电子教案与课件：化工原理ppt上册 第1章5
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化工原理课件第一章
第一章流体流动流体分类：本章重点讨论不可压缩牛顿型流体在管内流动的有关问题。
流动性、无固定形状、流动时产生内摩擦按状态分为气体液体按流变特性分牛顿型流体非牛顿型流体按压缩性可分为不可压缩流体可压缩流体按是否可忽略分子间作用力分为理想流体粘性（实际）流体1 流体流动1 流体流动教学内容：流体静力学管内流体流动的基本方程管内流体流动现象管内流体流动的摩擦阻力损失管路计算流量的测定1.1 流体静力学流体静力学是研究流体在外力作用下的平衡规律。
流体静力学的主要应用液封高度的计算本节主要讨论流体静力学的基本原理及其应用。
1.1 流体静力学主要内容：流体的压力流体的密度与比体积流体静力学基本方程流体静力学基本方程式的应用1.1.1 流体的压力定义与单位垂直作用于流体单位面积上的力称为流体的压强，俗称压力。
以p表示，单位为Pa。
注意其他压力单位，熟练进行换算。
在连续静止的流体内部，压强为位置的连续函数，任一点的压强与作用面垂直，且在各个方向都有相同的数值。
以绝对真空为基准—绝对压强，是流体的真实压强。
压强的基准以大气压强为基准= 绝对压强—大气压强真空度= 大气压强—绝对压强1.1.1 流体的压力绝对压力、表压及真空度的关系如图所示。
1.1.1 流体的压力绝对零压线大气压线AB真空绝对压强绝对强例1-1某设备进出口的表压分别为-12kPa和157kPa，若当地大气压力为101.3kPa，试求此设备进出口的绝对压力及进出口压力差各为多少？出口绝对压力进出口压力差注意：计算压力差时压力采用相同基准！kPa 3.89123=−kPa 3.2581573.1012=+=p kPa 1693.893.25812=−=−=Δp p p 1.1.1 流体的压力(1) 密度定义和单位：单位体积流体所具有的质量称为密度，以ρ表示，单位为kg/m 3。
液体的密度随压力变化不大，常视为不可压缩流体。
理想溶液的密度可由下式估算相对密度：液体密度与4℃水的密度之比值。
《化工原理》课件
进行期末考试，综合评估学生在整个课程中的学 习成果。
学习资源
1 教材推荐
2 参考书目
除了《化工原理》教材外， 我们还推荐以下参考教材， 有助于更深入地理解化工 原理。
在课程中提供的参考书目 中，您可以找络资源
我们提供一些网络资源， 供学生进一步学习化工原 理和实际应用。
推荐使用《化工原理》教材， 该教材详细解释了化工原理 的基本概念和实际应用。
重要概念
1 反应原理
了解不同类型的化学反应和它们的原理，如 合成反应、分解反应和酸碱反应。
2 质量守恒与能量守恒
理解质量守恒定律和能量守恒定律，并学会 在化工过程中应用。
3 化学平衡
4 反应动力学
学习如何计算和控制化学反应中的平衡常数， 以及如何进行反应平衡的优化。
《化工原理》PPT课件
欢迎来到《化工原理》PPT课件！本课程将介绍化工基本原理和实际应用，帮 助您理解化工流程和反应动力学。
课程介绍
课程目标
掌握化工基本原理，理解反 应动力学，培养化工工艺设 计的能力。
课程概述
介绍化工原理相关的重要概 念和实际应用，涵盖质量守 恒、能量守恒和化学平衡等 方面。
教材介绍
掌握反应速率和化学动力学的概念，了解如 何改变反应速率和提高反应效率。
实际应用
化工工艺流程
了解化工工艺流程的基本原理，包括物料流动、反 应控制和产品分离等关键步骤。
催化剂的应用
探索催化剂在化工过程中的重要作用，了解如何选 择和使用催化剂以提高反应效率。
课程评估
课堂作业 期中考试 期末考试
通过完成课堂作业，巩固对课程知识的理解和应 用能力。 进行期中考试，评估学生对化工原理的掌握程度。
学习资源
1 教材推荐
2 参考书目
