環(huán)境工程原理第三章20150906100905218

1、第三章流體流動(dòng) 第三章第三章 流體流動(dòng)流體流動(dòng)本章主要內(nèi)容第一節(jié) 管流系統(tǒng)的衡算方程第二節(jié) 流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力第三節(jié) 邊界層理論第四節(jié) 流體流動(dòng)的阻力損失第五節(jié) 管路計(jì)算第六節(jié) 流體測量第三章第三章 流體流動(dòng)流體流動(dòng)本章主要內(nèi)容第一節(jié) 管流系統(tǒng)的衡算方程第二節(jié) 流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力第三節(jié) 邊界層理論第四節(jié) 流體流動(dòng)的阻力損失第五節(jié) 管路計(jì)算第六節(jié) 流體測量一、管道系統(tǒng)的質(zhì)量衡算方程二、管道系統(tǒng)的能量衡算方程本節(jié)的主要內(nèi)容第一節(jié)第一節(jié) 管道系統(tǒng)的衡算方程管道系統(tǒng)的衡算方程第一節(jié)第一節(jié) 管道系統(tǒng)的衡算方程管道系統(tǒng)的衡算方程要點(diǎn)：（1）質(zhì)量衡算方程 管流系統(tǒng)的總衡算方程 不可壓縮流體管內(nèi)流動(dòng)的連續(xù)性方

2、程（2）能量衡算方程 總能量衡算方程 機(jī)械能衡算方程、若截面A1、A2上流體的密度分布均勻，且流速取各截面的平均流速，則：一維流動(dòng)12ddmmmqqt111222ddmmmuAuAt1111mmqu A2222mmquA第一節(jié) 管道系統(tǒng)的衡算方程(3.1.1)一、管道系統(tǒng)的質(zhì)量衡算方程、d0dmt222111AuAumm2211AuAumm 對于穩(wěn)態(tài)過程 對于不可壓縮流體，為常數(shù)，不可壓縮流體管內(nèi)流動(dòng)的連續(xù)性方程 第一節(jié) 管道系統(tǒng)的衡算方程(3.1.2)(3.1.3)一、管道系統(tǒng)的質(zhì)量衡算方程對于圓形管道 (3.1.4)22112dduumm流體在均勻直管內(nèi)作穩(wěn)態(tài)流動(dòng)時(shí)，平均速度恒定不變 【例

3、題】直徑為800mm的流化床反應(yīng)器，底部裝有布水板，板上開有直徑為10mm的小孔640個(gè)。反應(yīng)器內(nèi)水的流速為0.5m/s，求水通過布水板小孔的流速。解：設(shè)反應(yīng)器和小孔中的流速分別為u1、u2，截面積分別為A1、A2，根據(jù)不可壓縮流體的連續(xù)性方程，有 u1 A1u2 A25464001.048 .05 .0222112AAuum/s第一節(jié) 管道系統(tǒng)的衡算方程潛流濕地的穿孔布水管潛流濕地的穿孔布水管取樣管（輸出系統(tǒng)的物料的總能量）（輸入系統(tǒng)的物料的總能量）（從外界吸收的熱量）（對外界所作的功） 對于穩(wěn)態(tài)流動(dòng) 系統(tǒng)與外界交換能量流體攜帶能量第一節(jié) 管道系統(tǒng)的衡算方程二、管道系統(tǒng)的能量衡算方程能量交換

4、過程21()2meeeugzpQW機(jī)械能 內(nèi)能和熱 相互轉(zhuǎn)換機(jī)械能 動(dòng)能位能靜壓能消耗(3.1.10)第一節(jié) 管道系統(tǒng)的衡算方程單位質(zhì)量流體的總能量衡算方程： 內(nèi)能 熱p流體在管內(nèi)流動(dòng)過程中克服阻力損失，導(dǎo)致機(jī)械能損失，損失的這部分機(jī)械能不能轉(zhuǎn)換為其它形式的機(jī)械能（動(dòng)能、位能和功 )p而是轉(zhuǎn)換為內(nèi)能，使流體的溫度略有升高。因此，從流體輸送的角度，這部分機(jī)械能“損失”了。p流體的輸送過程僅是各種機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換與消耗的過程第一節(jié) 管道系統(tǒng)的衡算方程0eW0eQ022u0gz0pveTcTcepvppv0pTcpCcppcpTpp0096. 04183100010004021【例題例題】常溫下的水穩(wěn)

5、態(tài)流過一絕熱的水平直管道，實(shí)驗(yàn)測常溫下的水穩(wěn)態(tài)流過一絕熱的水平直管道，實(shí)驗(yàn)測得水通過管道時(shí)產(chǎn)生的壓力降為得水通過管道時(shí)產(chǎn)生的壓力降為p1- p2=40kPa，其中，其中p1與與p2分別分別為進(jìn)、出口處的壓力。求由于壓力降引起的水溫升高值。為進(jìn)、出口處的壓力。求由于壓力降引起的水溫升高值。解：依題意，解：依題意，對于不可壓縮流體對于不可壓縮流體于是于是21()2meeeugzpQW2121d2pmefpug zpWh 不可壓縮流體和可壓縮流體穩(wěn)態(tài)流動(dòng)過程單位質(zhì)量流體的機(jī)械能衡算方程第一節(jié) 管道系統(tǒng)的衡算方程(3.1.15)p通過適當(dāng)?shù)淖儞Q，以機(jī)械能和機(jī)械能損失表示能量衡算方程（一）機(jī)械能衡算方程

6、21()2meeeugzpQW單位質(zhì)量流體的總能量衡算方程： 流體輸送過程中，流體的流態(tài)幾乎都為湍流，令1 212mefpug zWh 221211221122memfppugzWugzh拓展的伯努利（Bernoulli）方程 適用條件：適用條件：連續(xù)、均質(zhì)、不可壓縮、處于穩(wěn)態(tài)流動(dòng)的流體 （二）機(jī)械能衡算方程的其他型式（1）不可壓縮流體，比體積或密度為常數(shù)，21dpppp第一節(jié) 管道系統(tǒng)的衡算方程(3.1.18)(3.1.17)對于可壓縮流體，當(dāng)兩截面間絕對壓力變化小于原壓力的20，可使用，取平均值 2102mpug Z 伯努利方程 動(dòng)能、位能和靜壓能 （2）理想流體的流動(dòng)，由于不存在因粘性引

