通风除尘与物料输送

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高等职业教育粮油工程技术专业课程
通风除尘与物料输送
主讲教师:陈 革 沈阳师范大学职业技术学院
第一章 流体力学基础
第一节 空气在管道中流动 的基本规律
第一节 空气在管道中流动的基本规律
工程流体力学以流体为对象,主要研究流体机械运动的规律,并把这些 规律应用到有关实际工程中去。涉及流体的工程技术很多,如水力电力,船 舶航运,流体输送,粮食通风除尘与气力输送等。
第一节 空气在管道中流动的基本规律
四、空气流动的能量方程(伯努利方程)
上式方程式表明: 理想流体在稳态流动过程中,其动能、位能、静压力之和为一常 数,也就是说三者之间只会相互转换,而总能量保持不变。 由于空气的ρ值都很小,位能项与其它二项相比则可忽略不计。 因此,对于空气的能量方程可写成:
PV+1/2mv2=常数 方程两边同时除以V,则得: P+1/2ρv2=常数
非稳定流时流管形状随时间变化;稳定流时流管不随时间而变化。
⒉ 流束 充满在流管中的运动流体(即流管内流线的总体)称为流束。 断面无限小的流束称为微小流束。
第一节 空气在管道中流动的基本规律
二、与空气流动的有关概念
㈢ 流管与流束
⒊ 总流 无数微小流束的总和称为总流,如水管及风管中水流和气流的总体。
第一节 空气在管道中流动的基本规律
二、与空气流动的有关概念
㈣ 有效断面、流量与平均流速
⒈有效断面 微小流束或总流各流线相垂直的横断面,用d A或A表示.。
在实际运用上对于流 线呈平行直线的情况下,有效断面可以定 义为:与流体运动方向垂直的横断面。
第一节 空气在管道中流动的基本规律
二、与空气流动的有关概念
㈣ 有效断面、流量与平均流速 ⒉流量 单位时间内流体流经有效断面的流体量称为流量。 流量通常用流体的体积、质量或重量来表示:
㈣ 粘滞性 通常粘性系数与压力的关系不大。
粘性系数与温度的关系: 液体的粘性系数随温度的增加而下降;
气体的粘性系数随温度而增加。
必须指出: 在分析流体运动诸现象时运动粘性系数是非常重要的参数。但是 当比较各种不同流体的内摩擦力时,运动粘性系数却不能作为一项物 理特征。
第一节 空气在管道中流动的基本规律
应用以上伯努利方程时,必须满足以下条件:
• 不可压缩理想流体在管道内作稳态流动; • 流动系统中,在所讨论的二个截面间没有能量加入或输出; • 在列方程的两截面间沿程流量不变,即没有支管; • 截面上速度均匀,流体处于均匀流段。在速度发生急变的截面 上, 不能应用该方程。
一、 流体及其空气的物理性质
㈧、理想气体状态方程
理想气体指一种假想的气体,它的质点是不占有容积的质点;分 子之间没有内聚力。
理想气体状态方程。即: P·υ=R·T 或:P/p=R·T
式中:
P——绝对压力(牛顿/米2); υ——比容(米2/牛顿); T——热力温度(K——开尔文); R——气体常数(牛·米/千克·开),对于空气R=287牛·米/千克·开。
一、 流体及其空气的物理性质
㈤ 温度 温度是标志流体冷热程度的参数。
温度越高,分子热运动越强盛,分子热运动的平均速度则越大动能 也就越大。
衡量温度高低的标准尺子,称为温度标尺,简称温标。
目前国际上通用的温标主要有两种。
摄氏温标(t) 绝对温标(T)
T=273+t [K]
第一节 空气在管道中流动的基本规律
对于空间固定的封闭曲面,稳定流时流入的流体质量必然等于流出 的流体的质量。
数学形式表达——连续性方程。
第一节 空气在管道中流动的基本规律
三、连续性方程
㈠ 一元微小流束稳定流的连续性方程 dM=ρ1v1dA1dt-ρ2v2dA2dt
第一节 空气在管道中流动的基本规律
三、连续性方程
㈠ 一元微小流束稳定流的连续性方程 dM=ρ1v1dA1dt-ρ2v2dA2dt
ρ1v1dA1=ρ2v2dA2
第一节 空气在管道中流动的基本规律
三、连续性方程
㈡、一元总流稳定连续性方程 积分,就可得到可压缩流体总流的连续性方程,即:
A1 1v1dA1 A2 2v2dA2 1平均 A1 1v1dA1 2平均 A2 2v2dA2
说明了可压缩流体稳定流时,沿流程的质量流量保持不变。
