24（P65）1162）分支管路例1-22（P63）、1-23（P64）、1-21.7流量測量差壓流量計：測速管、孔板流量計、文丘里流量計截面流量計：轉(zhuǎn)子流量計1171.7流量測量差壓流量計：測速管、孔板流量計、文丘里流量計1.測速管（皮托管）1181.測速管（皮托管）118測速管優(yōu)點：是對流體的阻力較小，適用于測量大直徑管路中的氣體流速。測速管缺點：只能測出流體的點速，不能直接測出平均速度，另外當(dāng)流體中含有固體雜質(zhì)時，不宜采用。119測速管優(yōu)點：是對流體的阻力較小，適用于測量大直徑管路中的氣體2.孔板流量計1202.孔板流量計120Co：流量系數(shù)或孔流系數(shù)；C1：流體流經(jīng)孔板產(chǎn)生能量損失的校正系數(shù)；C2：測壓方法的校正系數(shù)；A0：孔板小孔的截面積；A1：管道的截面積。121Co：流量系數(shù)或孔流系數(shù)；121122122優(yōu)點：容易制造，調(diào)換方便。缺點：流體流經(jīng)孔板的能量損失較大，孔口邊緣容易腐蝕和磨損，需定期進(jìn)行校正。123優(yōu)點：容易制造，調(diào)換方便。1233.文丘里（Venturi）流量計1243.文丘里（Venturi）流量計124優(yōu)點：能量損失小。缺點：制造要求高。125優(yōu)點：能量損失小。1254.轉(zhuǎn)子流量計1264.轉(zhuǎn)子流量計126CR：轉(zhuǎn)子流量計流量系數(shù)；AR：轉(zhuǎn)子與玻璃管之間的環(huán)形截面積。127CR：轉(zhuǎn)子流量計流量系數(shù)；127優(yōu)點：讀取流量方便，能量損失小，測量范圍寬能用于腐蝕性流體的測量。缺點：不能經(jīng)受高溫和高壓，安裝時必須垂直。128優(yōu)點：讀取流量方便，能量損失小，測量范圍寬能用于腐蝕性流體的第一章流體流動129第一章1要求：1.掌握流體靜力學(xué)基本方程式及應(yīng)用；2.掌握連續(xù)性方程及應(yīng)用；3.掌握柏努利方程式及應(yīng)用；4.掌握流動阻力的計算；5.掌握管路計算。130要求：1.掌握流體靜力學(xué)基本方程式及應(yīng)用；2重點：1.柏努利方程式及應(yīng)用；2.流動阻力的計算；3.管路計算。131重點：1.柏努利方程式及應(yīng)用；3流體：液體和氣體統(tǒng)稱為流體。

在研究流體流動時，通常將流體視為由無數(shù)分子集團(tuán)所組成的連續(xù)介質(zhì)，每個分子集團(tuán)稱為質(zhì)點。132流體：液體和氣體統(tǒng)稱為流體。4

流體的特征是具有流動性。流體在流動過程中具有一定的規(guī)律性，這些規(guī)律對化工生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)作用，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）流體的輸送管徑的確定、輸送設(shè)備的負(fù)荷；（2）壓強(qiáng)、流速和流量的測量為儀表測量提供依據(jù)；（3）為強(qiáng)化設(shè)備提供適宜的流動條件設(shè)備的操作效率與流體流動狀況有密切關(guān)系。133流體的特征是具有流動性。流體在流動過程中具有一定的規(guī)律性1.1流體的物理性質(zhì)1.1.1流體的密度1.定義：單位體積流體所具有的質(zhì)量，kg/m3。2.求?。?1)一般可在物理化學(xué)手冊或有關(guān)資料中查得，教材附錄中也列出某些常見氣體和液體的密度。1341.1流體的物理性質(zhì)1.1.1流體的密度1.定義：單位體(2)對理想氣體，其密度與壓強(qiáng)和溫度有關(guān)。當(dāng)實際狀態(tài)與手冊中標(biāo)明的狀態(tài)不一致時，需校正。實際上理想氣體的密度可按下式計算：135(2)對理想氣體，其密度與壓強(qiáng)和溫度有關(guān)。當(dāng)實際狀態(tài)與手冊中(3)對混合物的平均密度還需通過以下公式計算：Ａ、Ｂ：純組份A、B的密度，kg/m3；xwA、xwB：A、B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；xVA、xVB：A、B的體積分?jǐn)?shù)；yA、yB：A、B的摩爾分?jǐn)?shù)。136(3)對混合物的平均密度還需通過以下公式計算：Ａ、Ｂ：1.1.2流體的粘度1.牛頓粘性定律