7、起的摩擦阻力，故0fh；若無外功加入，則0eW， 理想流體在管路中作穩(wěn)態(tài)流動(dòng)而又無外功加入時(shí)，在任一截面上單位質(zhì)量流體所具有的總機(jī)械能相等212mpugz，常數(shù)第一節(jié) 管道系統(tǒng)的衡算方程(3.1.19)（3）當(dāng)體系無外功，且處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)， 0u無流動(dòng)則無阻力，即0fh0pzg在重力場中靜止的均質(zhì)、連續(xù)液體中，水平面必然是等壓面，即21zz 時(shí)，21pp 流體靜力學(xué)基本方程式。第一節(jié) 管道系統(tǒng)的衡算方程(3.1.21)一、流體的流動(dòng)狀態(tài)二、流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力本節(jié)的主要內(nèi)容第二節(jié) 流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力要點(diǎn)： 流體的內(nèi)摩擦力的概念 牛頓黏性定律及其適用條件 動(dòng)力黏性系數(shù) 流動(dòng)狀態(tài)對剪切應(yīng)力的影響層流

8、（滯流）：不同徑向位置的流體微團(tuán)各自以確定的速度分層運(yùn)動(dòng)，層間流體互不摻混。 流速較小時(shí)湍流（紊流）：各層流體相互摻混，流體流經(jīng)空間固定點(diǎn)的速度隨時(shí)間不規(guī)則地變化，流體微團(tuán)以較高的頻率發(fā)生。 當(dāng)流體流速增大到某個(gè)值之后（一）流體流動(dòng)的兩種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)臨界雷諾數(shù)第二節(jié) 流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力一、流體的流動(dòng)狀態(tài)一、流體的流動(dòng)狀態(tài)20002000雷諾數(shù)的特征速度與特征尺度內(nèi)內(nèi)第二節(jié) 流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力對于圓管內(nèi)的流動(dòng)：Re4000時(shí)，一般出現(xiàn)湍流型態(tài)，稱為湍流區(qū)；2000Re4000 時(shí)，有時(shí)層流，有時(shí)湍流，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，稱為過渡區(qū)；取決于外界干擾條件。（1）實(shí)際流體具有黏性容器中被攪動(dòng)的水最終會(huì)停 止運(yùn)

9、動(dòng) 在空氣中擺動(dòng)的物體，隨著時(shí)間的推移，擺動(dòng)不斷衰減，最終會(huì)停止。 黏性：在運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下，流體產(chǎn)生抵抗剪切變形的性質(zhì) 第二節(jié) 流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力二、流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力二、流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力(一)牛頓黏性定律現(xiàn)象（1）：結(jié)論（1）：（2）流動(dòng)的流體內(nèi)部存在相互作用力？第二節(jié) 流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力剪切力：流體內(nèi)部相鄰兩流體層的相互作用力，也稱為內(nèi)摩擦力、黏性力剪切應(yīng)力：單位面積上所受到的剪切力現(xiàn)象（2）：結(jié)論（2）：層流流動(dòng)的分子存在不規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)發(fā)生分子動(dòng)量傳遞 相鄰兩層流體動(dòng)量不同 使相鄰兩流體層產(chǎn)生相互作用力黏性流體，圓心處施加力使其流動(dòng)黏性流體的內(nèi)摩擦實(shí)驗(yàn)緊貼板表面的流體與板表面之間不發(fā)生相對

10、位移，稱為無滑移 u=0u=0u=0u=UFu=Uu=0t=0第二節(jié) 流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力各層流體之間存在相互作用u=Uu=0速度分布 流體內(nèi)部：內(nèi)摩擦力（剪切力） 固體壁面：壁面摩擦力（剪切力)Y第二節(jié) 流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力第二節(jié) 流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力欲維持上板的運(yùn)動(dòng)，必須有一個(gè)恒定的力F作用于其上。如果流體呈層流運(yùn)動(dòng)，則YUAF作用于單位面積上的力正比于在距離Y內(nèi)流體速度的減少值。 流體速度的減少值（U-uU）(3.2.2)牛頓黏性定律sPa動(dòng)力黏性系數(shù)，或稱動(dòng)力黏度，黏度，yuxdd剪切應(yīng)力，N/m2垂直于流動(dòng)方向的速度梯度，s-1負(fù)號(hào)表示剪切應(yīng)力的方向與速度梯度的方向相反牛頓粘性定律指出：相

11、鄰流體層之間的剪切應(yīng)力與該處垂直于流動(dòng)方向的速度梯度yuxdd成正比。微分形式：第二節(jié) 流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力(3.2.3)yux反映了流體流動(dòng)時(shí)的角變形速率 yuxddtgddddddytyyux由于d很小，因此tgdd所以，角變形速率t dd為yutytyyutxxdddddddddd因此，牛頓黏性定律又揭示了剪切應(yīng)力與角變形速率成正比第二節(jié) 流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力xxx經(jīng)過時(shí)間dt后，流體微元體產(chǎn)生變形單位法向速度梯度下，由于流體黏性所引起的剪切應(yīng)力的大小 yuxdd運(yùn)動(dòng)黏度m2/s 黏度是流體的物理性質(zhì)第二節(jié) 流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力(二)動(dòng)力黏性系數(shù)(3.2.5)黏度是影響剪切應(yīng)力的重要因素黏度隨

12、流體種類不同而不同，并隨壓強(qiáng)、溫度變化而變化（1 1）流體種類：）流體種類：一般地，相同條件下，液體的黏度大于氣體的黏度。（2 2）壓強(qiáng)）壓強(qiáng)：氣體的黏度隨壓強(qiáng)的升高而增加，低密度氣體和液體的黏度隨壓強(qiáng)的變化較小。 對常見的流體，如水、氣體等,黏度隨壓強(qiáng)的變化不大，一般可忽略不計(jì)。 黏度的影響因素（3 3）溫度）溫度：是影響?zhàn)ざ鹊闹饕蛩亍?第二節(jié) 流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力水及空氣在常壓下的黏度 當(dāng)溫度升高時(shí)，液體的黏度減小，氣體的黏度增加第二節(jié) 流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力解：設(shè)液層分界面上的流速為u，則剪切應(yīng)力分布：yuxdd上層 下層 在液層分界面上 【例題1】兩平板間有兩種互不相溶的液體分層流動(dòng)，設(shè)液