除了《化工原理》教材外， 我们还推荐以下参考教材， 有助于更深入地理解化工 原理。
在课程中提供的参考书目 中，您可以找络资源
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推荐使用《化工原理》教材， 该教材详细解释了化工原理 的基本概念和实际应用。
重要概念
1 反应原理
了解不同类型的化学反应和它们的原理，如 合成反应、分解反应和酸碱反应。
2 质量守恒与能量守恒
理解质量守恒定律和能量守恒定律，并学会 在化工过程中应用。
3 化学平衡
4 反应动力学
学习如何计算和控制化学反应中的平衡常数， 以及如何进行反应平衡的优化。
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课程介绍
课程目标
掌握化工基本原理，理解反 应动力学，培养化工工艺设 计的能力。
课程概述
介绍化工原理相关的重要概 念和实际应用，涵盖质量守 恒、能量守恒和化学平衡等 方面。
教材介绍
掌握反应速率和化学动力学的概念，了解如 何改变反应速率和提高反应效率。
实际应用
化工工艺流程
了解化工工艺流程的基本原理，包括物料流动、反 应控制和产品分离等关键步骤。
催化剂的应用
探索催化剂在化工过程中的重要作用，了解如何选 择和使用催化剂以提高反应效率。
课程评估
课堂作业 期中考试 期末考试
通过完成课堂作业，巩固对课程知识的理解和应 用能力。 进行期中考试，评估学生对化工原理的掌握程度。
化工原理(上册)PPT教学课件
果流体没有粘性，就不会润湿壁面，也没有内磨擦力的存在， 亦无边界了。
2.两个系统的流体力学相似时，雷诺数必相等。所以雷诺数又 称作 。
• 答案：相似准数
2020/12/10
5
3. 用离心泵在两个敞口容器间输液。若维持 两容器的液面高度不变，当关小输送管道 的阀门后，管道的总阻力将____。
• 答案：不变
标志着流体流动的湍动程度。
4.应用柏努利方程式解题要点
１）作图与确定衡算范围 根据题意画出流动系统的示意图，并指明流体的流
动方向。定出上、下游截面，以明确流动系统的 衡算范围；
２）正确选取截面；保证未知量在截面或截面之间
３）选取基准水平面；确定两截面上的压强,并要求 压强的表示方法一致;
４）按照单位一致的原则,确定有关物理量的单位。
4
• 二 、填空题
1.边界层的形成是液体具有
的结果。
• 答案：粘性
分析：由于流体具有粘性，使壁面粘附一层停滞不动的流体层； 同样还是因为流体具有粘性，使得静止层流体与其相邻的流
体层间产生内磨擦力，导致相邻流体层速度减慢。
这种减速作用由壁面附近的流体层依次向流体内部传递，而流 速受到壁面影响的这一区域就的我们通常所说的边界层。如
• 答案：1.14m/s
• 分析：令临界雷诺数等于2000，
R edvu 90. 1 015u 0 682000即可求得大速度。
•
解之
u 1 .1m 4 /s
5.如果管内流体流量增大1倍以后，仍处于滞流状态，则流动阻力
增大到原来的
倍。
答案：2
分析：由泊谡叶方程知，在滞时流动阻力与流速的一次幂成正比。 需注意的是变化前后的流动型态。本例中如果流量增大1倍后， 流体不再作滞流流动，则流动阻力不止增大到原来的2倍。
化工原理第1章课件PPT
贾绍义 《化工原理》（下册）授课课件 在本课件制作过程中，得到天津大学化工学院化工系的有关教师的 指导和帮助，在此致以诚挚的感谢！由于制作者水平所限， 本课件不妥之处甚至错误在所难免，恳请用户批评指正。 制作者 2008年12月
1
学时安排
总学时48
绪论 第1章 流体流动 第2章 流体输送机械
1学时 13学时 8学时
m pM V RT
T0 pM 22.4Tp0
24
流体的密度
(2)混合物的密度 液体混合物，混合前后体积不变
1
组分的 质量分 数 组分的体 积分数
m
x wA
A
x wB
B
...