流體在管內(nèi)流動時，其速度分布規(guī)律為：靠近管中心的速度較大，靠近管壁的速度較小（實驗可驗證）。1371.1.2流體的粘度1.牛頓粘性定律9

流體在圓管內(nèi)流動時，在一定的條件下可視為被分割成無數(shù)層極薄的圓筒，一層套一層，每層稱流體層，流體層上各質(zhì)點的速度相等。

138流體在圓管內(nèi)流動時，在一定的條件下可視為被分割成無數(shù)層相鄰兩層中靠近管中心的速度較大，靠近管壁的速度較小。前者對后者起帶動作用，后者對前者起拖曳作用，相鄰流體層之間的這種相互作用稱內(nèi)摩擦力。帶動作用是由流體靜壓力所產(chǎn)生的，而拖曳作用是由流體內(nèi)在的一種抗拒向前運(yùn)動的特性所產(chǎn)生的，這種特性稱粘性。

粘性是內(nèi)摩擦力產(chǎn)生的原因，內(nèi)摩擦力是粘性的表現(xiàn)。流體在流動時的內(nèi)摩擦力是流動阻力產(chǎn)生的依據(jù)。139相鄰兩層中靠近管中心的速度較大，靠近管壁的速度流體在流動時的內(nèi)摩擦力大小與哪些因素有關(guān)？140流體在流動時的內(nèi)摩擦力大小與哪些因素有關(guān)？1214113流體在平板間流動時，實驗證明：流體在管內(nèi)流動時：牛頓粘性定律142流體在平板間流動時，實驗證明：流體在管內(nèi)流動時：牛頓粘性定律牛頓型流體：服從牛頓粘性定律的流體，包括全部氣體與大部分液體。非牛頓型流體：不服從牛頓粘性定律的流體，包括稠厚液體或懸浮液。143牛頓型流體：服從牛頓粘性定律的流體，包括全部氣體與大部分液體2.流體的粘度2）物理意義

促使流動產(chǎn)生單位速度梯度的剪應(yīng)力。因此，粘度是流體運(yùn)動時的特性。1）定義1442.流體的粘度2）物理意義1）定義163）求取：查手冊，或?qū)嶒灉y定?；旌衔锏恼扯炔荒馨唇M分疊加計算，只能用專門的經(jīng)驗公式估計。1453）求?。?74）影響因素：溫度：液體的粘度隨溫度升高而減小，氣體的粘度則隨溫度升高而增大。壓強(qiáng)：壓強(qiáng)變化時，液體的粘度基本不變，氣體的粘度隨壓強(qiáng)增加而增加得很少，只有在極高或極低的壓強(qiáng)下，才考慮壓強(qiáng)對氣體粘度的影響。1464）影響因素：185）粘度的單位：P（泊）=g/(cm﹒s)1P=100cP（厘泊）1Pa﹒s=10P=1000cP1475）粘度的單位：P（泊）=g/(cm﹒s)193.理想流體黏度為零的流體。嚴(yán)格講：在流動過程中，流動阻力為零的流體。1483.理想流體201.2.1靜止流體的壓力

1.定義：2.單位：Pa（帕斯卡，SI制）,atm（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）,某流體柱高度,kgf/cm2(工程大氣壓),bar（巴）等1.2流體靜力學(xué)基本方程式1491.2.1靜止流體的壓力1.定義：2.單位：Pa（帕斯卡其之間換算關(guān)系為：1atm=760mmHg=1.0133×105Pa=1.033kgf/cm2=10.33mH2O=1.0133bar150其之間換算關(guān)系為：1atm=760mmHg223.表示方法絕對壓強(qiáng)：以絕對零壓作起點計算的壓強(qiáng)，是流體的真實壓強(qiáng)；表壓強(qiáng)：絕對壓強(qiáng)比大氣壓強(qiáng)高出的數(shù)值；真空度：絕對壓強(qiáng)低于大氣壓強(qiáng)的數(shù)值。1513.表示方法23換算關(guān)系：表壓強(qiáng)=絕對壓強(qiáng)－大氣壓強(qiáng)真空度=大氣壓強(qiáng)－絕對壓強(qiáng)例1-2（P17）152換算關(guān)系：例1-2（P17）24例1-2：在蘭州操作的苯乙烯真空蒸餾塔塔頂真空表讀數(shù)為80kPa，在天津操作時，真空表讀數(shù)應(yīng)為多少？已知蘭州地區(qū)的平均大氣壓85.3kPa，天津地區(qū)為101.33kPa。解：維持操作的正常進(jìn)行，應(yīng)保持相同的絕對壓，根據(jù)蘭州地區(qū)的壓強(qiáng)條件，可求得操作時的絕對壓。