13、體流動(dòng)為層流，且流速按直線分布。繪制平板間液體的流速分布圖與剪切應(yīng)力分布圖。上層 下層 流速分布：0111uuh 2220hu 211 202 11 2h uuhh0121uuuuyhhyhuu22第二節(jié) 流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力u21、哪個(gè)大？問題：【例題2】一塊底面積為40 45cm2、高為1cm的木塊，質(zhì)量為5kg，沿著涂有潤滑油的斜面向下作等速運(yùn)動(dòng)，已知木塊運(yùn)動(dòng)速度u=1m/s，油層厚度=1mm，由木塊所帶動(dòng)的油層的運(yùn)動(dòng)速度呈直線分布，求油的粘滯系數(shù)。mg sinA=0udydu2/105. 0sinmsNAumgsPa 解：對木塊進(jìn)行受力分析第二節(jié) 流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力sPa動(dòng)力黏性系數(shù)，或

14、稱動(dòng)力黏度，黏度，yuxdd剪切應(yīng)力，N/m2垂直于流動(dòng)方向的速度梯度，s-1負(fù)號(hào)表示剪切應(yīng)力的方向與速度梯度的方向相反與該處垂直于流動(dòng)方向的速度梯度yuxdd成正比。微分形式：第二節(jié) 流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力(3.2.3)yux黏度是流體的物理性質(zhì)牛頓粘性定律：相鄰流體層之間的剪切應(yīng)力剪切應(yīng)力與角變形速率成正比yutytyyutxxdddddddddd流體黏性具有較大差別有一大類流體遵循牛頓定律牛頓流體所有氣體和大多數(shù)低分子量的液體均屬于牛頓流體，如水、汽油、煤油、甲苯、乙醇等 泥漿、中等含固量的懸浮液 第二節(jié) 流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力(三)流體類別橡膠、油漆等 濃淀粉糊、生面團(tuán)等非牛頓流體：第二節(jié) 流

15、體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力(三)流體類別泥漿：粘塑性流體 賓漢模型環(huán)境工程中重要的流體介質(zhì)： 水、氣、泥漿流體分類及剪切應(yīng)力計(jì)算式流體分類及剪切應(yīng)力計(jì)算式第二節(jié) 流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力 液體防彈衣 主要成分是一種特制“抗剪稠密液體（STF）”，含有大量懸浮在聚乙烯醇流體中的硬質(zhì)納米級硅膠微粒。正常情況下， STF像其他液體一樣，很柔軟，可以變形。一旦彈片或彈頭觸到它，這種液體就能瞬間轉(zhuǎn)變成一種硬質(zhì)材料，阻止彈體穿過 第二節(jié) 流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力 可以在液體上跳舞嗎？！典型的非牛頓流體：第二節(jié) 流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力p層流流動(dòng) 分層流動(dòng)，各層之間相互影響和作用較小，剪切應(yīng)力主要是由分子運(yùn)動(dòng)引起的。p湍流流動(dòng) 存在流

16、體質(zhì)點(diǎn)的隨機(jī)脈動(dòng)，流體之間相互影響較大，剪切應(yīng)力除了由分子運(yùn)動(dòng)引起外，還由質(zhì)點(diǎn)脈動(dòng)引起。 yudd質(zhì)點(diǎn)脈動(dòng)引起的剪切應(yīng)力 以平均速度表示的垂直于流動(dòng)方向的速度梯度質(zhì)點(diǎn)脈動(dòng)引起的動(dòng)力黏性系數(shù)渦流黏度總的剪切應(yīng)力為 (四)流態(tài)對剪切應(yīng)力的影響(3.2.8)yuyuefftddddeff(3.2.9)渦流黏度不是物性，受流體宏觀運(yùn)動(dòng)影響 第二節(jié) 流體流動(dòng)的內(nèi)摩擦力（1）簡述層流和湍流的流態(tài)特征。（2）什么是“內(nèi)摩擦力”？簡述不同流態(tài)流體中“內(nèi)摩擦力”的產(chǎn)生機(jī)理。（3）流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生摩擦阻力的根本原因是什么？（4）什么情況下可用牛頓黏性定律計(jì)算剪切應(yīng)力？牛頓型流體有哪些？（5）簡述溫度和壓力對液體和氣

17、體黏度的影響。思考題第三節(jié) 邊界層理論本節(jié)主要內(nèi)容一、邊界層理論的概念二、邊界層的形成過程三、邊界層的分離第三節(jié) 邊界層理論要點(diǎn)：（1）邊界層理論 什么是邊界層？ 為什么會(huì)形成邊界層？ 研究邊界層的意義？ 邊界層理論要點(diǎn)、平板上和圓直管內(nèi)邊界層的形成過程、邊界層的厚度、進(jìn)口段長度（2）邊界層分離 邊界層分離的概念、分離的條件及影響分離點(diǎn)的影響因素速度變化比較大、黏性力不能忽略的區(qū)域邊界層u01904年，普蘭德（Prandtl）提出了“邊界層”概念，認(rèn)為即使對于空氣、水這些黏性很低的流體，黏性也不能忽略，但其影響僅限于壁面附近的薄層，即邊界層；離開表面較遠(yuǎn)的區(qū)域，則可視為理想流體。邊界層理想流體

18、u0yx第三節(jié) 邊界層理論一、邊界層的概念一、邊界層的概念 u=Uu=0速度分布 實(shí)際流體的流動(dòng)具有兩個(gè)基本特征：(1)在固體壁面上，流體與固體壁面的相對速度為零 流動(dòng)的無滑移（黏附）特征(2)當(dāng)流體之間發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，流體之間存在剪切力流體流過壁面時(shí),在壁面附近形成速度分布第三節(jié) 邊界層理論為什么會(huì)形成邊界層？為什么會(huì)形成邊界層？流體在兩平板間層流流動(dòng)流體流過平壁面一、邊界層的概念一、邊界層的概念 流速很小，速度梯度很大u0邊界層因剪切應(yīng)力而受阻減速無滑移u0yx第三節(jié) 邊界層理論一、邊界層的概念一、邊界層的概念 為什么會(huì)形成邊界層？為什么會(huì)形成邊界層？分界面u=0.99u0邊界層分界面：

19、流體速度達(dá)到來流速度99時(shí)的流體層（2）在邊界層內(nèi)，黏性力可以達(dá)到很高的數(shù)值，它所起的作用與慣性力同等重要，在邊界層內(nèi)不能全部忽略粘性；普蘭德邊界層理論要點(diǎn)：（1）當(dāng)實(shí)際流體沿固體壁面流動(dòng)時(shí)，緊貼壁面處存在非常薄的一層區(qū)域，流體的流速很小，但速度梯度很大邊界層；u0u0yx第三節(jié) 邊界層理論（3）在邊界層外的整個(gè)流動(dòng)區(qū)域，法向速度梯度很小，黏性力很小。在大Re情況下，可將黏性力全部忽略，近似看成是理想流體的流動(dòng)。（4）大Re情況下，流動(dòng)分為兩個(gè)區(qū)域，流動(dòng)的阻力發(fā)生在邊界層內(nèi)邊界層流動(dòng)邊界層速度邊界層邊界層理想流體與速度梯度有關(guān)流動(dòng)阻力形體阻力傳熱、傳質(zhì)速率傳熱、傳質(zhì)阻力邊界層理論摩擦阻力流體流

