流體輸送過程的安全分析

1、5、流體輸送過程的安全分析2流體輸送過程中的危險性：流體輸送過程中的危險性：流動的物性；流動的物性；流動過程中工藝參數(shù)及壓縮流動狀態(tài)下的我變化與流動過程中工藝參數(shù)及壓縮流動狀態(tài)下的我變化與裝備技術(shù)。裝備技術(shù)。流體的輸送動力來自于流體的壓縮能、相變能或位能，流體的輸送動力來自于流體的壓縮能、相變能或位能，在流動過程中，具有一定的流速、壓力、壓頭等工藝條在流動過程中，具有一定的流速、壓力、壓頭等工藝條件；件；35.1 流體輸送在化工中的應(yīng)用流體：流體：氣體（可壓縮）、液體（不可壓縮）氣體（可壓縮）、液體（不可壓縮）聲速以下，氣體有液體相同的性質(zhì)聲速以下，氣體有液體相同的性質(zhì)應(yīng)用：應(yīng)用：生產(chǎn)工藝要求

2、，物料在設(shè)備間，車間間傳輸生產(chǎn)工藝要求，物料在設(shè)備間，車間間傳輸傳熱、傳質(zhì)、反應(yīng)等單元操作在液體環(huán)境下進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)、反應(yīng)等單元操作在液體環(huán)境下進(jìn)行流體的安全輸送對于保證工藝任務(wù)的完成及提高化工流體的安全輸送對于保證工藝任務(wù)的完成及提高化工過程的速率都是十分重要的。過程的速率都是十分重要的。45.2常見流體的輸送方式及危險性分析5.2.1高位槽送料高位槽送料原理：流體由高位向低位流動原理：流體由高位向低位流動使用場合：使用場合：工藝要求，由高位向低位設(shè)備輸送工藝要求，由高位向低位設(shè)備輸送要求特別穩(wěn)定的場合，設(shè)置高位槽，避免機(jī)械的波要求特別穩(wěn)定的場合，設(shè)置高位槽，避免機(jī)械的波動動例：甲醇回收方案

3、流程例：甲醇回收方案流程5危險分析：危險分析：液體向高位槽提升時，因流體摩擦易在高位槽產(chǎn)生液體向高位槽提升時，因流體摩擦易在高位槽產(chǎn)生靜電火花而引燃物系靜電火花而引燃物系解決方法：解決方法：控制流速控制流速流體入口管插入液下流體入口管插入液下接地接地65.2.2 真空抽料真空抽料原理：通過真空系統(tǒng)的負(fù)壓來實(shí)現(xiàn)流體輸送原理：通過真空系統(tǒng)的負(fù)壓來實(shí)現(xiàn)流體輸送特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，沒有動件，流量特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，沒有動件，流量調(diào)節(jié)不方便。調(diào)節(jié)不方便。使用場合：使用場合：主要用于間歇送料主要用于間歇送料不適用于輸送易揮發(fā)的液體不適用于輸送易揮發(fā)的液體例：真空抽送燒堿例：真空抽送燒堿7危險分

4、析：危險分析：靜電積累，引燃物系靜電積累，引燃物系空氣混入，遇明火爆炸空氣混入，遇明火爆炸解決方法：解決方法：接地，輸送管線采用金屬接地，輸送管線采用金屬物料如是易燃液體，注意過程的密閉性物料如是易燃液體，注意過程的密閉性8負(fù)壓操作，主要出于安全考慮。負(fù)壓操作，主要出于安全考慮。防止易燃易爆氣體或粉塵大量抽入真空泵，真空泵防止易燃易爆氣體或粉塵大量抽入真空泵，真空泵前應(yīng)有洗滌或過濾裝置；前應(yīng)有洗滌或過濾裝置；恢復(fù)常壓時應(yīng)小心，一般應(yīng)待溫度降低后再緩慢放恢復(fù)常壓時應(yīng)小心，一般應(yīng)待溫度降低后再緩慢放進(jìn)空氣，以防氧化燃燒；進(jìn)空氣，以防氧化燃燒；設(shè)備不得漏氣，以免爆炸；設(shè)備不得漏氣，以免爆炸；強(qiáng)度符合

