化工原理流體流動

通常用畢托管直接測得的是管道內(nèi)流體的 (B)。平均速度點速度流量壓力畢托管又名測速管,直接測得的就是某一點的流速用測速管測得管道中心的速度為 uc管徑為d,則流量Vs為(D)dA2XucX(1/4)0.5譽c譫人21(1/4)0.82譽c譫A21(1/4)k譽c譫A21(1/4),k為系數(shù)對層流k=0.5,對湍流k~0.82。流體在管內(nèi)流動存在速度分布 ，管中心速度最大，所以測得的是最大速度 uc,計算流量應(yīng)取平均速度um,對于層流um=uc/2,對于湍流um疋0.82uc,所以應(yīng)先判別流動型態(tài)，再計算Vs=umXdA2X(1/4)在層流流動的范圍內(nèi),流速增大,摩擦因數(shù)1(B),阻力損失(B)。減小,減小減小,增大增大，增大增大，減小層流時，1=64/Re,流速增大，爰跣1,但根據(jù)范寧公式：Wf=胱(l/d)1(uA2/2)=(64/Re)1(l/d)1(uA2/2)u,即層流時阻力損失與流速一次方成正比 ，故流速增大，阻力損失增大。雷諾數(shù)Re=^u/仁馾u2/靧表征慣性力與粘性力之比。 流體的速度_A 或粘度 Re便大，表示慣性力占主導(dǎo)地位； 若流體的速度 或粘度 ,Re便小，表示粘度占主導(dǎo)地位。大，小，小，大大，小，大，小小，大，大，小小，大，小，大雷諾準數(shù)反映流體流動中慣性力與粘性力之比。 對于圓管中流體，pdu2與單位面積的慣性力成正比，卩u/d與流體內(nèi)的剪應(yīng)力成正比，于是pu2/(卩u/d)=Re就表征慣性力與粘性力之比。若流體的速度小或粘度大， Re便小，表示粘度力占主導(dǎo)地位?？装辶髁坑嫷闹饕秉c是(C)。結(jié)構(gòu)復(fù)雜不能測量流速阻力損失過大價格過高孔板流量計的主要缺點是阻力損失大。如動畫所示，流體通過孔板后并不能立刻充滿縮小后的截面，而是繼續(xù)縮小，經(jīng)過一最小截面后，才逐漸充滿小管整個截面，同時產(chǎn)生大量漩渦，機械能損失很大?？装辶髁坑嬁梢蚤g接測得流速。牛頓流體在管內(nèi)作層流流動,流體層之間的剪切應(yīng)力在(B)。管中心最大管壁處最大管中處處相等管壁處最小管中心的速度最大,但速度梯度為零,所以管中心的剪切應(yīng)力當(dāng)然最小 ,等于零。管壁處速度梯度當(dāng)然最大,剪切應(yīng)力也為最大。流體在圓形直管中作層流流動，如果只將流速增加一倍，管徑不變，則阻力損失為原TOC\o"1-5"\h\z來的 B__倍；如果只將管徑增加一倍，流速不變，則阻力損失為原來的 倍。2，4(B)2，1/44，21/4，2由于流體作層流流動，因此符合哈根 7白謖葉公式，根據(jù)哈根--泊謖葉公式APf=32卩Iu/d2可知，流體在圓形直管內(nèi)作層流流動時，阻力損失 △Pf與流速u成正比，與管徑的平方成反比。如圖所示，用U形壓差計測定傾斜直管 1、2兩截面的壓差，U形壓差計讀數(shù)R,反映了(B)。1、2截面的壓力差1、2截面的阻力損失1、2截面的位能差1、2截面的動能差通過U形差壓計洌1、2截面間的流體靜力學(xué)方程，可得:p1-p2=g(21-2)R+駁Z通過傾斜直管，列1、2截面間的柏努利方程，可得:p1-p2=wf瘢 gZ可見，其中g(shù)(21-2)R表示阻力損失引起的壓差，駁Z為位能差引起的壓差，所以R反映1、2截面的阻力損失。已知某設(shè)備的功率P是直徑D,轉(zhuǎn)數(shù)N,流體密度竇傲魈逭扯褥的函數(shù)， 利用因次分析法處理，最終所得準數(shù)關(guān)系式中共有 ___B_個準數(shù)。1TOC\o"1-5"\h\z23不確定根據(jù)Buckingham的鴝g恚河靡屹畏治鏊 玫降畝懶5.淖際鍪 扔詒淞渴 牖疽屹問睢1咎饉 婕暗謀淞坑泄B蘆、直徑D、轉(zhuǎn)數(shù)N、流體密度竇傲魈逭扯褥共有變量數(shù) 5個，基本因次數(shù)有長度、時間、質(zhì)量 3個，最終獨立準數(shù)個數(shù)=5—3=2個。在阻力平方區(qū)(完全湍流區(qū))時，粗糙管的摩擦系數(shù)值__C 。與光滑管一樣只取決于Re只取決于相對粗糙度與粗糙度無關(guān)根據(jù)教科書P43圖1-28的莫狄圖可知，在完全湍流區(qū)，粗糙管的胗隦 e無關(guān)，只取決于相對粗糙度。當(dāng)Re增大時，孔板流量計的孔流系數(shù) Co B___?？傇谠龃笙葴p小，當(dāng)Re增大到一定值時，Co保持為某一定值總是減小不定根據(jù)教科書圖1—40孔流系數(shù)Co與Re及AO/A1的關(guān)系可知，對于某流量計(即AO/A1確定)，當(dāng)Re增大時，孔板流量計的孔流系數(shù)Co先減小，直到某一界限值后，孔流系數(shù) Co不再隨Re變化，而成為一個常數(shù)。如圖所示，假定流體為理想流體，d1>d2，其它條件相同，則u1(B)u2。