20、動(dòng)狀態(tài)流場速度分布傳熱、傳質(zhì)機(jī)理yuxddyuyuefftdddd第三節(jié) 邊界層理論是分析阻力機(jī)理、進(jìn)行阻力計(jì)算的基礎(chǔ)是分析熱量、質(zhì)量傳遞機(jī)理和強(qiáng)化措施的基礎(chǔ)研究邊界層的意義？研究邊界層的意義？層流邊界層速度梯度大黏性力大第三節(jié) 邊界層理論（一）繞平板流動(dòng)的邊界層 1.繞平板流動(dòng)的邊界層的形成二、邊界層的形成過程 邊界層的厚度從平板前緣開始不斷增加。在厚度較小處，流動(dòng)為層流，稱為層流邊界層u邊界層流態(tài)始終為層流層流邊界層層流邊界層湍流邊界層湍流邊界層層流內(nèi)層層流內(nèi)層u u0 0u u0 0u u0 0u邊界層流態(tài)由層流發(fā)展為湍流第三節(jié) 邊界層理論二、邊界層的形成過程 與局部Re數(shù)有關(guān)當(dāng)Re數(shù)超

21、過某個(gè)值時(shí)，邊界層內(nèi)的流動(dòng)變得不穩(wěn)定，進(jìn)而發(fā)生流態(tài)的轉(zhuǎn)變cx層流邊界層湍流邊界層過渡區(qū)速度梯度大黏性力大速度梯度減小，黏性力下降，擾動(dòng)迅速發(fā)展湍流中心緩沖層厚度突然增加第三節(jié) 邊界層理論層流底層(黏性底層)（一）繞平板流動(dòng)的邊界層 1.繞平板流動(dòng)的邊界層的形成二、邊界層的形成過程 邊界層的厚度繼續(xù)增加 臨界距離：與壁面粗糙度、平板前緣的形狀、流體性質(zhì)和流速有關(guān)，壁面越粗糙，前緣越鈍， 越短cx臨界雷諾數(shù)0Reuxcxc對于平板，臨界雷諾數(shù)的范圍為31052106，通常情況下取5105 邊界層流態(tài)的判別：第三節(jié) 邊界層理論2.邊界層內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)二、邊界層的形成過程 注意：層流邊界層和層流底層的區(qū)

22、別注意：層流邊界層和層流底層的區(qū)別層流邊界層層流邊界層湍流邊界層湍流邊界層層流底層層流底層u0u0u0 xy層流邊界層：層流邊界層：邊界層內(nèi)的流態(tài)為層流邊界層內(nèi)的流態(tài)為層流湍流邊界層：湍流邊界層：邊界層內(nèi)的流態(tài)為湍流邊界層內(nèi)的流態(tài)為湍流層流底層：層流底層： 邊界層內(nèi)近壁面處一薄層，無論邊界層的流態(tài)邊界層內(nèi)近壁面處一薄層，無論邊界層的流態(tài) 為層流或湍流，其流態(tài)均為層流為層流或湍流，其流態(tài)均為層流二、邊界層的形成過程 第三節(jié) 邊界層理論2.邊界層內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)層流邊界層層流邊界層層流邊界層湍流邊界層湍流邊界層層流內(nèi)層層流內(nèi)層u u0 0u u0 0u u0 0發(fā)展為湍流邊界層第三節(jié) 邊界層理論二、邊

23、界層的形成過程 在同樣外流速度下，湍流邊界層的壁面摩擦力比層流邊界層大得多。因?yàn)橥牧鬟吔鐚觾?nèi)流體質(zhì)點(diǎn)的橫向脈動(dòng)使外層中快速運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)到達(dá)壁面附近，因而動(dòng)量交換比分子擴(kuò)散強(qiáng)烈得多。u=0.99u0u=0.99u0邊界層的厚度xx隨著x增大，邊界層不斷增厚第三節(jié) 邊界層理論3.邊界層厚度邊界層厚度： 流體速度達(dá)到來流速度99時(shí)的流體層厚度 層流邊界層：2/1Re641. 4xxxRe為以距板前緣距離x為特征長度的雷諾數(shù)當(dāng)?shù)乩字Z數(shù)5/1Re376. 0 xx 湍流邊界層：0Rexux第三節(jié) 邊界層理論(3.3.1)(3.3.2)邊界層的邊界層的厚度是厚度是ReRe的函數(shù)的函數(shù) 討論：邊界層的討論：邊

24、界層的厚度的影響因素厚度的影響因素（1 1）流體的物性（）流體的物性（，等）等）（2 2）流道幾何尺寸）流道幾何尺寸距離前端的位置距離前端的位置（3 3）流速）流速p在邊界層內(nèi)，黏性力和慣性力的數(shù)量級相當(dāng)： 速度梯度很大 流體速度較小 p流動(dòng)邊界層內(nèi)特別是層流底層內(nèi)，集中了絕大部分的傳遞阻力。因此，盡管邊界層厚度很小，但對于研究流體的流動(dòng)阻力、傳熱速率和傳質(zhì)速率有著非常重要的意義。yudd 通常，邊界層的厚度約在 的量級第三節(jié) 邊界層理論黏性剪切力很大慣性力與層外相比小得多103m例如：工程上減少傳熱、傳質(zhì)阻力的方法適當(dāng)?shù)脑龃罅黧w的運(yùn)動(dòng)速度，使其呈湍流狀態(tài)，以此降低邊界層中層流部分的厚度，從而

25、強(qiáng)化傳熱和傳質(zhì)破壞邊界層的形成，在流道內(nèi)壁做矩形槽，或在管外壁放置翅片，以此破壞邊界層和形成，減少傳熱和傳質(zhì)阻力第三節(jié) 邊界層理論環(huán)狀邊界層核心區(qū)流動(dòng)全部被固體邊界所約束環(huán)狀邊界層 第三節(jié) 邊界層理論（二）圓管內(nèi)流動(dòng)的邊界層1.圓直管內(nèi)邊界層的形成二、邊界層的形成過程 邊界層：邊界層：受內(nèi)摩擦影響而產(chǎn)生受內(nèi)摩擦影響而產(chǎn)生較大速度梯度較大速度梯度的區(qū)域，的區(qū)域，u u=0.99=0.99u u0 0邊界層發(fā)展：邊界層發(fā)展：邊界層厚度邊界層厚度 隨流動(dòng)距離增加而增加隨流動(dòng)距離增加而增加流動(dòng)充分發(fā)展：流動(dòng)充分發(fā)展：邊界層不再改變，管內(nèi)流態(tài)也維持不變邊界層不再改變，管內(nèi)流態(tài)也維持不變 是層流還是湍流？

