流体力学与传热复习提纲

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1、流体力学与传热复习提纲第一章 流体流动1） 压强的表示方法 绝对压：以绝对真空为基准的真实压强值 表压：以大气压为基准的相对压强值表绝pppa如果绝对压小于表压，此时表压称为真空度真空度。 例题例题 当地大气压为 745mmHg 测得一容器内的绝对压强为 350mmHg，则真空度为 。测得另一容器内的表压强为 1360 mmHg，则其绝对压强为 。 2） 牛顿粘度定律的表达式及适用条件适用条件：牛顿型流体dydu流体粘度 3） 粘度随温度的变化 液体：温度上升，粘度下降； 气体：变化趋势刚好和液体相反，温度上升，粘度增大。 4） 流体静力学基本方程式5） 流体静力学基本方程式的应用 等压面及其

2、条件 静止、连续、同种流体、同一水平面 6） 连续性方程 对于稳定流动的流体，通过某一截面的质量流量为一常数：如果流动过程 不变，则1122uAuA如果是圆管，则12 122 2udud因此管径增大一倍，则流速成平方的降低。 7） 伯努利方程式的表达式及其物理意义、单位 不可压缩理想流体作稳定流动时的机械能衡算式21 ,22 2212 1121 21fsWpugzWpugz对于理想流动，阻力为 0，机械能损失为 0，且又没有外加功，则22 2212 1121 21pugzpugz)(2112zzgpp 常数uAms物理意义：理想流体稳定流动时，其机械能守恒。 注意伯努利方程的几种表达形式和各物

3、理量的单位。 例题例题 如题图所示虹吸装置。忽略在管内流动损失，虹吸管出口与罐底部相平，则虹吸管出 口处的流速 8） 流型的判据 流体有两种流型：层流，湍流。 层流：流体质点只作平行管轴的流动，质点之间无碰撞； 湍流：流体质点除了沿管轴作主流运动外，在其它的方向上还作随机脉动，相互碰撞。 流型的判据：Re4000，流体在管内湍流，为湍流区；9） 流体在圆管内层流时的速度分布 层流时流体在某一截面各点处的速度并不相等，在此截面上呈正态分布。)1 (422 2 RrRlpur在管中心处的流速最大，其最大流速与平均流速之间的关系：cuu2110）直管阻力损失的通式 流体流经水平均匀的直管，（静压能的

4、减小）21 21 ,ppWf（范宁公式）范宁公式的三种表达形式（压力损失、阻力损失、压头损失） 11）直管内层流时的阻力损失由直管内层流时的阻力损失，可得直管内层流时的摩擦系数：例题例题 已知某油品在园管中稳定流动，其 Re1000。已测得管中心处的点速度为 0.5m/s,则 此管截面上的平均速度为 m/s。若油品流量增加一倍，则每米直管的压头损失为原 损失的 倍。 （ 和流速液有关系） 例题例题 米糠油在管中作层流流动，若流量不变 u,d 不变，管长增加一倍，则摩擦阻力损失 d, l 不变，油温升高，粘度为原来的 1/2，则摩擦阻力损失 udRe 22fu dlW2f32 dlupRe64H

5、答：根据哈根-泊谡叶方程232 dlup12）总阻力损失 流体流通直管时存在阻力损失，流通管件、设备时，也存在阻力损失。为局部阻力系数，突然扩大时，1；突然缩小时，0.5。13）管路计算 利用连续性方程、机械能衡算式、范宁公式、静力学方程式，计算流速、流量、轴功率等。14）流速和流量的测量仪器 皮托管、孔板、转子流量计三种常见的流量计 皮托管特点： 1 测量的是某一点的流速，而不是管截面的平均流速 2 皮托管平行于管轴放置 3 内管口正对流体，外管壁的小孔与流动方向垂直 4 属变压头流量计 孔板流量计特点： 1 测量孔口处的流速 2 利用孔板处静压能的不同测量流速、流量，属变压头流量计 3 孔