x wn
n
气体混合物，混合前后质量不变
m A x VA B xVB ... n x Vn
29
一、牛顿黏性定律
牛顿型流体(Newtonian fluid)
遵循牛顿黏性定律的流体为牛顿型流体。
所有气体和大多数低分子量液体均属牛顿 型流体，如水、空气等。
30
一、牛顿黏性定律
非牛顿型流体(non-Newtonian fluid)
凡不遵循牛顿黏性定律的流体为非牛顿型 流体(non-Newtonian fluid)。
13
三、课程的学习要求
①单元操作设备的选择能力。 ②工程设计能力。
③操作和调节生产过程的能力。
④过程开发或科学研究能力。
14
绪 论
0.1 化工原理课程的性质和基本内容 0.2 单位制和单位换算
15
一、 物理量的单位
1.基本单位和导出单位 基本单位：质量、长度、时间和温度。 导出单位：速度、密度、加速度。 2.绝对单位制和重力单位制 绝对单位制：长度、质量、时间。 重力单位制：长度、时间和力。
化工原理第01章课件
04
化工设备
反应器
要点一
总结词
反应器是化工生产中用于实现化学反应的设备，其种类繁 多，根据不同的化学反应类型和工艺要求，有不同的结构 和操作方式。
要点二
详细描述
反应器是化工生产的核心设备之一，其设计和操作对化工 产品的质量和产量具有重要影响。反应器的主要类型包括 釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器、 流化床反应器等。这些不同类型的反应器各有其特点和使 用范围，需要根据具体的工艺要求进行选择和设计。
精馏操作
总结词
精馏操作是利用混合物中各组分挥发度的不同，通过加热和冷凝的方法实现各组分的分 离。
详细描述
精馏操作是化工生产中常见的分离方法，广泛应用于石油、化工、制药等领域。通过精 馏操作可以将液体混合物分离成不同的馏分，得到高纯度的产品。精馏操作的效率和分
离效果对于产品的质量和产率具有重要影响。
化工原理第01章课件
目录
• 化工原理简介 • 化工原理基础知识 • 化工单元操作 • 化工设备 • 化工原理实验与课程设计
01
化工原理简介
化工原理的定义
01
化工原理是一门研究化学工业中 单元操作过程和设备原理的学科 ，涉及物质分离、传递、反应工 程等领域。
02
它主要关注工业生产过程中物质 和能量的传递、转化和利用，为 化学工程实践提供基础理论和工 程方法。
课程设计任务与要求
任务
学生需根据所学理论知识和实验操作经验，完成一项化工工艺流程设计或设备改造方案设计。
要求
设计方案需符合工艺要求和安全规范，充分考虑经济、环保等因素，并给出详细的计算和分析过程。
课程设计内容与方法
内容
学生需根据课程要求选择合适的工艺流程或设备改造项目，进行流程设计或设备 改造方案设计。涉及的主要内容包括工艺流程图绘制、设备选型、工艺参数确定 等。
化工原理完整教材课件 PPT
基本原理及其流动规律解决关问题。以
图1-1为煤气洗涤装置为例来说明： 流体动力学问题：流体（水和煤气）
在泵（或鼓风机）、流量计以及管道中 流动等；
流体静力学问题：压差计中流体、 水封箱中的水
图1-1 煤气洗涤装置
1.1 概述
确定流体输送管路的直径， 计算流动过程产生的阻力和 输送流体所需的动力。
根据阻力与流量等参数 选择输送设备的类型和型号， 以及测定流体的流量和压强 等。
流体流动将影响过程系 统中的传热、传质过程等， 是其他单元操作的主要基础。
图1-1 煤气洗涤装置
1.1.1 流体的分类和特性
气体和流体统称流体。流体有多种分类方法： （1）按状态分为气体、液体和超临界流体等； （2）按可压缩性分为不可压流体和可压缩流体； （3）按是否可忽略分子之间作用力分为理想流体与粘
化工原理完整教材课件
第一章 流体流动
Fluid Flow
--内容提要--