26、是層流還是湍流？ 取決于匯合點(diǎn)處邊界層內(nèi)的流動(dòng)取決于匯合點(diǎn)處邊界層內(nèi)的流動(dòng)Xouod進(jìn)口段進(jìn)口段第三節(jié) 邊界層理論lele充分發(fā)展段環(huán)狀邊界層當(dāng)u0較小時(shí)，進(jìn)口段形成的邊界層匯交時(shí)，邊界層是層流，以后的充分發(fā)展段則保持層流流動(dòng)，速度分布呈拋物線型1.圓直管內(nèi)邊界層的形成拋物線型速度分布 層流流動(dòng)第三節(jié) 邊界層理論當(dāng)u0較大，匯交時(shí)邊界層流動(dòng)若已經(jīng)發(fā)展為湍流，則其下游的流動(dòng)也為湍流。速度分布不是拋物線形狀。在管內(nèi)的湍流邊界層和充分發(fā)展的湍流流動(dòng)中，徑向上也存在著三層流體，即層流底層、緩沖層和湍流中心。 環(huán)狀邊界層核心區(qū)充分發(fā)展段進(jìn)口段 湍流流動(dòng)流層間影響較大緩沖層層流底層湍流中心第三節(jié) 邊界層理

27、論判別流動(dòng)形態(tài)的雷諾數(shù)定義為0Redu當(dāng)Re2000時(shí)，管內(nèi)流動(dòng)維持層流 第三節(jié) 邊界層理論層流時(shí)層流時(shí)湍流時(shí)湍流時(shí)充分發(fā)展段，不管層流還是湍流，邊界層厚度等于圓管半徑，并且不再改變。max82. 0uum8/7Re5 .61db湍流時(shí)，圓管內(nèi)層流底層的厚度，當(dāng)2.邊界層厚度第三節(jié) 邊界層理論3.進(jìn)口段長度實(shí)際工程中區(qū)分進(jìn)口段是非常重要：，其后沿流動(dòng)方向平緩減少，并趨于流動(dòng)充分發(fā)展后的不變值 邊界層厚度小，有利于傳熱和傳質(zhì)進(jìn)口段長度用le來表示。無量綱數(shù) 是雷諾數(shù)的函數(shù)eld0.0575Reeld（2）湍流，目前尚無適當(dāng)?shù)挠?jì)算公式，實(shí)驗(yàn)研究表明， 管內(nèi)湍流邊界層的進(jìn)口段長度大致為50倍管徑。

28、（1）層流，由理論分析可得第三節(jié) 邊界層理論邊界層與固體壁面相脫離 邊界層分離流動(dòng)中產(chǎn)生大量旋渦第三節(jié) 邊界層理論三、邊界層分離 邊界層與固體壁面相脫離內(nèi)部充滿旋渦 導(dǎo)致流體能量大量損失，是粘性流動(dòng)流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生能量損失的重要原因之一第三節(jié) 邊界層理論當(dāng)流體流過表面曲率較大的曲面時(shí)三、邊界層分離 (一)現(xiàn)象繞過鈍體的穩(wěn)態(tài)流動(dòng)鈍體尾部上邊界層發(fā)展的不同階段流體流過表面曲率較大的曲面時(shí)，邊界層外流體的速度和壓強(qiáng)均沿流動(dòng)方向發(fā)生變化，邊界層內(nèi)的流動(dòng)會(huì)受到很大影響 流道斷面變化流速變化壓強(qiáng)變化？u 增大，壓強(qiáng)減小u 減小，壓強(qiáng)增加第三節(jié) 邊界層理論三、邊界層分離 (二)過程分離點(diǎn) 逆壓區(qū)（慣性力壓強(qiáng)差）黏

29、性力 順壓區(qū)流體慣性力（黏性力逆壓強(qiáng)） 流體質(zhì)點(diǎn)的速度逐漸減小 D點(diǎn)近壁面處流體質(zhì)點(diǎn)速度為零D點(diǎn)之后?第三節(jié) 邊界層理論三、邊界層分離 分離點(diǎn) 尾流（1）壁面附近的流體速度方向相反，發(fā)生倒流（逆壓梯度）D點(diǎn)之后：（2）產(chǎn)生旋渦尾流區(qū)（3）旋渦中的流體具有很大的角速度和旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，使其壓力降低，產(chǎn)生較大的形體阻力第三節(jié) 邊界層理論三、邊界層分離 分離點(diǎn) 粘性作用和存在逆壓梯度是流動(dòng)分離的兩個(gè)必要條件 順壓區(qū)逆壓區(qū)尾流區(qū)流體的慣性力、粘性力、壓強(qiáng)差之間的關(guān)系第三節(jié) 邊界層理論三、邊界層分離 (三)條件繞繞過過圓圓柱柱的的穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)流流動(dòng)動(dòng)典型特征是尾部典型特征是尾部的反向流動(dòng)，且的反向流動(dòng)，且隨隨Re

30、Re的增加變得的增加變得更加明顯更加明顯繞繞過過球球的的穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)流流動(dòng)動(dòng)繞繞過過圓圓柱柱的的穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)流流動(dòng)動(dòng)兩側(cè)交錯(cuò)排列的系列旋渦渦街渦街層流邊界層和紊流邊界層都會(huì)發(fā)生分離在相同的逆壓梯度下，層流邊界層和紊流邊界層哪個(gè)更容易發(fā)生分離？（由于層流邊界層中近壁處速度隨法向方向的增長緩慢，逆壓梯度更容易阻滯靠近壁面的低速流體質(zhì)點(diǎn)）層流時(shí)慣性力小結(jié)論：湍流邊界層的分離點(diǎn)結(jié)論：湍流邊界層的分離點(diǎn)延后產(chǎn)生延后產(chǎn)生第三節(jié) 邊界層理論三、邊界層分離 (四)流態(tài)的影響邊界層分離形體阻力：物體前后壓強(qiáng)差引起的阻力形成湍流邊界層時(shí)，形體阻力大小?較小因?yàn)榉蛛x點(diǎn)靠后，尾流區(qū)較小是產(chǎn)生形體阻力的主要原因。形成尾流區(qū) 形