5、要求，以防抽癟。強(qiáng)度符合要求，以防抽癟。95.2.3 壓縮空氣送料壓縮空氣送料壓縮空氣送料結(jié)構(gòu)簡單無動件，可間歇輸送腐壓縮空氣送料結(jié)構(gòu)簡單無動件，可間歇輸送腐蝕性大不易燃易爆的流體，流量小且不易調(diào)節(jié)，蝕性大不易燃易爆的流體，流量小且不易調(diào)節(jié)，只能間歇輸送流體。只能間歇輸送流體。空氣的壓力必須滿足輸送任務(wù)對揚(yáng)程的要求?？諝獾膲毫Ρ仨殱M足輸送任務(wù)對揚(yáng)程的要求。危險性分析：危險性分析：爆炸爆炸靜電靜電105.2.4 流體輸送機(jī)械送料流體輸送機(jī)械送料流體輸送機(jī)械送料是指借助流體輸送機(jī)械對流流體輸送機(jī)械送料是指借助流體輸送機(jī)械對流體做功，實(shí)現(xiàn)流體輸送的操作。體做功，實(shí)現(xiàn)流體輸送的操作。該方法是化工生產(chǎn)中

6、最常見的流體輸送方法。該方法是化工生產(chǎn)中最常見的流體輸送方法。例：酸貯槽送酸例：酸貯槽送酸11流體輸送中幾方面的問題流體輸送中幾方面的問題流體的性質(zhì)流體的性質(zhì)流體流動的特征流體流動的特征流體流動的基本規(guī)律流體流動的基本規(guī)律流體阻力流體阻力化工管路化工管路輸送機(jī)械輸送機(jī)械125.3 流體的物理性質(zhì)流體輸送過程，流體的狀態(tài)與規(guī)律都與物理性流體輸送過程，流體的狀態(tài)與規(guī)律都與物理性質(zhì)有關(guān)。質(zhì)有關(guān)。流體的物理性質(zhì)：流體的物理性質(zhì)：密度、壓力、黏度、揮發(fā)性、燃燒爆炸極限、閃點(diǎn)、密度、壓力、黏度、揮發(fā)性、燃燒爆炸極限、閃點(diǎn)、最小引燃能量、燃燒值等。最小引燃能量、燃燒值等。13在研究流體流動時，常將流體視為由

7、無數(shù)流體微團(tuán)組成的連續(xù)介在研究流體流動時，常將流體視為由無數(shù)流體微團(tuán)組成的連續(xù)介質(zhì)。質(zhì)。所謂流體微團(tuán)或流體質(zhì)點(diǎn)是指這樣的小塊流體：它的大小與容器所謂流體微團(tuán)或流體質(zhì)點(diǎn)是指這樣的小塊流體：它的大小與容器或管道相比是微不足道的，但是比起分子自由程長度卻要大得多，或管道相比是微不足道的，但是比起分子自由程長度卻要大得多，它包含足夠多的分子，能夠用統(tǒng)計平均的方法來求出宏觀的參數(shù)它包含足夠多的分子，能夠用統(tǒng)計平均的方法來求出宏觀的參數(shù)（如壓力、溫度），從而可以觀察這些參數(shù)的變化情況。（如壓力、溫度），從而可以觀察這些參數(shù)的變化情況。連續(xù)性的假設(shè)首先意味著流體介質(zhì)是由連續(xù)的液體質(zhì)點(diǎn)組成的；連續(xù)性的假設(shè)首先

8、意味著流體介質(zhì)是由連續(xù)的液體質(zhì)點(diǎn)組成的；其次還意味著質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動過程的連續(xù)性。其次還意味著質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動過程的連續(xù)性。例如，高度真空下的氣體，就不再視為連續(xù)性介質(zhì)了。例如，高度真空下的氣體，就不再視為連續(xù)性介質(zhì)了。14流體的體積如果不隨壓力及溫度變化，這種流流體的體積如果不隨壓力及溫度變化，這種流體稱為不可壓縮流體；如果隨壓力及溫度變化，體稱為不可壓縮流體；如果隨壓力及溫度變化，則稱為可壓縮流體。實(shí)際流體都是可壓縮的，則稱為可壓縮流體。實(shí)際流體都是可壓縮的，當(dāng)流體的體積隨壓力及溫度變化很小時，一般當(dāng)流體的體積隨壓力及溫度變化很小時，一般把它看作不可壓縮流體；把它看作不可壓縮流體；氣體比液體有較大的壓縮性

