第一章 流体流动与输送2013
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利用流体流经孔板前后产生的压力差来实现流量测量。
hf
le u 2 d 2g
特点：恒截面、变压差，为差压式流量计。 1.5.2 转子流量计 通过转子悬浮位置处环隙面积不同来反映流量的大小。 1.6 离心泵 1.6.1 作用：将流体从低位能处向高位能处输送；或向流体补充能量，以克服流体在流动过程 中的能量损失。 1.6.2 主要性能参数与特性曲线： 1.6.1.1 离心泵的主要性能参数包括流量qV、扬程He、轴功率Na、效率。
思考题 2 附图
思考题 3 附图
3. 本题附图所示的高位槽液位恒定，管路中 ab和cd两段的长度、直径及相对粗糙度均相 同。某液体以一定的流率流过管路，液体在流动中温度可视为不变。问： （1）流体流过ab和cd两管段的能量损失是否相同？ （2）此两管段的压力差是否相等？并写出他们的表达式。 4. 某厂配置了两套管路系统，分别用来输送气体和液体。试分析当气体和液体的温度升高 而其它条件不变时，管路系统的输送能力如何变化。 5. 选择管径时应考虑哪些因素？ 6. 一定量的流体在圆形管内作层流流动，若管长及所用液体物性不变，而管径减为原有的 1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍？ 7. 为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好？ 8. 本题附图所示的测压管分别与三个设备 A 、 B 、 C 相连通。连通管的下部是水银，上部 是水，三个设备内水面在同一水平面上，问： (1) 1、2、3处压强是否相同？为什么？ (2) 4 、 5 、 6 处压强是否相等？为什么？ 若 h1=100mm， h1=200mm ，且知设备A直接通大 气(大气压强为101.33× 103Pa)，求B、C两设备内 水面上方的压强。
1.3.5.1 适用条件：（1）不可压缩流体在两截面间流体连续稳定流动； p1 Βιβλιοθήκη Baidup 2 p1 （2）对于气体，当 20%，可用两截面的平均密度ρm计算。 1.3.5.2 解题关键：
作图，正确选取截面，确定衡算范围 1.4 流体在管内的流动阻力 h f h f ,直 h f ,局 （1-9）
流动阻力大小与流体性质（ 、 ）、壁面情况（ 或 /d ）及流动状况（ u 或 Re）有关。 流动阻力消耗了机械能，表现为机械能降低，称为压强降，用pf 表示。 注意：压强降pf 与两个截面间的压强差p的区别。 1.4.1 流体在直管中的流动阻力 l u2 hf d 2g （1-10） 式中
第一章 流体流动与输送
1. 学习要点提示
1.1 流体静力学基本方程 讨论流体在重力和压力作用下，静止流体内部压强变化的规律及其在工程上的应用。 1.1.1 表达形式为 压力形式 能量形式 1.1.2 方程意义 1. 在同一静止流体内部，任一点的总势能相等；即不同位置的位能和静压能可以相互转 换； 2. 当液面上方压强一定时，静止流体内部任一点的压强大小是流体的密度和距液面深度的 函数。 1.1.3 方程应用的条件 在重力场中静止、连续的同种不可压缩流体 1.1.4 解题关键 正确选取等压面。 1.2 连续性方程 反映流体在管内作定常连续流动时的质量守衡。表达式为： p2= p1+ g（z1- z2） (1-1) （1-2）
思考题
1.在下图所示的U形压差计，两引压管中指示液液面高低的画法是否正确？如有错误，请 予以改正并说明原因。设管内流动的是理想流体。
(a)
思考题 1 附图
(b)
2. 某液体分别在本题附图所示的三根导管中稳定流过，各管绝对粗糙度、管径均相同，上 游截面1-1/的压力、流速相等。问：在三根管的下游截面2-2/的压力、流速是否相等？ 如果不相等，指出哪一种情况的数值最大？哪一种情况的数值最小？为什么？
f (Re, )
d
（1-11） （1-12）
层流：
64 Re
湍流：由Re和 /d 查关联图或由其他经验式求。 1.4.2 局部阻力 u2 hf 2g （1-13） 或 （1-14） 注意：用式（1-13）或式（1-14）求突然扩大或突然缩小的局部阻力时，式中 u 均应取小管处的流速。 1.5 流量测量 1.5.1 孔板流量计
思考题 8 附图
p1 p z1 2 z 2 g g
A1u11=A2u22 （1-3） 不可压缩流体 A1u1= A2u2 （1-4） 对于圆管内均质、不可压缩流体的流动，（1-4）式可表示为：
u1 d 2 u2 d2
2
（1-5）
1.3 能量衡算方程式 能量衡算式描述流体作定常连续流动时，流入和流出一个系统的流体量和流 动参数之间的定量关系，反映流体流动中机械能守恒和转化。 1.3.1 实际流体，并有外加功时 2 2 p1 u p u z1 g 1 H e 2 z 2 g 2 h f 2 2 J· kg-1 （1-6）
p1 u p u z1 1 H e 2 z 2 2 h f g 2g g 2
2 2
J N= m
（1-7）
1.3.2 理想流体，且无外加功时
p1
z1 g
1 2 p2 1 2 u1 z2 g u2 2 2
（1-8）