31、體阻力增加第三節(jié) 邊界層理論但是摩擦阻力與層流邊界層相比大小？第三節(jié) 邊界層理論(1)什么是流動(dòng)邊界層？邊界層理論的要點(diǎn)是什么？(2)簡述湍流邊界層內(nèi)的流態(tài)，以及流速分布和阻力特征。(3)邊界層厚度是如何定義的？簡述影響平壁邊界層厚度的因素，并比較下列幾組介質(zhì)沿平壁面流動(dòng)時(shí)，哪個(gè)邊界層厚度較大： a.污水和污泥；b.水和油；c.流速大和流速小的同種流體(4)為什么管道進(jìn)口段附近的摩擦系數(shù)最大？(5)簡述邊界層分離的條件和過程。流體沿平壁面的流動(dòng)和理想流體繞過圓柱體流動(dòng)時(shí)是否會(huì)發(fā)生邊界層分離？(6)當(dāng)逆壓梯度相同時(shí)，層流邊界層和湍流邊界層分離點(diǎn)的相對位置如何?請解釋其原因。思考題一、阻力損失的影

32、響因素二、圓直管內(nèi)流動(dòng)的沿程阻力損失三、非圓直管內(nèi)流動(dòng)的沿程阻力損失四、氣體和泥漿流動(dòng)的沿程阻力損失五、管道內(nèi)的局部阻力損失本節(jié)的主要內(nèi)容第四節(jié) 流體流動(dòng)的阻力損失要點(diǎn)：（1）阻力損失的種類（摩擦阻力，形體阻力）、產(chǎn)生的原因和影響因素（2）圓直管內(nèi)流動(dòng)的沿程阻力損失 范寧公式、摩擦系數(shù)/范寧摩擦因子 層流流動(dòng)和湍流流動(dòng)的速度分布和阻力損失（3）非圓直管的當(dāng)量直徑（4）氣體的阻力損失（理想氣體的等溫和非等溫流動(dòng)），泥漿（賓漢流體）流動(dòng)的阻力損失（5）管道內(nèi)的局部阻力損失 局部阻力系數(shù)、當(dāng)量長度第四節(jié) 流體流動(dòng)的阻力損失（一）阻力損失的起因（一）阻力損失的起因總阻力損失的大小取決于流體的物性、總阻

33、力損失的大小取決于流體的物性、流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài)和和物體表物體表面的粗糙度、幾何形狀等面的粗糙度、幾何形狀等。（1 1）內(nèi)摩擦造成的摩擦阻力）內(nèi)摩擦造成的摩擦阻力（2 2）物體前后壓強(qiáng)差造成的形體阻力）物體前后壓強(qiáng)差造成的形體阻力摩擦阻力：摩擦阻力：（二）阻力損失的影響因素：（二）阻力損失的影響因素：形體阻力：形體阻力：邊界層內(nèi)的流態(tài)，邊界層內(nèi)的流態(tài)，邊界層的厚度邊界層的厚度物體前后壓強(qiáng)差物體前后壓強(qiáng)差，邊界層分離，尾流區(qū)域的大小邊界層分離，尾流區(qū)域的大小第四節(jié) 流體流動(dòng)的阻力損失（總結(jié)）一、阻力損失的影響因素：一、阻力損失的影響因素：粗糙表面摩擦阻力大。粗糙表面摩擦阻力大。但是，當(dāng)表面粗糙促使

34、邊界層湍流化以后，造成分離點(diǎn)后但是，當(dāng)表面粗糙促使邊界層湍流化以后，造成分離點(diǎn)后移，形體阻力會(huì)大幅度下降。移，形體阻力會(huì)大幅度下降。 （2 2）物體表面的粗糙度的影響）物體表面的粗糙度的影響（3 3）幾何形狀的影響）幾何形狀的影響尾流區(qū)的大小尾流區(qū)的大小形體阻力形體阻力第四節(jié) 流體流動(dòng)的阻力損失湍流時(shí)湍流時(shí)，摩擦阻力較層流時(shí)大。但與層流時(shí)相比，分離，摩擦阻力較層流時(shí)大。但與層流時(shí)相比，分離點(diǎn)后移，尾流區(qū)較小，形體阻力將減??；點(diǎn)后移，尾流區(qū)較小，形體阻力將減小；層流時(shí)，層流時(shí)，摩擦阻力小，但尾流區(qū)較湍流時(shí)大，形體阻力摩擦阻力小，但尾流區(qū)較湍流時(shí)大，形體阻力較大。較大。 （1 1）流態(tài)的影響）流態(tài)

35、的影響（2 2）顆粒在流體中運(yùn)動(dòng)）顆粒在流體中運(yùn)動(dòng) 固體顆粒沉降固體顆粒沉降（1 1）管道內(nèi)的流動(dòng)過程）管道內(nèi)的流動(dòng)過程 管路計(jì)算管路計(jì)算u 流體流經(jīng)直管沿程損失，主要是摩擦阻力流體流經(jīng)直管沿程損失，主要是摩擦阻力u 流體流經(jīng)彎管局部阻力損失流體流經(jīng)彎管局部阻力損失 層流：摩擦阻力，流速分布變化，剪切應(yīng)力增大層流：摩擦阻力，流速分布變化，剪切應(yīng)力增大 湍流：摩擦阻力，（邊界層分離二次流）的能湍流：摩擦阻力，（邊界層分離二次流）的能量損失，主要是邊界層分離導(dǎo)致的能量損失量損失，主要是邊界層分離導(dǎo)致的能量損失第四節(jié) 流體流動(dòng)的阻力損失（三）流動(dòng)阻力的計(jì)算（三）流動(dòng)阻力的計(jì)算二、圓直管內(nèi)流動(dòng)的阻力損

36、失（一）圓直管內(nèi)流動(dòng)的阻力損失通式22mfudlp22mfudlh（二）流體在圓管內(nèi)的速度分布和阻力（1）速度分布 層流20max1rruu2maxuum第四節(jié) 流體流動(dòng)的阻力損失湍流nrruu10max11.1105Re3.2106時(shí)，n7max82. 0uum范寧公式（2）阻力損失 湍流)(Re,d22mfudlp第四節(jié) 流體流動(dòng)的阻力損失220328dlurlupmmfRe64 層流阻力損失與流速成正比，摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)成反比。 管道相對粗糙度管壁凸出的平均高度層流區(qū)層流區(qū) 過渡區(qū)過渡區(qū)湍流區(qū)湍流區(qū)阻力平方區(qū)阻力平方區(qū)22lg274. 1d4/13164. 0eR工程上按湍流處理工程上按

