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2、液面的测定,(1) 液位计的原理遵循静止液体内部压强变化的规律,是静力学基本方程的一种应用。 液柱压差计测量液位的方法:,由压差计指示液的读数R可以计算出容器内液面的高度。 当R0时,容器内的液面高度将达到允许的最大高度,容器内液面愈低,压差计读数R越大。,(2)远距离液位测量装置,管道中充满氮气,其密度较小,近似认为,而,所以,压差计读数R的大小,反映出贮罐内液面的高度 。,压缩氮气自管口经调节阀通入,调节气体的流量使气流速度极小,只要在鼓泡观察室内看出有气泡缓慢逸出即可。,3、液封高度的计算,液封的作用: 若设备内要求气体的压力不超过某种限度时,液封的作用就是:,当气体压力超过这个限度时,气体冲破液封流出,又称为安全性液封。 若设备内为负压操作,其作用是:,液封需有一定的液位,其高度 的确定:,防止外界空气进入设备内,第二节 管内流体流动的基本方程式,1. 体积流量 单位时间内流经管道任意截面的流体体积。 VSm3/s或m3/h 2.质量流量 单位时间内流经管道任意截面的流体质量。 mSkg/s或kg/h。,二者关系:,(一)、流量,一、 流体的流量与流速,(二)、流速,2. 质量流速 单位时间内流经管道单位截面积的流体质量。,流速 (平均流速) 单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。,kg/(m2s),流量与流速的关系:,m/s,对于圆形管道:,流量VS一般由生产任务决定。,流速选择:,3.管径的估算,常用流体适宜流速范围:,水及一般液体 13 m/s 粘度较大的液体 0.51 m/s 低压气体 815 m/s 压力较高的气体 1525 m/s,二、 稳定流动与不稳定流动,稳定流动:各截面上的温度、压力、流速等物理量仅随位置变化,而不随时间变化;,不稳定流动:流体在各截面上的有关物理量既随位置变化,也随时间变化。,三、 稳定流动系统的质量守恒连续性方程,对于稳定流动系统,在管路中流体没有增加和漏失的情况下:,推广至任意截面,连续性方程,不可压缩性流体,,圆形管道 :,即不可压缩流体在管路中任意截面的流速与管内径的平方成反比 。,四、 稳定流动系统的能量守恒伯努利方程,一、总能量衡算,(1)内能 贮存于物质内部的能量。 1kg流体具有的内能为U(J/kg)。,衡算范围:1-1、2-2截面以及管内壁所围成 的空间 衡算基准:1kg流体 基准面:0-0水平面,(2)位能 流体受重力作用在不同高度所具有的能量。 1kg的流体所具有的位能为zg(J/kg)。,(3)动能 1kg的流体所具有的动能为 (J/kg),(4)静压能,静压能=,(5)热 设换热器向1kg流体提供的热量为 (J/kg)。,(6)外功(有效功) 1kg流体从流体输送机械所获得的能量为We (J/kg)。,以上能量形式可分为两类:,机械能:位能、动能、静压能及外功,可用于输 送流体; 内能与热:不能直接转变为输送流体的能量。,2实际流体的机械能衡算,假设 流体不可压缩, 则 流动系统无热交换,则 流体温度不变, 则,(1) 以单位质量流体为基准,设1kg流体损失的能量为Wf(J/kg),有:,(1),式中各项单位为J/kg。,并且实际流体流动时有能量损失。,(2)以单位重量流体为基准,将(1)式各项同除重力加速度g :,令,式中各项单位为,z 位压头,动压头,He外加压头或有效压头。,静压头,总压头,hf压头损失,(3)以单位体积流体为基准,将(1)式各项同乘以 :,式中各项单位为,(3),压力损失,3理想流体的机械能衡算,理想流体是指流动中没有摩擦阻力的流体。,(4),(5),伯努利方程式,4. 伯努利方程的讨论,(1)若流体处于静止,u=0,Wf=0,We=0,则伯努利方程变为,说明伯努利方程即表示流体的运动规律,也表示流体静止状态的规律 。,(2)理想流体在流动过程中任意截面上总机械能、总压头为常数,即,We、Wf 在两截面间单位质量流体获得或消耗的能量。,(3)zg、 、 某截面上单位质量流体所具有的位能、动能和静压能 ;,有效功率 :,轴功率 :,(4)伯努利方程式适用于不可压缩性流体。 对于可压缩性流体,当 时,仍可用该方程计算,但式中的密度应以两截面的平均密度m代替。,4伯努利方程的应用,管内流体的流量; 输送设备的功率; 管路中流体的压力; 容器间的相对位置等。,利用伯努利方程与连续性方程,可以确定:,(1)根据题意画出流动系统的示意图,标明流体的流动方向,定出上、下游截面,明确流动系统的衡算范围 ;,(2)位能基准面的选取 必须与地面平行; 宜于选取两截面中位置较低的截面; 若截面不是水平面,而是垂直于地面,则基准面应选过管中心线的水平面。,(4)各物理量的单位应保持一致,压力表示方法也应一致,即同为绝压或同为表压。,(3)截面的选取 与流体的流动方向相垂直; 两截面间流体应是稳定连续流动; 截面宜选在已知量多、计算方便处。,(5)大口截面的流速为零。 (6)上游截面与下游截面的确定。 伯努利方程更确切的表达式为: 上游截面的三项能量+从输送机械获得的能= 下游截面的三项能量+管道中的摩擦损失能量 (7)水平管截面确定基准面时,一般是取通过管中心的水平面为基准面。,总结: 管路系统的总阻力损失为,机械能衡算方程:,2-2面取在出口内侧时,hf中应不包括出口阻力损失,但,2-2面取在出口外侧时,hf中应包括出口阻力损失,其大小为 ,但2-2面 的动能为零。,
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