-项目二4伯努利方程及其应用课件.ppt

1、应用化工技术专业教学资源库应用化工技术专业教学资源库流体输送设备操作与控制流体输送设备操作与控制课程课程项目二项目二流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定 分项目一：认识流体的物性参数分项目一：认识流体的物性参数分项目分项目二：流体静力学方程及其应用二：流体静力学方程及其应用分项目三：确定管路规格分项目三：确定管路规格分项目四：伯努利方程及其应用分项目四：伯努利方程及其应用分项目五：确定管路阻力分项目五：确定管路阻力分项目六：管路分析分项目六：管路分析流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定 流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定 预习任务预习任务1、分

2、四组：第一组是以压差为推动力的液体流动系统，确定所、分四组：第一组是以压差为推动力的液体流动系统，确定所需压差。需压差。第二组是用输送机械的液体流动系统，确定所需设备的功率。第二组是用输送机械的液体流动系统，确定所需设备的功率。第三组是从高位槽向下的液体自流系统，确定所需的位差。第三组是从高位槽向下的液体自流系统，确定所需的位差。第四组是以压差为推动力的气体流动系统，确定所需的压差。第四组是以压差为推动力的气体流动系统，确定所需的压差。2、转子、孔板、文丘里流量计的使用；预习转子、孔板、文丘、转子、孔板、文丘里流量计的使用；预习转子、孔板、文丘里流量计的结构及工作原理。里流量计的结构及工作原理

3、。分项目四、伯努利方程及其应用分项目四、伯努利方程及其应用伯努利方程的推导示意图伯努利方程的推导示意图 （一）理想流体定态流动时的机械能衡算（一）理想流体定态流动时的机械能衡算一、伯努利方程一、伯努利方程根据能量守恒定律，对定态流动系统应有根据能量守恒定律，对定态流动系统应有E入入=E出出222221121122 pugZpugZ 理想流体没有压缩性，其密度为常数，即理想流体没有压缩性，其密度为常数，即 2222121122pugZpugZ 就是著名的就是著名的伯努利方程式伯努利方程式 流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定（二）实际流体定态流动时的机械能衡算（二）实际流体定态流

4、动时的机械能衡算 Wep2,u2,2p1,u1,1221100z2z1 fehgZpuWgZpu2222112122 它柏努利方程式的引申，习惯上也称为柏努利方程式。它柏努利方程式的引申，习惯上也称为柏努利方程式。流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定（三）柏努利方程式的讨论（三）柏努利方程式的讨论 1输送机械的有效功率确定输送机械的有效功率确定 柏努利方程式中各项为单位质量流体所具有的能量，柏努利方程式中各项为单位质量流体所具有的能量，外外加能量加能量We是输送机械对单位质量流体作的有效功，是决定是输送机械对单位质量流体作的有效功，是决定流体输送设备的重要数据。流体输送设备的重

5、要数据。单位时间输送设备所作的有效单位时间输送设备所作的有效功称为有效功率功称为有效功率，以，以Ne表示，即：表示，即：Ne=qm，s We Ne的单位为的单位为J/s或或W。流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定 2不同的衡算基准的柏努利方程式不同的衡算基准的柏努利方程式（1）以单位重力流体为衡算基准。）以单位重力流体为衡算基准。feHZgpguHZgpgu2222112122 各项的单位为各项的单位为J/N，它表示为单位重力流体所具有的，它表示为单位重力流体所具有的能量。其单位还可以简化为能量。其单位还可以简化为m，故称为压头。，故称为压头。动动压压头头 gu22静压头静压头

6、 gp Z-位压头位压头 外外加加压压头头 gWHee损失压头损失压头 ghHff，流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定（2）以单位体积流体为衡算基准）以单位体积流体为衡算基准 fTpugZpHugZp 2222222111 式中式中HT=We ，pf=hf，分别称为风压和压强降，分别称为风压和压强降，各项单位为各项单位为J/m3或或Pa。3柏努利方程式适用条件柏努利方程式适用条件 适用不可压缩流体作定态连续流动的情况。适用不可压缩流体作定态连续流动的情况。对可压缩流体，当对可压缩流体，当%ppp20100121 用。用。但公式中的流体密度要用两截面之间流体的平均密度但公式中的

7、流体密度要用两截面之间流体的平均密度 m代替。代替。时，公式仍可使时，公式仍可使流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定（四）柏努利方程应用的注意事项（四）柏努利方程应用的注意事项根据工程要求作图并确定衡算范围根据工程要求作图并确定衡算范围压强单位和基准必须一致压强单位和基准必须一致根据给定的条件正确选取截面根据给定的条件正确选取截面以较低的截面作为基准水平面以较低的截面作为基准水平面流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定 （一）定截面变压差流量计（一）定截面变压差流量计 1.皮托（皮托（Pitot）管测速计）管测速计 皮托管测速皮托管测速计计孔板流量计孔板流量计文丘

8、里流量文丘里流量计计gugpgpAA22冲压头gRppiBAgRuAi22iAgRu2gpgpB静压头iAgRu2C修正修正C=0.981.0流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定 二、流量计二、流量计 0.9 0.8uumax 0.7 0.6 0.5 102 103 104 105 106 107 Remax=umaxd/Re=ud/测umax平均速度流量Remax=umaxd/maxuu流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定 u A R 流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定 p1 p2 1 2 0 R 孔板流量计孔板流量计22222211upup

9、 )(002211圆孔口uAuAuA2.孔板流量计孔板流量计（1）测量原理）测量原理：212122002111ppAAAu流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定 210212100221ppCppAACuD21001AACCD p1 p2 1 2 0 R 孔板流量计孔板流量计21212000211ppAACAuDgRppUi21形压差计igRCu200 gRdCqioosV)(242,流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定 孔板一定时：1010,ReAAfC 0.84 0.82 0.80 0.7 0.78 0.76 C0 0.74 0.6 A0 0.72 A1 0.