37、湍流處理（1）Re增大，增大，減小減?。?）Re增大到一定值后，增大到一定值后，變化平緩變化平緩（3）不同的）不同的/d對應(yīng)不同的曲線對應(yīng)不同的曲線完全湍流區(qū)完全湍流區(qū)Re64幾何形狀對物體運(yùn)動(dòng)總阻力的影響幾何形狀對物體運(yùn)動(dòng)總阻力的影響 思考題1：高爾夫球表面有300500個(gè)小凹坑，試解釋原因 思考題2：“鯊魚皮”泳衣比傳統(tǒng)泳衣降低4%的阻力，創(chuàng)造了流體力學(xué)的奇跡，試分析其原理。塑形塑形排水槽，排干泳衣排水槽，排干泳衣與身體間的水與身體間的水讓水流讓水流 “ “粘粘” ”在身在身邊邊 三、非圓直管內(nèi)流動(dòng)的阻力損失流動(dòng)阻力損失的計(jì)算22mfudlp曼寧公式第四節(jié) 流體流動(dòng)的阻力損失矩形截面的管道

38、廢氣收集系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)同心套管的間隙流動(dòng)換熱過程引入當(dāng)量直徑的概念濕潤周邊長度流道截面面積4ed層流流動(dòng)時(shí)，管徑由當(dāng)量直徑取代，摩擦系數(shù)應(yīng)采用下式：ReC C根據(jù)管道截面形狀確定 正方形管道正方形管道C=57C=57，環(huán)形管道，環(huán)形管道C=96C=96 ，長方形管道長寬比為長方形管道長寬比為2 2：1 1 時(shí)，時(shí)，C= 62;C= 62; 長寬比長寬比4 4：1 1時(shí)，時(shí)，C=73C=73四、氣體和泥漿的沿程阻力損失 常數(shù)kp22mmfudlp與水和一般液體的區(qū)別？第四節(jié) 流體流動(dòng)的阻力損失氣體：可壓縮流體密度沿程變化取微元段列能量衡算方程利用理想氣體狀態(tài)方程：l等溫流動(dòng)密度和速率可采用進(jìn)出口

39、截面平均值l非等溫流動(dòng)泥漿：非牛頓流體屬黏塑性流體，用賓漢模型0211ln211211212NdlpppkkppkNkkN 質(zhì)量通量，為常數(shù)00ddxuyfplr2116Ref40031341RrRrRef16圓管層流柱塞流動(dòng)柱塞流動(dòng)范寧摩擦因子第四節(jié) 流體流動(dòng)的阻力損失(1)(1)簡述運(yùn)動(dòng)中的物體受到阻力的原因。流線型物體運(yùn)動(dòng)時(shí)簡述運(yùn)動(dòng)中的物體受到阻力的原因。流線型物體運(yùn)動(dòng)時(shí)是否存在形體阻力？是否存在形體阻力？(2)(2)簡述流態(tài)對流動(dòng)阻力的影響。簡述流態(tài)對流動(dòng)阻力的影響。(3)(3)分析物體表面的粗糙度對流動(dòng)阻力的影響，舉應(yīng)用實(shí)例分析物體表面的粗糙度對流動(dòng)阻力的影響，舉應(yīng)用實(shí)例說明。說明。

40、(4)(4)試比較試比較圓管中層流和湍流流動(dòng)的速度分布特征圓管中層流和湍流流動(dòng)的速度分布特征。(5)(5)試分析圓管湍流流動(dòng)的雷諾數(shù)和管道相對粗糙度對摩擦試分析圓管湍流流動(dòng)的雷諾數(shù)和管道相對粗糙度對摩擦系數(shù)的影響。系數(shù)的影響。思考題一、測速管（畢托管）二、孔板流量計(jì) 三、文丘里流量計(jì) 四、轉(zhuǎn)子流量計(jì)本節(jié)的主要內(nèi)容第六節(jié) 流體測量流速或流量的測量流速或流量的測量 第六節(jié) 流體測量要點(diǎn)： 測速管、孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)和轉(zhuǎn)子流量計(jì)的原理及計(jì)算 工作原理：工作原理：流體機(jī)械能衡算為基礎(chǔ)，利用動(dòng)能和靜壓能的相互流體機(jī)械能衡算為基礎(chǔ)，利用動(dòng)能和靜壓能的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系實(shí)現(xiàn)流速或流量的測量。轉(zhuǎn)化關(guān)系實(shí)現(xiàn)流速

41、或流量的測量。 類型類型（1 1）定截面、變壓頭式的流量計(jì)或流速計(jì)：畢托管、孔板流量）定截面、變壓頭式的流量計(jì)或流速計(jì)：畢托管、孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)，通過測定壓差得到，也稱為差壓式流量計(jì)計(jì)、文丘里流量計(jì)，通過測定壓差得到，也稱為差壓式流量計(jì)（2 2）變截面、定壓差式的流量計(jì)：轉(zhuǎn)子流量計(jì)）變截面、定壓差式的流量計(jì)：轉(zhuǎn)子流量計(jì)第六節(jié) 流體測量 測速管又稱畢托（測速管又稱畢托（PitotPitot）管，由管，由兩根兩根彎成直角的彎成直角的同同心套管心套管組成，組成，內(nèi)管管口正內(nèi)管管口正對對管道中管道中流體流動(dòng)方向流體流動(dòng)方向，內(nèi)外管環(huán)隙的管口封閉內(nèi)外管環(huán)隙的管口封閉，外管前端壁面四周開有若外管前

42、端壁面四周開有若干測壓小孔干測壓小孔 測速管的內(nèi)管與外管分別測速管的內(nèi)管與外管分別與與U U形壓差計(jì)相連。形壓差計(jì)相連。第六節(jié) 流體測量一、測速管兩根同心套管前端管口敞開兩管環(huán)隙前端封閉壁面四周開若干個(gè)小孔內(nèi)管和環(huán)隙分別與壓差計(jì)的兩端相連壓差計(jì)（1）測速管的構(gòu)造流速流速u流體的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能流體的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能駐點(diǎn)駐點(diǎn)222upp內(nèi)管傳遞出的壓力：內(nèi)管傳遞出的壓力：流體在流體在2 2處的局部動(dòng)能處的局部動(dòng)能和靜壓能之和和靜壓能之和套管環(huán)隙間的壓力：由于外管套管環(huán)隙間的壓力：由于外管壁上的測壓小孔與流體流動(dòng)方壁上的測壓小孔與流體流動(dòng)方向平行，所以外管僅測得流體向平行，所以外管僅測得流