现象表明: 截面大的地方流速小,压力大,截面小的地方流速大,压力小。
第一节 空气在管道中流动的基本规律
四、空气流动的能量方程(伯努利方程)
理想流体流动时没有流动阻力,因而也没有能量损耗; 流体流动时能量的增量就等于外力所做的功W,即: △E=W。所以:
P1V-P2V=(1/2mv22+mgz2)-(1/2mv12+mgz1) 即 P1V+1/2mv12+mgz1=P2V+1/2mv22+mgz2 对于任意一个截面均有: PV+1/2mv2+mgz=常数 式中:PV是体积为V的流体所具有的静压能。
⒊ 平均流速V
V vdA Q
A
A
工程上所指的管道中的平均流速,就是这个断面上的平均流速V。 平均流速就是指流量与有效断面面积的比值。
第一节 空气在管道中流动的基本规律
三、连续性方程
在研究流体流动时,同样认为流体是连续地充满它所占据的空间, 这就是流体运动的连续性条件。
根据质量守恒定律:
对于空间固定的封闭曲面,非稳定流时流入的流体质量与流出的流 体质量之差,应等于封闭曲面内流体质量的变化量。
第一节 空气在管道中流动的基本规律
二、与空气流动的有关概念
充满运动流体的空间称为流场。
表示流体运动特征的一切物理统称为运动参数,如速度v、加速度a、 密度p、压力P和粘性力F等。
流体运动规律:在流场中流体的运动参数随时间及空间位置的分 布和连续变化的规律。
第一节 空气在管道中流动的基本规律
二、与空气流动的有关概念
㈣ 粘滞性
牛顿内摩擦定律: T A dv
dn
式中: μ——流体动力粘性系数[千克·秒/米2]; A——流体的接触面积[米2];
dv dn
—百度文库流体在法线方向
的速度梯度。
通常把单位面积上所具有的摩擦力τ称为摩擦应力或切应力:
T dv
A dn
第一节 空气在管道中流动的基本规律
一、 流体及其空气的物理性质
第一节 空气在管道中流动的基本规律
一、 流体及其空气的物理性质
㈥ 压强
工程上,压强可按以下三种方法计算: 绝对压强——当计算压强以完全真空(P=0)为基准算起,称绝对压 强,其值为正。
相对压强——当计算压强以当地大气压(Pa)为基准算起时,称相 对压强或表压。
真空度——当绝对压强低于大气压强时,其大于大气压的数值称 为真空度。以液柱高度表示为:
一、 流体及其空气的物理性质
㈠、流体
质点的宏观运动被看作是全部分子运动的平均效果,忽略单个分子的 个别性,按连续质点的概念所得出的结论与试验结果是很符合的。
我们在通风除尘与气力输送中所接触到的流体均可视为连续体。
连续性的假设,首先意味着流体在宏观上质点是连续的,其次还意味 着质点的运动过程也是连续的
P F h A h
A
A
用水银柱(汞柱)高度表示: h=P/Υ=10000/13600=0.736[米水银柱]=736[毫米水柱] 用水柱高度表示: h=P/Υ=10000/1000=1000[毫米水柱]
第一节 空气在管道中流动的基本规律
一、 流体及其空气的物理性质
㈥ 压强 第三种,用大气压表示。
第一节 空气在管道中流动的基本规律
三、连续性方程
㈡、一元总流稳定连续性方程 对不可压缩流体,ρ为常数,则公式可简化为:
Q1=Q2 V1A1=V2A2 V1/V2=A2/A1
一元总流在稳定流时,沿流程体积流量为一常值,各有效断面平 均流速与有效断面面积成反比。
第一节 空气在管道中流动的基本规律
四、空气流动的能量方程(伯努利方程)
二、与空气流动的有关概念
㈡ 迹线与流线 ⒈ 迹线:
流场中流体质点在一段时间内运动的轨迹称为迹线。
⒉ 流线: 流场中某一瞬时的一条空间曲线,在该线上各点的流体质点所具有的 速度方向与该点的切线方向重合。
第一节 空气在管道中流动的基本规律
二、与空气流动的有关概念
㈢ 流管与流束 ⒈ 流管
流场中画一条封闭的曲线。经过曲线的每一点作流线由这些流线所 围成的管子。
1个物理大气压=10336[千克/米2]。
1个工程大气压=10000[千克/米2]。
标准空气的密度ρ=1.2千克/米3 三种方法换算关系为:
1物理大气压=10336[千克/米2]=10336[毫米水柱]=760[毫米汞柱] 1工程大气压=10000[千克/米2]=10000[毫米水柱]