小于等于大于不定由于是理想流體，阻力為零。根據(jù)柏努力方程可得 u=(2ghF(1/2),與管徑大小無關(guān)，所以u仁u2。對于實際流體，因為wf1<wf2,故u1工u2。穩(wěn)態(tài)流動中，流速先與 A_有關(guān)，而不穩(wěn)態(tài)流動中，流速除與 有關(guān)外，還與 有關(guān)。位置，位置，時間時間，時間，位置位置，時間，位置時間，位置，時間穩(wěn)態(tài)流動中，流速(其它物理量)只與位置有關(guān)，而不穩(wěn)態(tài)流動中，流速除與位置有關(guān)外，還與時間有關(guān)。某液體在內(nèi)徑為d1的管路中穩(wěn)定流動，其平均流速為u1,當(dāng)它以相同體積流量通過TOC\o"1-5"\h\z內(nèi)徑為d2(d2=d1/2)的管子時，流速將變?yōu)樵瓉淼腳C—倍；流動為層流時，管子兩端壓降為原來的 倍，完全湍流時壓降為原來的 倍。2，12， 42，16， 44，16， 3216，16，32由連續(xù)性方程：u1A仁u2A2即u1(d1)2=u2(d2)2可知：u2=4u1又根據(jù)APf=32lu/d2可知，層流時，壓降和流速成正比，與管徑的平方成反比，因此，壓降為原來的 16倍。完全湍流時，根據(jù)范寧公式可知，壓降與流速的平方成正比，與管徑成反比，因此，壓降為原來的32倍。如圖所示,d仁d2,試比較截面1和截面2的流速和壓力(A)。u1=u2，p1>p2;u1>u2，p1>p2;u1>u2，p1=p2;u1=u2，p1=p2;由連續(xù)性方程可知u仁u2,流速不會因存在流動阻力而下降。由于流動阻力增大，在位能,動能不變的情況壓力必然下降 ,即p1>p2。某地有兩個容器，測得一容器內(nèi)的絕對壓力為235mmHg，則真空度為AmmHg,又測約另一容器內(nèi)的表壓為 1255mmHg,則絕對壓力 mmHg。(已知當(dāng)?shù)貕簭姙?45mmHg)510，20002000，510510，5102000，2000常用壓力表所顯示的讀數(shù)并非表內(nèi)壓力的實際值，而是表內(nèi)壓力比表外大氣壓力高出的值。若表內(nèi)、外壓力相等，則壓力表的讀數(shù)為零，壓力的實際數(shù)值稱為絕對壓力 (絕壓)，從壓力表上讀得的壓力值稱為表壓力 (表壓)。真空表上的讀數(shù)是所測壓力的實際值比大氣壓力低多少，稱為真空度，工業(yè)上亦將真空度稱為負壓，它們之間的關(guān)系如下：真空度=大氣壓-絕對壓力 表壓=絕對壓力-大氣壓。流體流速增大,摩擦系數(shù)(B)。增大減小或不變增大或不變(D)流速增大，則Re增大,根據(jù)Moody摩擦因數(shù)圖可知，Re增大,摩擦因數(shù)胂陸4,達到阻力平方區(qū)后，摩擦因數(shù)氬凰鍾e變化,只與相對粗糙度有關(guān)。流體在圓形直管的流動系統(tǒng)中，假定管徑不變;層流區(qū)：壓降與速度的___C 次方成正比。阻力平方區(qū)：壓降與速度的 次方成正比。TOC\o"1-5"\h\z2，22，11，21，1當(dāng)流體在圓形直管中作層流流動時，根據(jù)哈根 --泊謖葉公式△Pf=32卩Iu/d2可知，管徑不變時，壓降與速度的一次方成正比；當(dāng)流體進入極度湍流區(qū)即阻力平方區(qū)時根據(jù)范寧公式壓強與速度的二次方成正比。雙液體U管壓差計要求兩種指示液的密度差__C 。大中等小越大越好根據(jù)雙液體壓差計工作原理及計算公式可知： △P=(pA-pC)gR為了使差壓計讀數(shù)R放大,必須使pA與pC相差較小。在計算流體由細管進入粗管的局部阻力損失時，公式中的流速應(yīng)該用 ___C___管中的速度；在計算流體流道突然縮小的局部阻力損失時，公式中的流速應(yīng)該用 管中的速度。大，大大，小小，小小，大用流體由細管進入粗管相當(dāng)于突然擴大流道，在計算流體流道突然擴大或突然縮小的局部阻力損失時，都應(yīng)用小管的流速進行計算。如圖所示，液體在管內(nèi)流動，在 1、2兩點插入玻璃小管，試比較玻璃小管內(nèi)的液面高低,忽略流動阻力(A)。兩小管液面相等第一根小管的液面比第二根高第二根小管的液面比第一根高不定根據(jù)理想流體柏努力方程 ，z1+p1/駁+u"2/2g=z2+p2/駁+u2A2/2g,取2點為基準面(即z2=0),那么1點玻璃管內(nèi)的液面高度表示該處的機械能之和 (z1+p1/駁+u1A2/2g),2點玻璃管內(nèi)的液面高度表示該處的機械能之和 (z2+p2/駁+u2A2/2g),因此兩小管液面當(dāng)然相等。理想流體的粘度(C)。與理想氣體的粘度相等與理想溶液的粘度相等等于零等于1理想流體的粘度等于零,流動中沒有阻力。這種流體實際上并不存在,但實際流體在某些場合可視為理想流體以使問題簡化。Re在2000?4000之間，流動型態(tài)為過渡型態(tài)(錯誤 )?？赡苁菍恿?也可能是湍流