学习指南

基本要求：

熟练掌握流体静力学基本方程式，连续性方程式和柏努利方程式及其应用；

正确理解流体的流动类型和流动阻力的概念；

掌握流体流动阻力的计算，简单管路的设计型计算和输送能力的核算；

了解测速管，文丘里流量计，孔板流量计和转子流量计的工作原理和基本计算。

重  点：

流体流动过程中的基本原理及流体在管内的流动规律；

柏努利方程式的应用；流体在管道内的流动阻力产生的原因和摩擦阻力的计算；

简单管路的计算。

难  点：

流体的不同流型的摩擦系数及其计算，简单管路的设计型计算和输送能力的核算。

知识内容

1.1概述

主要介绍了流体流动规律的重要性，连续性假设，连续介质模型，定态流动。

1.2流体静止的基本方程

主要介绍了密度的概念，影响密度的因素，密度的计算，以及比容、比重等与密度相关的物理量，静压强的定义与表示方法，流体静力学方程及其应用，包括压强与压强差的测量，液位的测定以及液封高度的计算。

1.3流体流动的基本方程

主要介绍了流量和流速、稳定流动与不稳定流动的概念，连续性方程和伯努利方程的推导和应用。

1.4流体流动现象

主要介绍了管流现象，流动型态——层流和湍流，雷诺数的物理意义和临界值，流动阻力分析，管流阻力计算，牛顿粘性定律，管流速度分布，边界层的发展和和分离。

1.5流体流动阻力的计算

主要介绍了直管阻力计算式，层流时的摩擦系数和湍流时的摩擦系数，因次分析法，Moody图及其使用海根-泊稷叶公式、布拉修斯公式、范宁公式的应用，局部阻力系数法和当量长度法计算局部损失，非圆管道的当量直径计算法。

1.6管路计算

主要介绍了简单管路与复杂管路的计算，管路的设计型计算，管路的操作型计算，空气、水在管中的常用流速范围，简单管路的典型试算法，可压缩流体的管路计算。

1.7流量测量

主要介绍了皮托管、孔板流量计、文丘里流量计、转子流量计的原理及应用。

实践内容

1．测定并绘制节流式流量计的流量标定曲线，确定节流式流量计流量系数C

2．分析实验数据，得出节流式流量计流量系数C随雷诺数Re的变化规律。

实践原理

流体通过节流式流量计时在流量计上、下游两取压口之间产生压强差，它与流量的关系为：  

用涡轮流量计作为标准流量计来测量流量V_S。每个流量在压差计上都有一个对应的读数，测量一组相关数据并作好记录，以压差计读数△P为横坐标，流量V_s为纵坐标，在半对数坐标上绘制成一条曲线，即为流量标定曲线。同时，通过上式整理数据，可进一步得到流量系数C随雷诺数Re的变化关系曲线。

实践装置及参数

1.实践装置

图一  流量计实验流程示意图

图二  实验装置仪表面板图

2．设备主要技术参数：

离心泵：型号WB70/055；      贮水槽：550mm×400mm×450mm；

试验管路：内径φ48.0 mm；   涡轮流量计：最大流量 6m³/h；

文丘里流量计：喉径φ15mm；  孔板流量计：喉径φ15mm；

转子流量计：LZB-40，量程400-4000L/h；

温度计：Pt100数字仪表显示； 差压变送器： 0-200kPa

案例

某厂为了控制乙炔发生炉内的压强不超过10.7×10³Pa（表压），需在炉外装有安全液封，其作用是当炉内压强超过规定，气体就从液封管口排出，通过理论计算，此炉的安全液封管应插入槽内水面下的深度为10.9m。

常见问题

1.压力的表示方法有哪些？

答：绝对压强：以绝对真空为基准量得的压强；

表压强：以大气压强为基准量得的压强。未特殊注明的即认为是表压。

真空度：表压强以大气压为起点计算，有正负，负表压强就称为真空度。

表压=绝对压强—大气压强

真空度=大气压强—绝对压强

2.位头的概念及单位？

答：“头”用来表示液位高度，就是液柱高与静压力之间的关系，通常称为静压头，相应的称为位压头或位头，其单位为m。

3.层流与湍流的本质区别是什么？

答：湍流的最基本特征是出现了径向的速度脉动，当流体在管内流动时只有轴向速度而无径向速度，牛顿型流体服从流动粘性定律，然而在湍流时流体质点沿管道流动着的同时还出现了径向的脉动，这种脉动加速了径向的动量、热量和质量的传递，动量的传递不仅因于分子运动，且源于流体质点横向脉向速度。