流体的基本概念 静力学方程及其应用 机械能衡算式及柏努 利方程 流体流动的现象 流动阻力的计算、管路计算
1. 本章学习目的
通过本章学习，重点掌握流体流动的基本原理、管 内流动的规律，并运用这些原理和规律去分析和解决流 体流动过程的有关问题，诸如：
气体的密度必须标明其状态。 纯气体的密度一般可从手册中查取或计算得到。当压
强不太高、温度不太低时，可按理想气体来换算：
（1-3）
式中
p ── 气体的绝对压强, Pa(或采用其它单位)； M ── 气体的摩尔质量, kg/kmol；
性流体（或实际流体）； （4）按流变特性可分为牛顿型和非牛倾型流体；
流体区别于固体的主要特征是具有流动性，其形状随容器形状 而变化；受外力作用时内部产生相对运动。流动时产生内摩擦从而 构成了流体力学原理研究的复杂内容之一
化工原理-第一章-流体流动PPT课件
.
4
第一节 流体静力学
研究外力作用下的平衡规律
一、流体的压力
1.定义： 流体垂直作用于单位面积上的力。
2.单位：
lim p
P
A0 A
Pa（帕斯卡，SI制）, atm（标准大气压）, 某流体柱高度, kgf/cm2(工程大气压) , bar（巴）等
.
5
其之间换算关系为：
1 atm = 760 mmHg = 1.0133×105 Pa = 1.033 kgf/cm2 = 10.33 mH2O = 1.0133 bar
.
6
3.表示方法
绝对压强：以绝对零压作起点计算的压强，是 流体的真实压强；以绝对真空为基准 表压强：绝对压强比大气压强高出的数值；以 当时当地压力为基准 真空度：绝对压强低于大气压强的数值。
.
7
绝对压
表压 真空度 绝压（余压）
实测压力
大气压 实测压力
绝对零压
表压＝绝对压-大气压 真空度＝大气压 - 绝对压
P1-P2=（a- c）Rg
A
.
23
例1-4：常温水在管道中流动，用双U型管测两
点压差，指示液为汞，其高度差为100mmHg，计
算两处压力差如图：
2
1'' 1 1'
2'
R
x
ab
P1= P1’
P2= P2’
Pa= P1’+水 g x
P1’= 汞 g R+ P2
Pb = 水 g x +水 g R + P2’
0
P1 - P2= R g 0
倒U型管压差计？ P15
.
20
U管压差计 指示液要与被测流体不互溶，不起化学反
化工原理-精选版课件.ppt
1、牛顿型流体与非牛顿型流体；
2、层流内层与边界层，边界层的分离。
化工原理
本章 内容
2019/12/17
1.1 流体静力学基本方程 1.2 流体流动的基本方程 1.3 流体流动现象 1.4 流体在管内的流动阻力 1.5 管路计算 1.6 流速和流量测量
化工原理
第一节 流体静力学基本方程
1 流体的密度
化工原理
3、液体密度的计算 通常液体可视为不可压缩流体，其密度仅随温度略有变化 （极高压强除外）。 （1）纯组分液体的密度其变化关系可从手册中查得。
（2）混合液体的密度
取1kg液体，令液体混合物中各组分的质量分率分别为:
xwA、xwB、、xwn ,
当m总 1kg时，xwi
其中xwi
mi
2019/12/17
化工原理
流体流动是最普遍的化工单元操作之一，研究流体流动问 题也是研究其它化工单元操作的重要基础。
掌握 内容
1、流体的密度和粘度的定义、单位、影响因 素及数据的求取；
2、压强的定义、表示法及单位换算； 3、流体静力学基本方程、连续性方程、柏努
利方程及应用； 4、流动型态及其判断，雷诺准数的物理意义
2019/12/17
化工原理
5、 与密度相关的几个物理量
（1）比容：单位质量的流体所具有的体积，用υ表示，单
位为m3/kg。
mi m总
假设混合后总体积不变：
2019/12/17
V总
xwA
A
xwB
B
xwn m总
n m
化工原理
