流体流动、环境工程学知识笔记思维导图
2023-10-18 08:46:34 0 举报AI智能生成
环境工程学中流体流动的知识笔记，思维导图
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大纲/内容
流体流动
流体概述
概念
液体和气体统称为流体.
特征
具有流动性
无固定形状
在外力作用下 其内部发生相对运动.
工业应用
流体的输送
压强、液位、流速和流量的测量
连续介质
流体的微观组成
流体是由大量彼此间有一定间隙的单个分子所组成
质点概念
不考虑形状和大小,并将质量看成集中在一点的物体;一物体 能否当成质点看待是相对而言的.
流体质点
流体质点是指一个含有大量流体分子的微团, 其尺寸远小于设 备尺寸,但比起分子自由路程却要大的多.
流体连续性假设
在绝大多数情况下流体的连续性假设是成立的,只是在 高真空稀薄气体的情况下连续性假定不成立.
流体静力学
单位体积流体的质量称为流体的密度,kg.m-3
密度的影响因素
可压缩流体
不可压缩流体
流体的密度
纯物质密度
液体的密度
气体的密度
混合物密度
混合流体密度
体积加和法
质量加和原理
理想气体状态
流体静压强
流体垂直作用于单位面积上的压力称为流体的静压强,简称压强.
特征
流体静压强垂直于作用面
从各个方向作用于同一点的流体静压强相等
表示方法
绝对压强
表压强
表压强=绝对压强—大气压强
真空度
真空度=大气压强—绝对压强
基本方程式
p = p0 + pgh
应用
压强与压强差的测量
U管压差计
液位测定
液封高度的计算
h=p/pg
流体在管内的流动
流动
不稳定流动
稳定流动
流量
单位时间内流过管道任一截面的流体量
qm =qv p
流速
单位时间内流体质点在流动方向上所流过的距离
u = qv /A
常见流速范围
液体:1~3 m/s
气体:10~25 m/s
常用的两种管子
水煤气管
无缝钢管
连续性方程式
qm1 =qm2 =qm
p A u = p A u = p Au
柏努利方程式
机械能衡算
1N流体为衡算基准(常用)
流体流动的内部结构
牛顿粘性定律
流体的粘性
粘性是流动性的反面
粘性力
运动着的流体内部相邻两流体层间 的相互作用力
流体的粘度
衡量流体粘性 大小的物理量
运动粘度
动力粘度与密度的比值
单位 SI制:m2/s
流体类型
流动类型
雷诺准数
圆管内流体运动的速度分布
流体在均匀直管内作等速运动, 各外力之和零
层流时的速度分布
湍流时的速度分布
边界层的脱体(分离)
形体阻力
局部阻力
局部阻力=摩擦阻力+形体阻力
管件、阀门、管子进出口等
流体在管内的流动阻力
影响因素
流体具有粘性,流动时存在着内摩擦
固定的管壁或其他形状固体壁面,促使流动的流体内部发生相对运动,
流动阻力损失的大小与流体物理性质、流动状况及壁面的形状等因素有关.
流动阻力损失的分类
沿程阻力损失
局部阻力损失
管路系统总能量损失(阻力损失)
表示方法
管路计算和测量
管路计算
连续性方程式
柏努利方程式
阻力损失计算式
简单管路计算
流体通过各管段的质量流量不变; 不可压缩流体, 则体积流量也不变.
整个管路的总能量损失等于各段能量损失之和
分支管路的计算
主管中的流量为各支路流量之和
流体在各支管流动终了时的总机械 能与能量损失之和相等
流量测量
测速管
孔板流量计
文丘里流量计
转子流量计
孔板流量计
恒截面、变压差的差压式流量计
文丘里流量计
属差压式流量计
能量损失小,造价高
转子流量计
垂直向上的推动力
垂直向下的净重力
流量方程
转子处于平衡状态时的受力平衡
安装与维修
永远垂直安装,且流体下进、上出;
安装在稳定段之后L>5d;
采用分路管道安装, 以便于检修;
使用时应缓慢旋开阀门,以免流体冲力过猛损坏锥管, 转子等元件
优缺点
读数方便,流动阻力很小, 测量范围宽,测量精度较高
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