10、70 0.5 0.68 0.66 0.4 0.64 0.3 0.62 0.2 0.60 0.1 0.05 3 104 105 106Re1 孔流系数C0与Re1及A0/A1的关系流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定 优点：优点：构造简单，制造和安装都很方便，价格低。构造简单，制造和安装都很方便，价格低。缺点：缺点：机械能损失大（称之为机械能损失大（称之为永久损失永久损失），且随），且随A0/A1的减小的减小而增大，圆孔边缘易腐蚀和磨损，所以孔板流量计要定期进而增大，圆孔边缘易腐蚀和磨损，所以孔板流量计要定期进行校正。行校正。安装时应在其上、下游各有一段直管段作为稳定段，通常安装

11、时应在其上、下游各有一段直管段作为稳定段，通常要求要求上游直管长度为上游直管长度为50d(管道直径管道直径)，下游，下游直管长度直管长度为为10d。（2）孔板流量计使用）孔板流量计使用注意事项注意事项：流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定 3文丘里（文丘里（Venturi）流量计）流量计渐缩管锥角通常取渐缩管锥角通常取15 25，渐扩管锥角要取得小些，一般为渐扩管锥角要取得小些，一般为5 7 组成：渐缩管、喉管和渐扩管渐缩管、喉管和渐扩管 gRdCAuqivsV)(242222,流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定 文丘里流量计的特点：文丘里流量计的特点：缺点缺

12、点：加工比孔板复杂，加工精细，因而造价高，且安装时需占去加工比孔板复杂，加工精细，因而造价高，且安装时需占去一定管长位置。一定管长位置。优点优点：其机械能损失小，测量精度高，故尤其适用于低压气体的输送。其机械能损失小，测量精度高，故尤其适用于低压气体的输送。流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定 u0 0 0 1 1 u1 微锥形玻璃管，锥角约为 4左右 转 子（或 称 浮子）直 径 略 小于 玻 璃 管 内 径 转子密度须大于被测流体的密度 重重 力力浮浮 力力升升 力力净净重重力力升升力力 转子流量计转子流量计v结构v测量原理按理想流体推导，此时摩按理想流体推导，此时摩擦力为

13、零擦力为零当转子停留在一定的高度，当转子停留在一定的高度，视转子为圆柱体视转子为圆柱体。二、定压差变截面流量计二、定压差变截面流量计流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定 重力重力浮浮力力升力升力 u0 0 0 1 1 u1fffAgVAAu2112100fffRAgVCu20实际转子不是圆柱状、流体非理想，将上式加一校正系数，得：实际转子不是圆柱状、流体非理想，将上式加一校正系数，得：0011202102)(AuAuAuugVgVffff又三力合力为流体向上推力浮力重力流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定 CR转子流量计的流量系数，转子流量计的流量系数，CR是环

14、隙雷诺数是环隙雷诺数Reo的函数，由实验测的函数，由实验测得。其值可从仪表手册查得。得。其值可从仪表手册查得。1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 10 102 103 104 105 环 隙 雷 诺 数 R e0 图 转 子 流 量 计 的 流 量 系 数 CR CR流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定 fffRAgVACAuV 2000常 数变 量流量系数转子一定时，转子的面积、体积、密度一定转子一定时，转子的面积、体积、密度一定转子停留的高度不同转子停留的高度不同不变不变流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定 转子流

15、量计安装、使用中注意事项转子流量计安装、使用中注意事项 ffVVV、实际被测流体的流量、密度；V、标定用流体的流量、密度v读数常需换算：读数常需换算：使用时被测流体物性（使用时被测流体物性（、）与标定用流体不同（）与标定用流体不同（20 C水水或或20 C、1atm的空气），则流量计刻度必须加以的空气），则流量计刻度必须加以换算换算：v转子流量计必须垂直安装，且应安装旁路以便于检修转子流量计必须垂直安装，且应安装旁路以便于检修 fffRAgVACV 20流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定 转子流量计的特点：转子流量计的特点：优点：优点：读取流量方便，流体阻力小，测量精确度较高，能用于读取流量方便，流体阻力小，测量精确度较高，能用于腐蚀性流体的测量；流量计前后无须保留稳定段。腐蚀性流体的测量；流量计前后无须保留稳定段。缺点：缺点：玻璃管易碎，且不耐高温、高压。玻璃管易碎，且不耐高温、高压。流体输送过程工艺参数的确定流体输送过程工艺参数的确定