1 xwA xwB xwn
m A B
n
——液体混合物密度计算式
2、层流内层与边界层，边界层的分离。
化工原理
本章 内容
2019/12/17
1.1 流体静力学基本方程 1.2 流体流动的基本方程 1.3 流体流动现象 1.4 流体在管内的流动阻力 1.5 管路计算 1.6 流速和流量测量
化工原理
第一节 流体静力学基本方程
1 流体的密度
化工原理
3、液体密度的计算 通常液体可视为不可压缩流体，其密度仅随温度略有变化 （极高压强除外）。 （1）纯组分液体的密度其变化关系可从手册中查得。
（2）混合液体的密度
取1kg液体，令液体混合物中各组分的质量分率分别为:
xwA、xwB、、xwn ,
当m总 1kg时，xwi
其中xwi
mi
2019/12/17
化工原理
流体流动是最普遍的化工单元操作之一，研究流体流动问 题也是研究其它化工单元操作的重要基础。
掌握 内容
1、流体的密度和粘度的定义、单位、影响因 素及数据的求取；
2、压强的定义、表示法及单位换算； 3、流体静力学基本方程、连续性方程、柏努
利方程及应用； 4、流动型态及其判断，雷诺准数的物理意义
2019/12/17
化工原理
5、 与密度相关的几个物理量
（1）比容：单位质量的流体所具有的体积，用υ表示，单
位为m3/kg。
mi m总
假设混合后总体积不变：
2019/12/17
V总
xwA
A
xwB
B
xwn m总
n m
化工原理
1 xwA xwB xwn
m A B
n
——液体混合物密度计算式
最新化工原理第1章课件
组分的 质量分
数
1 xwAxwB...xwn
m A B
n
气体混合物，混合前后质量不变
组分的体 积分数
m A x V A B x V B ...n x V n
26
第1章 流体流动
1.1 流体的物理性质 1.1.1 流体的密度 1.1.2 流体的黏性
27
一、牛顿黏性定律
黏性 流体在运动时，相邻流体层之间是有相互作
ρ lim m V 0 V
23
流体的密度
(1)纯物质的密度 液体：基本不随压力变化（极高压力除外），
随温度略有变化。 气体：密度随温度、压力改变。 ' T 'p Tp'
24
流体的密度
低压下可按照理想气体状态方程计算
m pM
V RT
T0 pM
22.4Tp0
25
流体的密度
(2)混合物的密度 液体混合物，混合前后体积不变
用的，这种相互抵抗的作用力称为剪切力。流体 所具有的这种抵抗两层流体相对运动速度的性质 称为流体的黏性。
黏性是流体的固有属性之一，不论流体处于 静止还是流动，都具有黏性。
28
一、牛顿黏性定律
上板以恒定 速度沿x的正
方向运动
下板静 止不动
两板间液体 速度变化
图1-2 平板间液体速度变化
29
一、牛顿黏性定律
化工原理第1章课件
前言
本教学课件是与天津大学化工学院夏清、陈常贵等编写的《化工原 理》（上、下册）教材（全国普通高等学校优秀教材）相配套的多媒体 课件。旨在为使用本套教材的化工类院校的教师提供授课指导与帮助， 同时亦可供学生在学习《化工原理》课程时自习和复习之用，还可供有 关部门从事科研、设计、管理及生产等工作的科技人员参考。
《化工原理精品课程》PPT课件
煤气
孔板流量计 水封
泵 水池
水
煤气洗涤塔
填料塔
煤气
流体流动是最普遍的化工单元操作之一； 研究流体流动问题也是研究其它化工单元操作的 重要基础。
两类问题： 流体静力学问题 流体动力学问题
研究流体在流动和静止时的规律。
2 . 连续介质假定 假定流体是由无数内部紧密相连、彼此间没有
间隙的流体质点（或微团）所组成的连续介质。 质点：由大量分子构成的微团，其尺寸远小于设备
设液面上方的压强为P0
p p0 gh
——静力学基本方程
讨论： （1）适用于重力场中静止、连续的同种不可压缩性 流体； （2）液体内部压强P是随P0和h的改变而改变的，即：