6、板流量计流速的计算公式：C0为流量系数 转子流量计特点： 1 倒锥形的玻璃管 2 测量时转子上下截面的压差不随流量变化，但截面却发生变化，属变截面的流量计 3 读数读最大投影面积处 4 转子流量计用 20水或者 20、1atm 下的空气进行标定，如果测量其它流体或者非此 状态下的空气，需要重新标定。 例题例题 用泵将密度为用泵将密度为 850kg/m3，粘度为，粘度为 0.190Pa s 的重油从贮油池送至敞口高位槽中，升扬的重油从贮油池送至敞口高位槽中，升扬 高度为高度为 20m。输送管路为。输送管路为 1084mm 钢管，总长为钢管，总长为 1000m（包括直管长度及所有局部阻（包括直管长

7、度及所有局部阻 力的当量长度）力的当量长度） 。管路上装有孔径为。管路上装有孔径为 80mm 的孔板以测定流量，其油水压差计的读数的孔板以测定流量，其油水压差计的读数 R500mm。孔流系数。孔流系数 C00.62，水的密度为，水的密度为 1000kg/m3。试求：。试求：(1)输油量是多少输油量是多少 m3/h？(2)若泵的效率为若泵的效率为 0.55，计算泵的轴功率。，计算泵的轴功率。 解：孔径处流速解：孔径处流速2)(222 e fu dlu dllW)(20 00RgCusmgRCu/816. 0850)8501000(5 . 081. 9262. 0)(200hmduV/76.143

8、60008. 0785. 0816. 04322 0在贮油池液面在贮油池液面 11与高位槽液面与高位槽液面 22 间列柏努利方程式间列柏努利方程式,并以截面并以截面 11为基准水平面，为基准水平面， 得得其中其中将上列数值代入柏努利方程式，并整理得将上列数值代入柏努利方程式，并整理得管内油流速管内油流速（注意：管径为注意：管径为 108-4*2100 mm） 例题例题 用泵将用泵将 20水从敞口贮槽送至表压为水从敞口贮槽送至表压为 1.5105Pa 的密闭容器，两槽液面均恒定不变，的密闭容器，两槽液面均恒定不变， 各部分相对位置如图所示。输送管路尺寸为各部分相对位置如图所示。输送管路尺寸为 1

9、084mm 的无缝钢管，吸入管长为的无缝钢管，吸入管长为 20m，排，排 出管长为出管长为 100m（各段管长均包括所有局部阻力的当量长度）（各段管长均包括所有局部阻力的当量长度） 。当阀门为。当阀门为 3/4 开度时，真空开度时，真空 表读数为表读数为 42700Pa，两测压口的垂直距离为，两测压口的垂直距离为 0.5m，忽略两测压口之间的阻力，摩擦系数可，忽略两测压口之间的阻力，摩擦系数可 取为取为 0.02。试求：。试求： (1)阀门阀门 3/4 开度时管路的流量开度时管路的流量(m3/h)； (2)压强表读数（压强表读数（Pa） ； (3)泵的压头（泵的压头（m） ； (4)若泵的轴功

10、率为若泵的轴功率为 10kW，求泵的效率；，求泵的效率； (5)若离心泵运行一年后发现有气缚现象，试分析其原因若离心泵运行一年后发现有气缚现象，试分析其原因。解：（1）阀门 3/4 开度时管路的流量(m3/h)；feWpugZWpugZ22 2 212 1 122212121020 0uuPPmZZfeWW2081. 9smdduu/522. 010080816. 022 0 0 kgJu dlle/3 .3732W 274. 0Re64200023419. 0850522. 01 . 0Re2f为层流kgJWe/5 .5693 .3732081. 9WVWNe e360916m3m在贮槽液面

11、 0-0与真空表所在截面 1-1间列柏努利方程。以 0-0截面为基准水平面， 有：10,12 1 102 0 022fhgp guzgp guz其中， , 2 12 12 1 10,204. 081. 921 . 02002. 02uu gu dllhf z0=0， u0=0, p0=0（表压）, z1=3m, p1=-42700Pa（表压）代入上式，得： u1=2.3m/s， Q=hmud/65432(2)压强表读数（Pa） ； 在压力表所在截面 2-2与容器液面 3-3间列柏努利方程。仍以 0-0截面为基准水平面， 有：32,32 3 322 2 222fhgp guzgp guz81.