絕對壓=大氣壓-真空度=85300–80000=5300[Pa]

真空度=大氣壓-絕對壓=101330-5300=96030[Pa]153例1-2：在蘭州操作的苯乙烯真空蒸餾塔塔頂真空表讀數(shù)為80k1.2.2流體靜力學(xué)基本方程式1.內(nèi)容描述靜止流體內(nèi)部壓力（壓強(qiáng)）變化規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。流體靜力學(xué)基本方程式的推導(dǎo)（自學(xué)）1541.2.2流體靜力學(xué)基本方程式1.內(nèi)容流體靜力學(xué)基本方程使用條件：靜止的同一種連續(xù)的流體；流體密度恒定。155使用條件：271）當(dāng)容器液面上方的壓強(qiáng)一定時，靜止液體內(nèi)部任一點壓強(qiáng)p的大小與液體本身的密度ρ和該點距液面的深度h有關(guān)。因此，在靜止的、連續(xù)的同一液體內(nèi)，處于同一水平面上各點的壓強(qiáng)都相等。由流體靜力學(xué)基本方程式可得到以下結(jié)論：1561）當(dāng)容器液面上方的壓強(qiáng)一定時，靜止液體內(nèi)部任一點壓強(qiáng)p2）當(dāng)液面上方的壓強(qiáng)p0

改變時，液體內(nèi)部各點的壓強(qiáng)p也發(fā)生同樣大小的改變。3）式p=p0

+gh可該寫為：(p－p0)/g=h，說明壓強(qiáng)差的大小可以用一定高度的液柱表示，但必須標(biāo)明是何種液體液柱。1572）當(dāng)液面上方的壓強(qiáng)p0改變時，液體內(nèi)部各點的壓強(qiáng)pPA=PA′PB=PB′PC=PC′3.當(dāng)細(xì)管水位下降到多高時,槽內(nèi)水將放凈?1=800kg/m3

2=1000kg/m3

H1=0.7mH2=0.6m例題:1.判斷下面各式是否成立2.細(xì)管液面高度hh158PA=PA′PB=PB′PC=PC′3.當(dāng)細(xì)管水解:利用等壓面原理求解PA=PA’PB=PB’3.

2gh’=1gH1h’=0.56m2.2gh+p0=1gH1+2gH2+p0h=H2+H1ρ1/ρ2h=1.16m159解:利用等壓面原理求解PA=PA’3.2g1.2.3流體靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用1.壓強(qiáng)與壓強(qiáng)差的測量測量壓強(qiáng)的儀表種類很多，其中以流體靜力學(xué)基本方程式為依據(jù)的測壓儀器稱液柱壓差計，它可測量流體的壓強(qiáng)或壓強(qiáng)差，其中較典型的有下述兩種。1601.2.3流體靜力學(xué)基本方程式的應(yīng)用1.壓強(qiáng)與壓強(qiáng)差的測1)U管壓差計指示液要與被測流體不互溶，不起化學(xué)反應(yīng)，且其密度應(yīng)大于被測流體。1611)U管壓差計33A：指示液；B：待測液體。162A：指示液；B：待測液體。34163352.傾斜液柱壓差計R1=R/sinR=R1sin1642.傾斜液柱壓差計R1=R/sin363.微差壓差計—放大讀數(shù)特點：（1）內(nèi)裝兩種密度相近且不互溶的指示劑；（2）U型管兩臂各裝擴(kuò)大室（水庫）。P1-P2=（a-c）Rg1653.微差壓差計—放大讀數(shù)特點：37例1-4（P21）例1-6166例1-4（P21）382.液位的測量1672.液位的測量393.液封高度的計算化工生產(chǎn)中一些設(shè)備需要液封，液封高度的確定就是根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程式來計算的。1683.液封高度的計算40169411.3