P f P0 , h
（3）当容器液面上方压强P0一定时，静止液体内部
的压强P仅与垂直距离h有关，即： P h
在静止的、连续的同种流体内，处于同一水平面上 各点的压力处处相等。压力相等的面称为等压面。
二、静力学基本方程的应用 普通的
1. 压力及压力差的测量
起放大作用
（1）U形压差计
设指示液的密度为 a ，
复式压差计p1p2来自被测流体的密度为b 。 m
A与A′面 为等压面，即 p A p A'
而 pA p1 b g(m R)
R
A
A’
pA' p2 b gm a gR
所以
p1 b g(m R) p2 b gm a gR
整理得
p1 p2 (a b )gR
若被测流体是气体，b a ，则有 p1 p2 Rg a
讨论：
（1）U形压差计可测系统内两点的压力差，当将U形
管一端与被测点连接、另一端与大气相通时，也可测
《化工原理课件PPT》
学习化工反应器的设计原理和 步骤，了解反应条件对反应器 性能的影响。
反应器工艺控制
探讨化工反应器的工艺控制方 法和策略，以实现理想的反应 效果。
化工与环境保护
1 绿色化工的概念
了解绿色化工的原理和目标，探索可 持续发展的化工工艺。
2 废物处理与资源回收
研究废物处理方法和资源回收技术， 以实现环境友好的化工生产。
解析蒸馏的原理和操作，探讨不同类型的蒸馏 工艺。
结晶和结晶工艺
研究结晶的原理和条件，学习如何设计和控制 结晶工艺。
其他分离纯化技术
介绍其他常用的分离纯化技术，如吸附、过滤 和离心等。
化工反应器的设计与工艺
反应器的类型
研究不同类型的化工反应器， 如批量反应器、连续流动反应 器和固定床反应器。
反应器的设计原理
3 环境影响评估
探索化工工艺对环境的影响评估方法，以减少对生态系统的损害。
化工原理课件PPT
化工原理课件PPT 大纲：介绍化工原理的概念和作用，化学反应与热力学基础， 化学平衡的计算与应用，反应动力学的基本理论。
化学反应与热力学基础
1 速率与能量变化
了解化学反应速率的测量方法，并探 究能量在化学反应中的转化过程。
2 巨正则系综和简正则系综
通过统计力学的概念来研究热力学性 质和化学平衡条件。
固-液-气体系的物质传递
固-液传质
研究固-液传质过程，如溶剂浸提 和吸附等。
气体吸收
探索气体吸收的原理和机制，解 析不同条件下的吸收过程。
萃取和蒸馏
学习萃取和蒸馏的原理和应用， 研究不同类型的分离工艺。
工业材料与化学品的分离纯化
萃取工艺
介绍萃取工艺的基本原理和步骤，探讨不同类 型的萃取剂。
反应器工艺控制
探讨化工反应器的工艺控制方 法和策略，以实现理想的反应 效果。
化工与环境保护
1 绿色化工的概念
了解绿色化工的原理和目标，探索可 持续发展的化工工艺。
2 废物处理与资源回收
研究废物处理方法和资源回收技术， 以实现环境友好的化工生产。
解析蒸馏的原理和操作，探讨不同类型的蒸馏 工艺。
结晶和结晶工艺
研究结晶的原理和条件，学习如何设计和控制 结晶工艺。
其他分离纯化技术
介绍其他常用的分离纯化技术，如吸附、过滤 和离心等。
化工反应器的设计与工艺
反应器的类型
研究不同类型的化工反应器， 如批量反应器、连续流动反应 器和固定床反应器。
反应器的设计原理
3 环境影响评估
探索化工工艺对环境的影响评估方法，以减少对生态系统的损害。
化工原理课件PPT
化工原理课件PPT 大纲：介绍化工原理的概念和作用，化学反应与热力学基础， 化学平衡的计算与应用，反应动力学的基本理论。
化学反应与热力学基础
1 速率与能量变化
了解化学反应速率的测量方法，并探 究能量在化学反应中的转化过程。
2 巨正则系综和简正则系综
通过统计力学的概念来研究热力学性 质和化学平衡条件。
固-液-气体系的物质传递
固-液传质
研究固-液传质过程，如溶剂浸提 和吸附等。