9、，當(dāng)壓力及溫度改氣體比液體有較大的壓縮性，當(dāng)壓力及溫度改變時，氣體的體積會有很大的變化，應(yīng)當(dāng)屬于變時，氣體的體積會有很大的變化，應(yīng)當(dāng)屬于可壓縮流體。但是，如果壓力或溫度變化很小可壓縮流體。但是，如果壓力或溫度變化很小時，氣體通常也可以當(dāng)作不可壓縮流體處理。時，氣體通常也可以當(dāng)作不可壓縮流體處理。155.3.1 密度與相對密度密度與相對密度單位體積流體的質(zhì)量，稱為流體的密度，用單位體積流體的質(zhì)量，稱為流體的密度，用 表示，屬于物性表示，屬于物性影響因素：影響因素：氣體氣體-種類、壓力、溫度、濃度種類、壓力、溫度、濃度液體液體-種類、溫度、濃度種類、溫度、濃度獲得方法：獲得方法：（1）查物性數(shù)據(jù)手

10、冊）查物性數(shù)據(jù)手冊（2）公式計算）公式計算16液體：液體：影響小影響小T 影響大影響大可看作是溫度的函數(shù)可看作是溫度的函數(shù)理想氣體：理想氣體：可看作是溫度和壓力的函數(shù)可看作是溫度和壓力的函數(shù)17液體：液體：純純混合混合nnmwww22111Vm氣體：氣體：純純混合混合代替niiimMM1RTPM-理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程niii1若密度已知質(zhì)量分?jǐn)?shù)體積分?jǐn)?shù)18相對密度：是一種流體的密度相對于另一種標(biāo)準(zhǔn)相對密度：是一種流體的密度相對于另一種標(biāo)準(zhǔn)流體的密度的大小，是一個無因次的量。流體的密度的大小，是一個無因次的量。對于液體來說，常先對于液體來說，常先277K的純水作為標(biāo)準(zhǔn)液體，的純水作為

11、標(biāo)準(zhǔn)液體，此時水的密度為此時水的密度為1000千克千克/立方米。立方米。ddw1000195.3.2 壓力壓力定義：流體垂直作用于單位面積上的力，稱為流體的定義：流體垂直作用于單位面積上的力，稱為流體的壓強(qiáng)，簡稱壓強(qiáng)，習(xí)慣上稱為壓力。壓強(qiáng)，簡稱壓強(qiáng)，習(xí)慣上稱為壓力。在靜止流體中，從各方向作用于某一點(diǎn)的壓力大小均在靜止流體中，從各方向作用于某一點(diǎn)的壓力大小均相等。流體壓力具有以下兩個重要特性：相等。流體壓力具有以下兩個重要特性：（）流體壓力處處與它的作用面垂直，并總是指向流體的（）流體壓力處處與它的作用面垂直，并總是指向流體的作用面；作用面；（）流體中任一點(diǎn)壓力的大小與所選定的作用面在空間的（）

12、流體中任一點(diǎn)壓力的大小與所選定的作用面在空間的方位無關(guān)。方位無關(guān)。例如，當(dāng)測定流體內(nèi)某點(diǎn)的壓力時，不論將測壓管按例如，當(dāng)測定流體內(nèi)某點(diǎn)的壓力時，不論將測壓管按水平、垂直還是其他方向插入，只要管的管端正好與水平、垂直還是其他方向插入，只要管的管端正好與該點(diǎn)接觸，則壓力表上所顯示的讀數(shù)都是相同的。該點(diǎn)接觸，則壓力表上所顯示的讀數(shù)都是相同的。20壓力的單位和單位換算在國際單位制中，壓力壓力的單位和單位換算在國際單位制中，壓力的單位是的單位是 N/，稱為帕斯卡，以，稱為帕斯卡，以 Pa表示。表示。但長期以來采用的單位為但長期以來采用的單位為 atm(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）、某流體柱高度或某流體柱高