12、923 . 21 . 0 10002. 01000105 . 1016100023 . 25 . 325 22ggp g解得， p2=3.23105Pa（表压） （3）泵的压头（m） ； 在真空表与压力表所在截面间列柏努利方程，可得，mHgppzzHf8 .37081. 9100010427. 01023. 35 . 0)(55 12 12（4）泵的有效功率%87.66/687. 610236001000658 .37 102 NNekwHQNe故（5）若离心泵运行一年后发现有气缚现象，原因是进口管有泄漏。第二章 流体输送机械1） 离心泵的工作原理 离心泵的主要部件是固定的泵壳和旋转的叶轮。叶

13、轮高速旋转，在离心力的作用下，液体 从叶轮中心甩向外周。此时液体静压提高流速也提高，流体进入这个泵壳后，流道逐渐 增大，流速逐渐减小，部分动能转化为静压能。这样泵出口处液体具有较高的静压能排入 管路。 2） 气缚及气蚀现象的概念、危害及避免措施 气缚：离心泵启动时，如果泵内存有气体，因气体密度小，产生的离心力很小，在叶轮中 心处不能形成足够的低压从贮槽吸入液体，离心泵无法正常工作，这种现象称为气缚。避免措施：离心泵启动前必须向泵壳灌满液体。 气蚀：当泵中心处的压强等于或低于操作温度下液体的饱和蒸气压时，液体会部分气化产 生气泡，并流向高压区。在高压区气泡消失，产生局部真空，周围的液体高速冲向原

14、气泡 中心，产生巨大的冲击力，至少会使泵产生巨大的轰鸣声。叶轮和泵壳受到反复的冲击， 材料表面会产生疲劳，甚至蚀点和裂缝，这种现象称为气蚀。 危害：泵的流量、压头和效率明显下降，产生巨大的轰鸣，损坏泵体。 避免措施：泵的安装高度适当，保证叶轮中心处的压强高于液体的饱和蒸气压。 3）升扬高度的概念和扬程 泵的扬程：单位质量流体从泵获得的机械能。 泵的升扬高度：泵的实际吸上高度与排出高度之和。 4）离心泵的性能曲线 常用的离心泵的性能曲线有：Hqv，p 轴qv，qv 曲线。 共同特点： 扬程与体积流量的关系中，流量增大，扬程减小 轴功率与体积流量的关系中，流量增大轴功率增大，流量为 0 时，轴功率

15、为最小值，但不 等于 0。 效率与体积流量的关系中，流量为 0 时，效率为 0，流量增大效率先是增大而后下降。 5）离心泵性能的影响因素 液体物性：密度（密度仅对轴功率有影响） 粘度（粘度增大，扬程、流量、效率下降，p 增大） 转速：（N 为功率） 叶轮直径：6）阀门的安装位置及原因(pa-p1)/g=Z1+u1 2/2g+hfsP1随 hfs 增大而降低泵的吸上高度不仅与允许吸上“真空度”Hs 有关，还与泵吸入管内的压头损失有关而 hfs 又与 le 成正比。为了保证泵在实际操作中不发生气蚀现象要尽量减小吸入管的阻 力。这就要求吸上管路短而直且无调节阀门，以使 hf 尽量小。因此，调节流量的阀门一 般不装在吸入管路上，而装在出口管路上。 7）离心泵流量调节的方法 A改变阀门的开度改变管路特性曲线（He 为管路所需的压头） 阀门开大，B 值减小，工作点下移至 M1，流量增大；阀门关小，B 值增大，工作点上