流體流動的基本方程1.3.1流量與流速1.流量單位時間內(nèi)流過管道任一截面的流體量。1701.3流體流動的基本方程1.3.1流量與流速1.流量質(zhì)量流量ws：流體單位時間內(nèi)流過管道任一截面的流體質(zhì)量。體積流量Vs：流體單位時間內(nèi)流過管道任一截面的流體體積。171質(zhì)量流量ws：流體單位時間內(nèi)流過管道任一截面的流體質(zhì)量。2.流速單位時間內(nèi)流體在流動方向上所流過的距離。由于流體在管截面上的速度分布較為復(fù)雜，通常流體的流速指整個管截面上的平均流速，表達(dá)式為：1722.流速44

由于氣體的體積流量隨溫度和壓強(qiáng)的變化而變化，故氣體的流速也隨之而變，因此采用質(zhì)量流速較為方便。質(zhì)量流速：單位時間內(nèi)流體流過管道單位截面積的質(zhì)量。

173由于氣體的體積流量隨溫度和壓強(qiáng)的變化而變化，故氣體的由流量和流速可確定管道的直徑d

流量一般由生產(chǎn)任務(wù)所決定。流速的選擇視具體情況而定，一般選用經(jīng)驗數(shù)據(jù)，具體見表1-1（P26），計算得到的管徑需進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。例1-10（P26）174由流量和流速可確定管道的直徑d流量一般由生產(chǎn)任務(wù)所1.3.2穩(wěn)態(tài)流動與非穩(wěn)態(tài)流動穩(wěn)態(tài)流動：在流動系統(tǒng)中，各截面上流體的流速、壓強(qiáng)、密度等有關(guān)物理量不隨時間而變化，這種流動稱為定態(tài)流動或穩(wěn)定流動。非穩(wěn)態(tài)流動：在流動系統(tǒng)中，各截面上流體的流速、壓強(qiáng)、密度等有關(guān)物理量隨時間而變化，這種流動稱為非定態(tài)流動或不穩(wěn)定流動。1751.3.2穩(wěn)態(tài)流動與非穩(wěn)態(tài)流動穩(wěn)態(tài)流動：在流動系統(tǒng)中，各截1－進(jìn)水管2－溢流管3－水箱4－排水管1761－進(jìn)水管2－溢流管3－水箱4－排水管481.3.3連續(xù)性方程式1771.3.3連續(xù)性方程式49根據(jù)物料衡算推導(dǎo)出管道內(nèi)穩(wěn)態(tài)流動的連續(xù)性方程式：若流體視為不可壓縮流體，=常數(shù)，則有：178根據(jù)物料衡算推導(dǎo)出管道內(nèi)穩(wěn)態(tài)流動的連續(xù)性方程式：若流體視為不

當(dāng)體積流量一定時，流速與管徑的平方成反比，即：179當(dāng)體積流量一定時，流速與管徑的平方成反比，即：511.3.4柏努利方程式1.流動系統(tǒng)的總能量衡算進(jìn)出系統(tǒng)的能量：（J/kg）內(nèi)能U位能gZ動能u2/2靜壓能pv熱能Q外功（凈功）W總機(jī)械能（總能量）1801.3.4柏努利方程式1.流動系統(tǒng)的總能量衡算進(jìn)出系統(tǒng)的能1－換熱器2－泵1811－換熱器2－泵53根據(jù)能量守衡定律可得：182根據(jù)能量守衡定律可得：542.流動系統(tǒng)的機(jī)械能衡算式與柏努利（Bernouli）方程式1）流動系統(tǒng)的機(jī)械能衡算式1832.流動系統(tǒng)的機(jī)械能衡算式與1）流動系統(tǒng)的機(jī)械能衡算式55——流體穩(wěn)態(tài)流動的機(jī)械能衡算式184——流體穩(wěn)態(tài)流動的機(jī)械能衡算式562）柏努利（Bernouli）方程式對不可壓縮流體，其比容