1.3.4 方程式的意义 式（1-8）说明：理想流体作连续、定常流动时，任一截面上单位质量流体所具 有的静压能、位能与动能之和为定值，各种形式的机械能可以互相转化。 1.3.5 方程式应用时注意
hf
le u 2 d 2g
特点：恒截面、变压差，为差压式流量计。 1.5.2 转子流量计 通过转子悬浮位置处环隙面积不同来反映流量的大小。 1.6 离心泵 1.6.1 作用：将流体从低位能处向高位能处输送；或向流体补充能量，以克服流体在流动过程 中的能量损失。 1.6.2 主要性能参数与特性曲线： 1.6.1.1 离心泵的主要性能参数包括流量qV、扬程He、轴功率Na、效率。
思考题 2 附图
思考题 3 附图
3. 本题附图所示的高位槽液位恒定，管路中 ab和cd两段的长度、直径及相对粗糙度均相 同。某液体以一定的流率流过管路，液体在流动中温度可视为不变。问： （1）流体流过ab和cd两管段的能量损失是否相同？ （2）此两管段的压力差是否相等？并写出他们的表达式。 4. 某厂配置了两套管路系统，分别用来输送气体和液体。试分析当气体和液体的温度升高 而其它条件不变时，管路系统的输送能力如何变化。 5. 选择管径时应考虑哪些因素？ 6. 一定量的流体在圆形管内作层流流动，若管长及所用液体物性不变，而管径减为原有的 1/2，问因流动阻力而产生的能量损失为原来的多少倍？ 7. 为什么高烟囱比低烟囱拔烟效果好？ 8. 本题附图所示的测压管分别与三个设备 A 、 B 、 C 相连通。连通管的下部是水银，上部 是水，三个设备内水面在同一水平面上，问： (1) 1、2、3处压强是否相同？为什么？ (2) 4 、 5 、 6 处压强是否相等？为什么？ 若 h1=100mm， h1=200mm ，且知设备A直接通大 气(大气压强为101.33× 103Pa)，求B、C两设备内 水面上方的压强。
1.3.5.1 适用条件：（1）不可压缩流体在两截面间流体连续稳定流动； p1 Βιβλιοθήκη Baidup 2 p1 （2）对于气体，当 20%，可用两截面的平均密度ρm计算。 1.3.5.2 解题关键：
作图，正确选取截面，确定衡算范围 1.4 流体在管内的流动阻力 h f h f ,直 h f ,局 （1-9）
流动阻力大小与流体性质（ 、 ）、壁面情况（ 或 /d ）及流动状况（ u 或 Re）有关。 流动阻力消耗了机械能，表现为机械能降低，称为压强降，用pf 表示。 注意：压强降pf 与两个截面间的压强差p的区别。 1.4.1 流体在直管中的流动阻力 l u2 hf d 2g （1-10） 式中
第一章 流体流动与输送
1. 学习要点提示
1.1 流体静力学基本方程 讨论流体在重力和压力作用下，静止流体内部压强变化的规律及其在工程上的应用。 1.1.1 表达形式为 压力形式 能量形式 1.1.2 方程意义 1. 在同一静止流体内部，任一点的总势能相等；即不同位置的位能和静压能可以相互转 换； 2. 当液面上方压强一定时，静止流体内部任一点的压强大小是流体的密度和距液面深度的 函数。 1.1.3 方程应用的条件 在重力场中静止、连续的同种不可压缩流体 1.1.4 解题关键 正确选取等压面。 1.2 连续性方程 反映流体在管内作定常连续流动时的质量守衡。表达式为： p2= p1+ g（z1- z2） (1-1) （1-2）
思考题
1.在下图所示的U形压差计，两引压管中指示液液面高低的画法是否正确？如有错误，请 予以改正并说明原因。设管内流动的是理想流体。
(a)
思考题 1 附图
(b)
2. 某液体分别在本题附图所示的三根导管中稳定流过，各管绝对粗糙度、管径均相同，上 游截面1-1/的压力、流速相等。问：在三根管的下游截面2-2/的压力、流速是否相等？ 如果不相等，指出哪一种情况的数值最大？哪一种情况的数值最小？为什么？
f (Re, )
d
（1-11） （1-12）
层流：
64 Re
湍流：由Re和 /d 查关联图或由其他经验式求。 1.4.2 局部阻力 u2 hf 2g （1-13） 或 （1-14） 注意：用式（1-13）或式（1-14）求突然扩大或突然缩小的局部阻力时，式中 u 均应取小管处的流速。 1.5 流量测量 1.5.1 孔板流量计
思考题 8 附图
p1 p z1 2 z 2 g g
A1u11=A2u22 （1-3） 不可压缩流体 A1u1= A2u2 （1-4） 对于圆管内均质、不可压缩流体的流动，（1-4）式可表示为：
u1 d 2 u2 d2
2
（1-5）
1.3 能量衡算方程式 能量衡算式描述流体作定常连续流动时，流入和流出一个系统的流体量和流 动参数之间的定量关系，反映流体流动中机械能守恒和转化。 1.3.1 实际流体，并有外加功时 2 2 p1 u p u z1 g 1 H e 2 z 2 g 2 h f 2 2 J· kg-1 （1-6）
p1 u p u z1 1 H e 2 z 2 2 h f g 2g g 2
2 2
J N= m
（1-7）
1.3.2 理想流体，且无外加功时
p1
z1 g
1 2 p2 1 2 u1 z2 g u2 2 2
（1-8）
1.3.4 方程式的意义 式（1-8）说明：理想流体作连续、定常流动时，任一截面上单位质量流体所具 有的静压能、位能与动能之和为定值，各种形式的机械能可以互相转化。 1.3.5 方程式应用时注意