气体吸收
探索气体吸收的原理和机制，解 析不同条件下的吸收过程。
萃取和蒸馏
学习萃取和蒸馏的原理和应用， 研究不同类型的分离工艺。
工业材料与化学品的分离纯化
萃取工艺
介绍萃取工艺的基本原理和步骤，探讨不同类 型的萃取剂。
化工原理第1章第5节讲稿
1) 通过初步的实验结果和较系统的分析，找出影响过程的
主要因素，也就是找出影响过程的各种变量。
2) 利用因次分析，将过程的影响因素组合成几个无因次数
群，以期减少实验工作中需要变化的变量数目。
2018/10/17
3) 建立过程的无因次数群，一般常采用幂函数形式，通过
大量实验，回归求取关联式中的待定系数。
2018/10/17
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2018/10/17
2018/10/17
2018/10/17
例：用泵把 20 ℃的苯从地下储罐送到高位槽，流量为
300 l/min。高位槽液面比储罐液面高 10m。泵吸入管路用
2018/10/17
h f : 单位质量流体流动时所损失的机械能，J/kg。
hf ：单位重量流体流动时所损失的机械能 ，m。 g
h f : 单位体积的流体流动时所损失的机械能 ，Pa 。
以 (Pf ) 表示，
(Pf ) 是流动阻力引起的压强降。
注意：P 与柏努利方程式中两截面间的压强差 P 的区别 f
因此：
p f l du d , ,d u 2
式中： l / d： 管子的长径比；
du
Pf
： 雷诺数Re；
u
2
： 欧拉准数，以Eu表示 。
数群（4）=变量（7）-基本因次（3）
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6. 直管内湍流流动的阻力损失
：
(1)
1
以基本因次质量（M）、长度(L)、 时间(T) 表示各物理量
主要因素，也就是找出影响过程的各种变量。
2) 利用因次分析，将过程的影响因素组合成几个无因次数
群，以期减少实验工作中需要变化的变量数目。
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3) 建立过程的无因次数群，一般常采用幂函数形式，通过
大量实验，回归求取关联式中的待定系数。
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例：用泵把 20 ℃的苯从地下储罐送到高位槽，流量为
300 l/min。高位槽液面比储罐液面高 10m。泵吸入管路用
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h f : 单位质量流体流动时所损失的机械能，J/kg。
hf ：单位重量流体流动时所损失的机械能 ，m。 g
h f : 单位体积的流体流动时所损失的机械能 ，Pa 。
以 (Pf ) 表示，
(Pf ) 是流动阻力引起的压强降。
注意：P 与柏努利方程式中两截面间的压强差 P 的区别 f
因此：
p f l du d , ,d u 2
式中： l / d： 管子的长径比；
du
Pf
： 雷诺数Re；
u
2
： 欧拉准数，以Eu表示 。
数群（4）=变量（7）-基本因次（3）
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6. 直管内湍流流动的阻力损失
：
(1)
1
以基本因次质量（M）、长度(L)、 时间(T) 表示各物理量
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例题
已知：
WA=10800Kg/h, PA=9.807×105 Pa（表） WB=6400Kg/h, PB=118×104 Pa（表）