和密度

為常數(shù)，故有：1852）柏努利（Bernouli）方程式57討論：理想流體在管道內(nèi)作定態(tài)時，無外功加入，其總機(jī)械能在各截面處相等；186討論：58有效功率Ne=Wews對可壓縮流體，當(dāng)(p1-p2)/p1<20%時，上式仍可用，ρ取平均值；當(dāng)流體靜止時，u=0，則可得到流體靜力學(xué)方程式。187有效功率Ne=Wews593.柏努利方程式的表達(dá)形式與衡算基準(zhǔn)有關(guān)1）以單位質(zhì)量流體為衡算基準(zhǔn)，單位：J/kg1883.柏努利方程式的表達(dá)形式與衡算基準(zhǔn)有關(guān)602）以單位重量流體為衡算基準(zhǔn)，單位：m分別稱位壓頭、動壓頭、靜壓頭、壓頭損失1892）以單位重量流體為衡算基準(zhǔn)，單位：m分別稱位壓頭、動壓頭、3）以單位體積流體為衡算基準(zhǔn)，單位：Pa1903）以單位體積流體為衡算基準(zhǔn)，單位：Pa624.應(yīng)用柏努利方程式解題要點（1）作圖與確定衡算范圍（2）截面的選?。荷?、下游截面（3）基準(zhǔn)水平面的選?。?）單位必須一致1914.應(yīng)用柏努利方程式解題要點63p可采用絕對壓強(qiáng)或表壓兩種表示方法。192p可采用絕對壓強(qiáng)或表壓兩種表示方法。641.3.5柏努利方程式的應(yīng)用1.確定管道中流體的流量2.確定容器間的相對位置3.確定輸送設(shè)備的有效功率4.確定管道中流體的壓強(qiáng)5.測定流體流經(jīng)管道時的能量損失1931.3.5柏努利方程式的應(yīng)用1.確定管道中流體的流量651.4.1流動類型與雷諾準(zhǔn)數(shù)

前面所提到的流體內(nèi)可視為分層流動的型態(tài)，僅在流速較小時才出現(xiàn)，流速增大或其他條件改變，會發(fā)生另一種與此完全不同的流動型態(tài)。這是1883年由雷諾（Reynolds）首先提出的，他曾由實驗直接地考察流體流動時的內(nèi)部情況以及有關(guān)因素的影響。1.4流體流動現(xiàn)象1941.4.1流動類型與雷諾準(zhǔn)數(shù)前面所提到的流體內(nèi)可視1.雷諾實驗與雷諾準(zhǔn)數(shù)1）實驗裝置1951.雷諾實驗與雷諾準(zhǔn)數(shù)1）實驗裝置672）實驗觀察到的現(xiàn)象滯流或稱層流湍流或稱紊流1962）實驗觀察到的現(xiàn)象滯流或稱層流湍流或稱紊流683）影響流動類型的因素流速u、管徑d、流體的粘度、密度

能否用更少的參數(shù)代替流速、管徑、流體的粘度、密度等參數(shù)來確定流動類型呢？1973）影響流動類型的因素694）雷諾準(zhǔn)數(shù)雷諾通過分析研究發(fā)現(xiàn)：將影響流動類型的諸因素組合成數(shù)群du

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，其值的大小可以判斷流動屬于滯流還是湍流，這個數(shù)群稱雷諾數(shù)，用符號來Re表示。單位：m0kg0s0。1984）雷諾準(zhǔn)數(shù)70u2：單位時間通過單位管截面的動量；u/d：流體的剪應(yīng)力。雷諾準(zhǔn)數(shù)的物理意義：反映了流體在流動過程中慣性力（動量）與黏性力（剪應(yīng)力）的對比關(guān)系。199u2：單位時間通過單位管截面的動量；雷諾準(zhǔn)數(shù)的物理意義：2.滯流與湍流1）雷諾準(zhǔn)數(shù)

的不同實驗發(fā)現(xiàn)：流體在圓形直管內(nèi)流動時，Re＜2000滯流或?qū)恿鱎e＞4000湍流或紊流2000

Re4000過渡流2002.滯流與湍流722）流體內(nèi)部質(zhì)點的運(yùn)動方式滯流：軸向運(yùn)動湍流:軸向運(yùn)動、徑向運(yùn)動3）速度分布不同4）流動阻力產(chǎn)生的依據(jù)不同滯流：內(nèi)摩擦應(yīng)力湍流：內(nèi)摩擦應(yīng)力和湍流應(yīng)力2012）流體內(nèi)部質(zhì)點的運(yùn)動方式731.4.2流體在圓管內(nèi)流動時的速度分布1）層流2021.4.2流體在圓管內(nèi)流動時的速度分布1）層流74