13、度或 kgf/cm2等。等。壓力的基準(zhǔn)壓力可以有不同的計量基準(zhǔn)，如果壓力的基準(zhǔn)壓力可以有不同的計量基準(zhǔn)，如果以絕對真空（即零大氣壓）為基準(zhǔn)，稱為絕對以絕對真空（即零大氣壓）為基準(zhǔn)，稱為絕對壓力，若以當(dāng)?shù)卮髿鈮簽榛鶞?zhǔn)，則稱為表壓。壓力，若以當(dāng)?shù)卮髿鈮簽榛鶞?zhǔn)，則稱為表壓。21225.3.3 黏度黏度流體具有黏性，表征流體粘性的物理性質(zhì)稱為流體具有黏性，表征流體粘性的物理性質(zhì)稱為粘滯系數(shù)，簡稱黏度。粘滯系數(shù)，簡稱黏度。流體的黏度影響流體的流動狀況和狀態(tài)，決定流體的黏度影響流體的流動狀況和狀態(tài)，決定在一定動力或流速狀態(tài)下，流體與管壁之間的在一定動力或流速狀態(tài)下，流體與管壁之間的摩擦，黏度大的流體容易粘

14、壁，結(jié)垢而導(dǎo)致堵摩擦，黏度大的流體容易粘壁，結(jié)垢而導(dǎo)致堵塞或結(jié)焦，影響安全生產(chǎn)。塞或結(jié)焦，影響安全生產(chǎn)。23流體的黏度是流體種類及狀態(tài)的函數(shù)，氣體的流體的黏度是流體種類及狀態(tài)的函數(shù)，氣體的黏度比液體小得多。黏度比液體小得多。液體的黏度隨溫度升高而減小，氣體的黏度則液體的黏度隨溫度升高而減小，氣體的黏度則隨溫度升高而增大。隨溫度升高而增大。壓強(qiáng)變化時，液體的黏度基本不變；氣體的黏壓強(qiáng)變化時，液體的黏度基本不變；氣體的黏度隨壓強(qiáng)增加而增加得很少，在一般工程計算度隨壓強(qiáng)增加而增加得很少，在一般工程計算中可忽略不計，只有在極高或極低的壓強(qiáng)下，中可忽略不計，只有在極高或極低的壓強(qiáng)下，才需考慮壓強(qiáng)對氣體粘

15、度的影響。才需考慮壓強(qiáng)對氣體粘度的影響。24國際單位制中粘度的單位為國際單位制中粘度的單位為 Pa.s，厘米克秒制中，厘米克秒制中粘度的單位為粘度的單位為 P（泊）和（泊）和 cP（厘泊），它們的換（厘泊），它們的換算關(guān)系如下：算關(guān)系如下： Pa.s=10P=1000cP黏度與密度之比稱為運(yùn)動粘度，即：黏度與密度之比稱為運(yùn)動粘度，即：255.4 流體流動安全技術(shù)分析化工生產(chǎn)中流體大多是沿密閉的管道流動，因化工生產(chǎn)中流體大多是沿密閉的管道流動，因此研究管內(nèi)流體流動的規(guī)律是十分必要的。反此研究管內(nèi)流體流動的規(guī)律是十分必要的。反映管內(nèi)流體流動規(guī)律的基本方程式有連續(xù)性方映管內(nèi)流體流動規(guī)律的基本方程式有

16、連續(xù)性方程式和伯努利方程式，本節(jié)主要圍繞這兩個方程式和伯努利方程式，本節(jié)主要圍繞這兩個方程式進(jìn)行討論。程式進(jìn)行討論。265.4.1 流量方程式流量方程式流量單位時間內(nèi)流過管道某一截面的物質(zhì)量稱為流量。一般有體積流量和質(zhì)量流量兩種表示方法。體積流量 qv:由于氣體的體積與其狀態(tài)有關(guān)，因此對氣體的體積流量，須說明它的溫度t和壓強(qiáng)p；質(zhì)量流量qm: （Kg/s或Kg/h）。 qm = qvvq2平均流速（簡稱流速）u 單位時間內(nèi)流體在流動方向上所流過的距離稱為流速u（m/s）。流體在管截面上的速度分布規(guī)律較為復(fù)雜，如在工程上為計算方便起見，流體的流速通常指整個管截面上的

