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值得收藏的流体流动与输送机械的化工常用计算公式

• 流体静力学基本方程




• 双液位U型压差计的指示




• 伯努力方程




• 实际流体机械能衡算方程




• 雷诺数




• 范宁公式




• 哈根-泊谡叶方程




• 局部阻力计算


流道突然扩大:




流产突然缩小:



• 混合液体密度的计算




p液体混合物中个组分得密度,Kg/m3,x--液体混合物中各组分的质量分数。


• 表压强=绝对压强-大气压强真空度=大气压强-绝对压强


• 体积流量和质量流量的关系




整个管横截面上的平均流速:




A--与流动方向垂直管道的横截面积,m2流量与流速的关系:




质量流量:



G的单位为:kg/(m2.s)。


• 一般圆形管道内径




• 管内定态流动的连续性方程




表示在定态流动系统中,流体流经各截面的质量流量不变,而流速u随管道截面积A及流体的密度p而变化。

对于不可压缩流体的连续性方程:




体积流量一定时流速与管径的平方成反比:




• 牛顿黏性定律表达式




u为液体的黏度1Pa.s=1000cP。


• 平板上边界层的厚度可用下式进行评估


对于滞留边界层:




湍流边界层:




式中Rex为以距平板前缘距离x作为几何尺寸的雷诺数,即:



us为主流区的流速。


• 对于滞留流动,稳定段长度x。


与圆管直径d及雷诺数Re的关系:




式中




u为管截面的平均流速。


• 流体在光滑管中做湍流流动,滞留内层厚度可用下式估算,即:




式中系数在不同的文献中会有所不同,主要是因公式推导过程中,所假设截面平均流速u 与管中心最大流速umax的比值不同而引起的。当:




时,系数为61.5。


• 湍流时,在不同的Re值范围内,对不同的管材,x的表达式不相同


光滑管

A、柏拉修斯公式:




适用范围Re=3000~100000


B、顾毓珍等公式:





粗糙管

A、柯尔不鲁克公式:




上式适用于:




B、尼库拉则与卡门公式:




上式适用于:




• rH水力半径的定义是流体在管道里的流通截面A与润湿边长Ⅱ之比,即:




对于圆形管子d=4rH


• 对于流体流经直径不变的管路时,如果把局部阻力都按照当量长度的概念来表示,则管路的总能量损失为:




hf的单位J/kg。


• 测速管又称皮托管




ur--流体在测量点处的局部流速。△h--测量点处冲压能与静压能之差,对于标准的测速管,C=1:通常取C=0.98~1。


• 孔板流量计






式中的(Pa-Pb)可由孔板前后测压口所连接的压力差计测得。A1、A2分别代表管道与孔板小孔的截面积C0查图获得一般在0.6~0.7。


• 文丘里流量计




Cv--流量系数,实验测定或从仪表手册中查的A0---喉管的截面积,m^2。


• 转子流量计




AR--转子与玻璃管的环形截面积,CR转子流量计的流量系数,Vf、Af、pf分别为转子的体积、大部分的截面积、材质密度。


• 离心泵


性能参数:

流量、压头、效率、轴功率。


能量损失:


轴功率:



N--轴功率,w Ne--有效功率,w Q--流量,m^3/s,H--压头,m若离心泵的轴功率用kw来计量:




• 离心泵转速的影响




Q1、H1、N1--转速为n1时泵的性能;

Q2、H2、N2--转速为n2时泵的性能。


• 离心泵叶轮直径的影响




叶轮直径为D时泵的性能:




叶轮直径为D时泵的性能性能:




• 离心泵的气蚀余量


m:



pv--操作温度下液体的饱和蒸汽压,pa。


• 临界气蚀余量




1--k 截面。


• 离心泵的允许吸上真空度,m液柱:



pa--大气压强,pa pi--泵吸入口处允许的最低绝对压强,pa测定允许吸上真空度:




实验是在大气压为98.1Kpa(10mH2O)下,用20℃清水为介质进行的。其他条件需进行换算,即:




Hs--操作条件下输送液体时的允许吸上真空度,m液柱;

实验条件下输送水时的允许吸上真空度,即在水泵性能表上查的数值,mH2O;

Ha--泵安装地区的大气压强,mH2O,其值随海拔高度的不同而异;

Pv--操作温度下液体的饱和蒸汽压,Pa;

10--实验条件下大气压强,mH2O;

0.24--20℃下水的饱和蒸汽压,mH2O;

1000--实验温度下水的密度,Kg/m^3;

p--操作温度下液体的密度,kg/m^3。


• 离心泵的允许吸上真空度:




与气蚀余量的关系为:




• 离心泵的允许安装(吸上)高度



Hg--泵的允许安装高度,m;

Hf 0-1--液体流经吸入管路的压头损失,m;

P1--泵入口处允许的最低压强,pa;


若贮槽上方与大气相通,则p0即为大气压强pa,上式可表示为:




若已知离心泵的必须气蚀余量则:




若已知离心泵的允许吸上真空度则:




离心泵的实际安装高度应比允许安装高度低0.5~1m。


• 离心泵的流量调节方法

A、改变阀门的开度;

B、改变泵的转速。

在同一压头下,两台并联泵的流量等于单台泵的两倍;而两台泵串联操作的总压头必低于单台泵压头的两倍。