設(shè)流體在半徑為R的水平直管內(nèi)作滯流流動，于管軸心處取一半徑為，長度為的流體柱為研究對象。推動力＝摩擦阻力203設(shè)流體在半徑為R的水平直管內(nèi)作滯流流動，于管軸心處取2047620577

工程中常以管截面的平均流速來計算流動阻力所引起的壓強(qiáng)降。206工程中常以管截面的平均流速來計算流動阻力所引起的壓強(qiáng)207792.湍流由于湍流運(yùn)動的復(fù)雜性，尚未能從理論上推倒出管內(nèi)的速度分布式，只能用經(jīng)驗公式表達(dá)。R：管的半徑，r：點到管壁的距離。n的值在6至10之間，雷諾數(shù)愈大，n的值也愈大，當(dāng)Re=105左右時，n=7。2082.湍流R：管的半徑，r：點到管壁的距離。80

所以湍流時，流體的平均速度大約等于管中心處最大速度的0.82倍。平均流速u：209所以湍流時，流體的平均速度大約等于管中心處最大速度的1.4.3邊界層的概念

實際流體與固體壁面作相對運(yùn)動時，流體內(nèi)部都有剪應(yīng)力作用。由于速度梯度集中在壁面附近，故剪應(yīng)力也集中在壁面附近。遠(yuǎn)離壁面處的速度變化很小，作用于流體層間的剪應(yīng)力也小到可以忽略，這部分流體便可以當(dāng)作理想流體。2101.4.3邊界層的概念實際流體與固體壁面作相對運(yùn)動

所以，分析實際流體與固體壁面的相對運(yùn)動時，應(yīng)以壁面附近的流體為主要對象。這就是本世紀(jì)初普蘭德提出的邊界層學(xué)術(shù)的出發(fā)點。211所以，分析實際流體與固體壁面的相對運(yùn)動時，應(yīng)以壁面附近的1.邊界層的形成

實際流體沿壁面流動時，可在流體中劃分出兩個區(qū)域：邊界層區(qū)：在壁面附近存在較大的速度梯度，流動阻力主要集中在此區(qū)域；主流區(qū)（外流區(qū)）：速度梯度視為零的區(qū)域，流動阻力可以忽略不計。2121.邊界層的形成8421385214862.邊界層的分離邊界層分離：邊界層脫離壁面的現(xiàn)象。流體流動過程中產(chǎn)生邊界層分離而引起機(jī)械能損耗，這種阻力稱形體阻力。流體沿壁面流動時的流動阻力稱摩擦阻力。2152.邊界層的分離87216881.5

流體在管內(nèi)的流動阻力

流動阻力產(chǎn)生的原因和影響因素：流體具有粘性，使得流體在流動時存在內(nèi)摩擦力；壁面的形狀。所以，流動阻力的大小與流體本身的物理性質(zhì)、流動狀況及壁面的形狀等因素有關(guān)。2171.5流體在管內(nèi)的流動阻力流動阻力產(chǎn)生的原因和影響因素

由于直管阻力和局部阻力產(chǎn)生的原因不同，故需分開計算。218由于直管阻力和局部阻力產(chǎn)生的原因不同，故需分開計算。901.5.1流體在直管中的流動阻力1.圓形直管阻力2191.5.1流體在直管中的流動阻力1.圓形直管阻力91220922219322294

由于總摩擦應(yīng)力包括粘性摩擦應(yīng)力和湍流應(yīng)力，所以流型有影響，另外，管壁的粗糙度也有影響，下面分別加以討論。223由于總摩擦應(yīng)力包括粘性摩擦應(yīng)力和湍流應(yīng)力，所以流型有2.管壁粗糙度對摩擦系數(shù)的影響光滑管：玻璃管、黃銅管、塑料管等粗糙管：鋼管、鑄鐵管等反映管道的粗糙程度的參數(shù)：絕對粗糙度相對粗糙度e=/d2242.管