17、平均流速 vquA2流量方程式描述流體流量、流速、流通面積三者之間的關(guān)系式。流量一定的情況下，面積越小，流速越大。流量方程式主要用來確定管子規(guī)格和設(shè)備直徑。uqdv429通常流量由輸送任務(wù)決定的，因此，管子的規(guī)格取決于流速的大小。流速越大，管徑越小，管路投入（設(shè)備費(fèi)用）越小，但同時，流體輸送的動力消耗（操作費(fèi)用）也越大。流速越小，管徑越大，管路投入（設(shè)備費(fèi)用）越大，但同時，流體輸送的動力消耗（操作費(fèi)用）也越小。確定流速時還要考慮靜電積累問題。30315.4.2 穩(wěn)定流動與不穩(wěn)定流動穩(wěn)定流動與不穩(wěn)定流動流體在 管道 中 流 動時，在任一點(diǎn)上的流速、壓力等有關(guān)物理參數(shù)都不隨時間而改

18、變，這種流動稱為穩(wěn)定流動。若流動的流體中，任一點(diǎn)上的物理參數(shù)，有部分或全部隨時間而改變，這種流動稱為不穩(wěn)定流動。32根據(jù)流體流動過程中流動參數(shù)的變化情況，可以將流體的流動分為穩(wěn)定流動和非穩(wěn)定流動?；どa(chǎn)中的連續(xù)操作過程，多屬于穩(wěn)定流動，連續(xù)操作的開車、停車及間歇操作過程屬于不穩(wěn)定流動。33345.4.3 穩(wěn)定流動系統(tǒng)的物料衡算穩(wěn)定流動系統(tǒng)的物料衡算連續(xù)性方連續(xù)性方程程單位時間內(nèi)，通過任一截面的液體質(zhì)量相等。35365.4.4 穩(wěn)定流動系統(tǒng)的能量衡算穩(wěn)定流動系統(tǒng)的能量衡算柏努利方柏努利方程程（一）能量衡算（一）能量衡算37383940fehpugzwpugz2222121122總機(jī)械能 Et機(jī)

19、械能機(jī)械能衡算方程衡算方程（柏努利方程）（柏努利方程）每一項單位均為 J/kg外加壓頭外加壓頭靜壓頭靜壓頭動壓頭動壓頭位頭位頭壓頭損失壓頭損失feHgpguzHgpguz2222121122柏努利方程柏努利方程:41(2)對靜止流體fhEtEt21機(jī)械能衡算方程（柏努利方程）討論：機(jī)械能衡算方程（柏努利方程）討論：（1）適用條件：不可壓縮、連續(xù)、均質(zhì)流體、等溫流動）適用條件：不可壓縮、連續(xù)、均質(zhì)流體、等溫流動 2211pgzpgz -靜力學(xué)方程 Q 2 換換熱熱器器 2 z2 1 泵泵 z1 1 We 這說明流體能自動從高（機(jī)械能）能這說明流體能自動從高（機(jī)械能）能位流向低（機(jī)械能）能位位流向

20、低（機(jī)械能）能位42習(xí)題習(xí)題: Q 2 換換熱熱器器 2 z2 1 泵泵 z1 1 We 使用機(jī)械能衡算方程時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：使用機(jī)械能衡算方程時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：v 控制體控制體的選?。旱倪x?。嚎刂企w內(nèi)的流體必須連續(xù)、均質(zhì)；控制體內(nèi)的流體必須連續(xù)、均質(zhì)；有流體進(jìn)出的那些控制面（流通截面）應(yīng)與流動方向相垂直，且有流體進(jìn)出的那些控制面（流通截面）應(yīng)與流動方向相垂直，且已知條件最多；已知條件最多；包含待求變量。包含待求變量。v 基準(zhǔn)水平面的選取基準(zhǔn)水平面的選取 v 壓力壓力用絕壓或表壓均可，用絕壓或表壓均可，但兩邊必須統(tǒng)一。但兩邊必須統(tǒng)一。fehpugzwpugz222212112243144h