=736 [毫米汞柱]
通风除尘与气力输送属于流体输送,它是以空气作为工作介质,通过空 气的流动将粉尘或粒状物料输送到指定地点。
由于通风除尘与气力输送是借助空气的运动来实现的,因此,掌握必要 的工程流体力学基本知识,是我们研究通风除尘与气力输送原理和设计、计 算通风除尘与气力输送系统的基础。
本章中心内容是叙述工程流体力学基本知识,主要是空气的物理性质及 运动规律。
G=Υ·Q牛顿/秒 M=Υ/g·Q=ρ·Q千克/秒 Q=G/Υ=M/ρ米3/秒
第一节 空气在管道中流动的基本规律
二、与空气流动的有关概念
㈣ 有效断面、流量与平均流速 ⒉流量 微小流束: d Q=v·d A
总流: Q v dA
第一节 空气在管道中流动的基本规律
二、与空气流动的有关概念
㈣ 有效断面、流量与平均流速
h Pa P
第一节 空气在管道中流动的基本规律
一、 流体及其空气的物理性质
㈥ 压强
A点的压强高于当地大气压 B点的压强低于当地大气压
第一节 空气在管道中流动的基本规律
一、 流体及其空气的物理性质
㈦ 比容
单位重量的流体占有的容积,与重度的关系为: Υ·υ=1
气体的比容随温度和压力变化。
第一节 空气在管道中流动的基本规律
㈠、稳定流与非稳定流
如果流场中各点上流体的运动参数不随时间而变化,这种流动 就称为稳定流。
如果运动参数不随时间而变化,这种流动就称为非稳定流。
稳定流:
u 0 P 0
t
t
非稳定流:
u 0 P 0
t
t
第一节 空气在管道中流动的基本规律
二、与空气流动的有关概念
㈠、稳定流与非稳定流
第一节 空气在管道中流动的基本规律
一、 流体及其空气的物理性质
㈡ 密度
压强和温度对不可压缩流体密度的影响很小 ——可以把流体密度看成是常数。
第一节 空气在管道中流动的基本规律
一、 流体及其空气的物理性质
㈢ 重度
流体单位体积内所具有的流体重量,即:
G
V 密度与重度存在如下关系: Υ=ρg 式中: g——重力加速度,通常取9.81[米/秒2]
第一节 空气在管道中流动的基本规律
一、 流体及其空气的物理性质
㈣ 粘滞性 流体在流动过程中,流体内部有相互约束的性质——流体的粘滞性 试验证明流体粘滞性的存在:
实验证明: 内摩擦力T的大小与流体种类有关;与流体的接触面积有关;与垂直 于板的速度梯度成正比,
第一节 空气在管道中流动的基本规律
一、 流体及其空气的物理性质
第一节 空气在管道中流动的基本规律
一、 流体及其空气的物理性质
㈠、流体 通风除尘与气力输送涉及的流体主要是空气。
流体是液体和气体的统称,由液体分子和气体分子组成,分子之间 有一定距离。
流体力学主要研究流体的宏观运动规律它把流体分成许多许多的分 子集团,它们之间没有间隙,成为连续体。
第一节 空气在管道中流动的基本规律
第一节 空气在管道中流动的基本规律
一、 流体及其空气的物理性质
㈡ 密度
流体单位体积所具有流体彻底质量称为密度,用符号ρ表示。 在均质流体内引用平均密度的概念,用符号ρ表示:
M
V
对于非均质流体,则必需用点密度来描述。指当ΔV→0值的极限, 即:
lim M dM V 0 V dV
第一节 空气在管道中流动的基本规律
一、 流体及其空气的物理性质
㈥ 压强
压强的大小可用垂直作用于管管壁单位面积上的压力来表示,即:
P=F/A
式中: P——压强[牛顿]; F——垂直作用于管壁的合力[牛顿]; A——管壁的总面积[米}。
第一节 空气在管道中流动的基本规律
一、 流体及其空气的物理性质
㈥ 压强 压强的单位通常有三种表示方法。 第一种,用单位面积的压力表示。 1帕=1/9.81[千克/米2] 第二种,用液柱高度表示。
第一节 空气在管道中流动的基本规律
四、空气流动的能量方程(伯努利方程)
若以符号H全、H静、H动表示,则有: H全=H静+H动=常数 当空气在没有支管的管道中流动时,对于任意两个截面,以相对压 力表示的伯努利方程可写成: H静1+H动1=H静2+H动2
第一节 空气在管道中流动的基本规律
四、空气流动的能量方程(伯努利方程)
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