ρ=710 Kg/m3, PC=49.0×103 Pa(表), ∑hf 1-2= 20J/Kg ∑hf 2-3=60J/Kg 、 ∑hf 2-4=50J/Kg、 η =60‰。
由设备A的输送要求，即2-3间列方程得：
E2=E3 + ∑hf2-3=1744+60=1804 J/Kg
由设备B的输送要求，即2-4间列方程得：
E2=E4 + ∑hf2-4=1956+50=2006 J/Kg 同时保证两支管中的输送任务，取E2=2006J/Kg, 则：
We = E2 – 98.06=2006-98.06=1908 J/Kg Ws=4.78Kg/s; Ne=1908×4.78=9120 W=9.12KW; N= 9.12/0.6=15.2KW
结论: 1.任何局部阻力系数的增加将使管内的流量下降
2.下游阻力增大将使上游压强上升
3.上游阻力增大将使下游压强下降
4.阻力损失总是表现为流体机械能的降低
分支管路
阀A关小,ζA增大 总流量Vs下降,压强上升 0-2面,P0上升,Vs2下降 0-3面,P0上升, ζB不变,Vs3
增加
结论: 关小阀门使所在的支管流量下降,与之平行的支管内流量上升, 但总管的流量还是减少。
边界层及边界层的分离 管中流体的速度分布
阻力损失
阻力=直管阻力+局部阻力 直管阻力
层流时的阻力计算 湍流时的分析(因次分析法的使用) 磨擦系数λ的求法(关系图)
局部阻力
局部阻力系数法 当量长度法 阻力损失的计算
1.7 管路计算
不可压缩流 体输送管路 的计算
连续性方程 机械能衡算式 阻力损失计算式 气体状态方程
可压缩流体 输送管路的 计算
简单管路：单一管ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ（管与管件的串联） 复杂管路：复杂的管网，存在分流与合流
1.7.1阻力对管内流动的影响
简单管路
gz1
u12 2
p1
gz2
u
2 2
2
p2
hf
hf hf1A hfAB hfB2
阀关小：
1.ζ 增大,hfA-B增大,qv减小 2.hf1-A减小,pA增大 3.hfB-2减小,pB减小
并联管路与分支管路
并联管路（a) 物料衡算关系：qmA=qmB=qm1+qm2+qm3 能量衡算关系： hf1= hf2= hf3 阻力大的支管流量小
分支管路(b) 物料衡算关系： qm=qmA+qmB;ρ不变时 , qv=qVA+qVB 能量衡算关系： Ec=EA+hfA =EB+ hfB
E gZ u2 / 2 p /
给定条件:管长L,材料(ε)及管件(Σζ) ,需液点的势能 需要“选择”或“优化”
➢简单管路的操作型计算
1给定条件：d,L, Σζ, ε,p1,z1,p2,z2求 qv
方法:使用机械能守恒和损失计算得出λ和u,求qv 需要使用试差或迭代.
2给定条件:d,L, Σζ, ε,p2,z2,qV求p1或z1 机械能衡算与阻力计算
极端情况:
总管阻力<<支管阻力
总管阻力>>支管阻力
❖汇合管路
阀门关 Vs3下降,p0增加 Vs1,Vs2同时下降，Vs2下降快 关小至一定程度Vs2=0,再关小 Vs2<0
1.7.2管路计算
➢简单管路的数学描述
连续性方程(质量守恒) 机械能衡算式 阻力损失计算式
➢简单管路的设计型计算
要求:规定输送量qV,确定最经济的管径d及须由供液 点提供的势能
求:轴功率N=?
解：伯努利方程：
gz1
u12 2
p1
We
gz2
u22 2
p2
hf
设E为任一截面的机械能总和; E gZ u2 / 2 p /
We =E2 -9.81×5+20- 49.0×103 /710= E2 – 98.06
E3 =9.81×37+ 9.807×105 /710=1744 J/Kg E4 =9.81×30+ 118×104 /710=1956 J/Kg