21、fhf =45由本題可知，應(yīng)用伯努利方程式解題時，需要注意下列事項： 選取截面選取截面時應(yīng)考慮到流體輸送系統(tǒng)應(yīng)在連續(xù)、穩(wěn)定的范圍內(nèi)。在本例中，截面 2-2一定要選在管內(nèi)側(cè)，這樣才可以求出流速，并與阻力損失的大小相對應(yīng)。需要說明的是，只要在連續(xù)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，任意兩個截面均可選用。不過，為了計算方便，截面常取在輸送系統(tǒng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)的相應(yīng)截面，因為起點(diǎn)和終點(diǎn)的已知條件多。另外，兩截面均應(yīng)與流動方向垂直，如圖所示的輸送系統(tǒng)，下游截面應(yīng)選截面 2-2 ，而不能選截面 3-3 。 確定基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面是用以衡量位能大小的基準(zhǔn)。為了簡化計算，通常取相應(yīng)于所選定的截面之中較低的一個水平面為基準(zhǔn)，如上圖的截面 2-

22、2為基準(zhǔn)面比較合適。 壓力壓力的概念已在前面說明了。這里需要強(qiáng)調(diào)的是，伯努利方程式中的壓力 p1、p2只能同時使用表壓或絕對壓力，不能混合使用。46 2 2 氣氣體體 洗洗滌滌塔塔 5m泵泵氣氣體體 3 3 1m1 1m 1 4 4 0.2m河河水水 廢廢水水池池fehpugzwpugz222212112222226.8210268. 281. 97ppwesmdquv/68. 242210642114 d例例 軸功的計算軸功的計算管道尺寸為管道尺寸為 114 4mm，流量為流量為85m3/h，水在管路中流動時的總摩擦損失為水在管路中流動時的總摩擦損失為10J/kg（不包括出口阻力損失），（不

23、包括出口阻力損失），噴頭處壓力較塔內(nèi)壓力高噴頭處壓力較塔內(nèi)壓力高20kPa，水從塔中流入下水道的摩擦損失可忽水從塔中流入下水道的摩擦損失可忽略不計。略不計。 求泵的有效軸功率。求泵的有效軸功率。解：解：在在1-1面和面和2-2面間面間 47kWWVwe14. 22137360049.90851000 3321020 ppkgJ /23. 8 3-3 面與 4-4 面間433gzpgz kgJp/77.113 泵泵的的有有效效軸軸功功率率為為：emw226.82pwekgJ/49.90 2 2 氣氣體體 洗洗滌滌塔塔 5m泵泵氣氣體體 3 3 1m1 1m 1 4 4 0.2m河河水水 廢廢水水

24、池池485.4.5流體阻力流體阻力成為化工生產(chǎn)管路堵塞、管系和罐壁結(jié)垢沉淀、甚至影響傳熱系數(shù)的主要原因之一。實(shí)際流體流動時，會因為流體自身不同質(zhì)點(diǎn)之間以及流體與管壁之間的相互摩擦而產(chǎn)生阻力，造成能量損失，這種在流體流動過程中因為克服阻力而消耗的能量叫阻力損失。阻力的大小與流體輸送的安全性有很大的關(guān)系。4流體阻力產(chǎn)生的原因理想流體無阻力損失，實(shí)際流體才會有。黏性是流體阻力產(chǎn)生的根本原因，其值越大，阻力越大。不同流體在同一條管路中流動時，流體阻力大小不同；同一種流體在同一條管路中流動時，也能產(chǎn)生大小不同的阻力損失。決定阻力大小的因素：內(nèi)因（黏性），外因（邊界條件），流體的流動形態(tài)（

25、層流與湍流）。50 du Re 00023ReskgmmsNmkgsmmdu 無因次無因次duu 2 粘粘性性力力慣慣性性力力 雷諾數(shù)雷諾數(shù)(1)雷諾實(shí)驗雷諾實(shí)驗層流或滯流層流或滯流 laminar flow湍流或紊流湍流或紊流 turbulent flow兩種流動型態(tài)兩種流動型態(tài)51直管內(nèi)流動時，直管內(nèi)流動時，Re 2000 層流層流 Re=2000 4000 過渡區(qū)過渡區(qū) Re4000 湍流湍流(2)流動形態(tài)的判斷流動形態(tài)的判斷52(2)層流內(nèi)層與流動主體層流內(nèi)層與流動主體 化工生產(chǎn)中液體的流動多為湍流，但無論流體的湍動程度有多高，由于流體與壁面間的摩擦作用，在靠近壁面的地方，總有一層流體