43、體的靜壓能的靜壓能U U形壓差計(jì)反映的是內(nèi)管傳遞出的壓力和管道內(nèi)流體的壓力之差形壓差計(jì)反映的是內(nèi)管傳遞出的壓力和管道內(nèi)流體的壓力之差 222upp)(02Rgpp壓差計(jì)中液體的密度壓差計(jì)中液體的密度 第六節(jié) 流體測量（2 2）計(jì)算式的推導(dǎo)（）計(jì)算式的推導(dǎo)（以1m3流體為基準(zhǔn)）221112221122memfugzpWugzph2211221122mmupupp)(20gRu測速管的測量準(zhǔn)確度與制造精度有關(guān)測速管的測量準(zhǔn)確度與制造精度有關(guān) )(20gRCu通常，通常，C0.981.00。為了提高測量的準(zhǔn)確度，。為了提高測量的準(zhǔn)確度，C值應(yīng)在值應(yīng)在儀表標(biāo)定時(shí)確定。儀表標(biāo)定時(shí)確定。第六節(jié) 流體測量則

44、該處的局部速度為則該處的局部速度為 第六節(jié) 流體測量（3 3）討論）討論 測速管測量流體的點(diǎn)速度，因此可得到速度分布曲線；測速管測量流體的點(diǎn)速度，因此可得到速度分布曲線； 測管中心最大流速，由測管中心最大流速，由 求平均流速，再計(jì)算求平均流速，再計(jì)算流量。流量。emRuu/max 層流：層流： 湍流：查圖湍流：查圖 在常用流速范圍內(nèi)在常用流速范圍內(nèi) max5 . 0uummax82. 0uum第六節(jié) 流體測量（3 3）討論）討論 必須保證測量點(diǎn)位于均勻流段，一般要求測量點(diǎn)上、下游必須保證測量點(diǎn)位于均勻流段，一般要求測量點(diǎn)上、下游的直管長度最好大于的直管長度最好大于5050倍管內(nèi)徑，至少也應(yīng)大于

45、倍管內(nèi)徑，至少也應(yīng)大于8 81212倍。倍。 測速管的外徑測速管的外徑d d0 0不應(yīng)超過管內(nèi)徑不應(yīng)超過管內(nèi)徑d d的的1/501/50，即，即d d0 0d/5010d10d，下游下游 5d5d；(3)(3)能量損失較大能量損失較大 。第六節(jié)第六節(jié) 流體測量流體測量第六節(jié) 流體測量三、文丘里流量計(jì)漸縮漸擴(kuò)管 接壓差計(jì)避免出現(xiàn)邊界層分離及旋渦，從而大大降低機(jī)械能損失避免出現(xiàn)邊界層分離及旋渦，從而大大降低機(jī)械能損失 收縮段錐角通常取收縮段錐角通常取15152525擴(kuò)大段錐角擴(kuò)大段錐角5 57 7 構(gòu)造構(gòu)造測量原理與孔板流量計(jì)相同，也屬于差壓式流量計(jì)。測量原理與孔板流量計(jì)相同，也屬于差壓式流量計(jì)。

46、流量公式與孔板流量計(jì)相似，即流量公式與孔板流量計(jì)相似，即 002()VVRgqC A第六節(jié) 流體測量式中：式中：C CV V文丘里流量計(jì)的流量系數(shù)文丘里流量計(jì)的流量系數(shù), , 0.980.99； A A0 0喉管處截面積喉管處截面積，m m2 2。討論：討論：（1 1）能量損失較小，更適用于低壓氣體輸送管道中的流量）能量損失較小，更適用于低壓氣體輸送管道中的流量測量。測量。（2 2）流量系數(shù)）流量系數(shù)C CV V 一般由實(shí)驗(yàn)測定，隨管內(nèi)一般由實(shí)驗(yàn)測定，隨管內(nèi)ReRe數(shù)而變化，數(shù)而變化，一般一般C CV V值為值為0.980.980.990.99。（3 3）缺點(diǎn)是加工較難、精度要求高，因而造價(jià)高

47、，安裝時(shí)）缺點(diǎn)是加工較難、精度要求高，因而造價(jià)高，安裝時(shí)需占去一定管長位置。需占去一定管長位置。第六節(jié) 流體測量第六節(jié) 流體測量四、轉(zhuǎn)子流量計(jì)（1）構(gòu)造轉(zhuǎn)子可由金屬或其它材料制成，轉(zhuǎn)子可由金屬或其它材料制成，密度大于所測流體的密度密度大于所測流體的密度 微錐形的玻璃管轉(zhuǎn)子由一段上粗下細(xì)的錐由一段上粗下細(xì)的錐形玻璃管（錐角約在形玻璃管（錐角約在4 4左右）和管內(nèi)一左右）和管內(nèi)一個(gè)密度大于被測流體個(gè)密度大于被測流體的固體轉(zhuǎn)子（或稱浮的固體轉(zhuǎn)子（或稱浮子）構(gòu)成。子）構(gòu)成。各種型號(hào)的轉(zhuǎn)子流量計(jì)第六節(jié) 流體測量第六節(jié) 流體測量（2）轉(zhuǎn)子流量計(jì)的工作原理當(dāng)管中無流體通過時(shí)，轉(zhuǎn)子沉在管底部。當(dāng)管中無流體通過時(shí)，轉(zhuǎn)子沉在管底部。隨轉(zhuǎn)子的上浮，環(huán)隙面積逐漸增大，流速減小，隨轉(zhuǎn)子的上浮，環(huán)隙面積逐漸增大，流速減小，壓力增加，從而使轉(zhuǎn)子兩端的壓差降低。壓力增加，從而使轉(zhuǎn)子兩端的壓差降低。當(dāng)被測流體以一定的流量流經(jīng)轉(zhuǎn)子與管壁當(dāng)被測流體以一定的流量流經(jīng)轉(zhuǎn)子與管壁之間的環(huán)隙時(shí)，由于流道截面減小，流速之間的環(huán)隙時(shí)，由于流道截面減小，流速增大，靜壓力隨之降低增大，靜壓力隨之降低于是在轉(zhuǎn)子上、下端面形成一個(gè)壓差，將轉(zhuǎn)于是在轉(zhuǎn)子上、下端面形成一個(gè)壓差，將轉(zhuǎn)子托起，使轉(zhuǎn)子上浮。子托起，使轉(zhuǎn)子上浮。