26、在做層流流動，湍流流動的液體中，做層流流動的流體層稱為層流內(nèi)層或?qū)恿鞯讓踊驅(qū)恿鬟吔鐚?，而層流邊界層處的流體稱為流動主體或湍動主體。53 管件或閥門管件或閥門等徑直管等徑直管管路輸送系統(tǒng)管路輸送系統(tǒng)直管摩擦損失局部摩擦損失機(jī)械能衡算方程機(jī)械能衡算方程摩擦損失的計算目前主要靠經(jīng)驗式摩擦損失的計算目前主要靠經(jīng)驗式摩擦損失分為兩類：摩擦損失分為兩類：流體阻力的計算原則流體阻力的計算原則fehpugzwpugz222212112254242udlfhf22udl Re64 /Redu 長徑比，無因次動能摩擦因數(shù)-直管摩擦損失計算通式（1）層流時的）層流時的 （2）湍流時的）湍流時的 主要依

27、靠實(shí)驗研究主要依靠實(shí)驗研究關(guān)于摩擦損失的計算關(guān)于摩擦損失的計算1、直管摩擦損失計算通式55 d u 光滑管：層流底層比厚柏拉修斯（Blasius）式： 25. 0Re3164. 0 （3000Re105）普蘭特式： 8 . 0Relog0 . 21 (Re3.4106）尼古拉則式： 237. 0Re221. 00032. 0 （Re105）顧毓珍等公式： 32. 0Re500. 00056. 0 （3000Re3106）使用時注意經(jīng)驗使用時注意經(jīng)驗式的適用范圍式的適用范圍幾個光滑管內(nèi)湍流經(jīng)驗公式：幾個光滑管內(nèi)湍流經(jīng)驗公式：56 科爾布魯克（Colebrook）式： Re35. 9log214.

28、 11d適用范圍：Re=4103108，/d=510-210-6，從水力學(xué)光滑管至完全粗糙管的各種情形。23. 0Re681 . 0 d 阻力平方區(qū)d log214. 11 阻力平方區(qū)23. 01 . 0 d 幾個粗糙管內(nèi)湍流經(jīng)驗公式：幾個粗糙管內(nèi)湍流經(jīng)驗公式：57 仍仍可可按按圓圓管管的的公公式式計計算算或或用用莫莫狄狄圖圖查查取取，但但需需引引入入當(dāng)當(dāng)量量直直徑徑。 用其本身特定公式計算用其本身特定公式計算22udlhefdRRRde 2242 水力半徑水力半徑潤濕周邊潤濕周邊流通截面積流通截面積 44ed dDdDdDde 4422當(dāng)量直徑Dd? ed2、非圓形管摩擦損失的計算式58 R

29、 d A1 A2u （1）局局部部摩摩擦擦損損失失的的兩兩種種近近似似算算法法當(dāng)量長度法：局部阻力系數(shù)法le-當(dāng)量長度，可查有關(guān)圖表22,udlhef局22,uhf局-局部阻力系數(shù)，可查有關(guān)圖表邊界層分離邊界層分離 由于流體的流速或流動方向突然發(fā)生變化而產(chǎn)生渦流，由于流體的流速或流動方向突然發(fā)生變化而產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致形體阻力。從而導(dǎo)致形體阻力。小管的小管的3、局部摩擦損失的計算式59突突然然擴(kuò)擴(kuò)大大和和突突然然縮縮小小 2 2 0 1 1 1 0 1 2 2 a. 突然擴(kuò)大 b. 突然縮小突突然然擴(kuò)擴(kuò)大大時時： 管出口o=122小小uwf 突突然然縮縮小小時時：突然縮小的機(jī)械能損失主要還在于突然擴(kuò)大管入口i=0.5 u3、局部摩擦損