化学工程手册 第4篇 流体流动PDF电子书下载

4.1 流体流动的基本原理 1

4.1.1 流体流动的基本微分方程 2

(1)连续性方程 2

(2)以速度梯度表示的粘性流体的运动方程(奈维-斯托克斯方程) 2

(3)以应力ι表示的奈维-斯托克斯方程 4

(4)粘性流体运动方程式的解 6

(1)稳定流动时圆直管的层流理论解 9

(2)充分发展了的稳定层流流过其他形状断面管道的流速分布、流量与压降的关系 9

4.1.2 层流流动 9

4.1.3 湍流流动 10

(1)圆管内湍流流动的速度分布 10

(2)环隙中湍流流动的速度分布 12

(3)层流底层厚度δL 13

4.1.4 边界层流动 13

(1)流体沿平壁的层流和湍流边界层解 13

(2)流体流过各种形状物体的曳力系数 14

(2)机械能量衡算式 18

4.1.5 总能量衡算式和机械能量衡算式 18

(1)总能量衡算式 18

4.1.6 动量衡算及其应用 19

参考文献 20

符号表 20

4.2 阻力计算和管路计算 22

4.2.1 管子及管件 22

(1)金属管子及管件 22

(2)非金属管子及管件 25

4.2.2 管路阻力计算 26

(1)圆直管阻力 26

(2)局部阻力 32

(3)蛇管阻力 35

(4)非圆形截面管道阻力 35

(5)非定温流动阻力 37

(1)简单管路 38

4.2.3 管路计算 38

(2)并联管路 40

(3)沿途均匀流出的管路 42

4.2.4 气体的流动 43

(1)水平管内的等温流动 43

(2)水平管内的绝热流动 44

(3)高压下的流动 44

(4)可压缩流体在变截面管中的流动 46

4.2.5 低压下的流动 48

(1)过渡流动 49

(2)分子流动 50

(3)各种气体的流导关系 52

(4)管件及阀门的流导 52

(5)压力降计算(适用于空气或蒸汽) 52

4.2.6 明渠流动 56

(1)流速 56

(2)压力降 57

(3)堰 58

符号表 58

参考文献 59

4.3 多相流体的管道流动 60

4.3.1 气-液两相流动的一些基本概念 60

(1)气-液两相流动的持料量 60

(2)气-液两相流动的机械能量衡算式 62

4.3.2 气液两相在水平管内的流动 62

(1)气液两相在水平管内的流动型态及其判定 63

(2)气液两相在水平管内的持料量 68

(3)气液两相在水平管内流动的压力降 74

(4)推荐用于水平管气液两相流动的设计关联式 85

4.3.3 气液两相在垂直管内的流动 86

(1)气液两相在垂直管内的流动型态及其判定 86

(2)气液两相在垂直管内并流流动时的持料量 89

(3)气液两相在垂直管内向上流动时的摩擦损失和压力降 90

(4)推荐用于垂直管内两相向上流动的设计关联式 102

4.3.4 气固和液固两相管道流动的一些基本概念 103

(1)气力输送和水力输送的应用 103

(2)管道中固体流体两相混合物的状态 104

(3)气力输送的流动状态 105

(4)压力降梯度 106

4.3.5 气固和液固两相在垂直管内的流动 107

(1)流动型态 107

(2)垂直管内的最小输送流速 108

(3)垂直管压降的关联 110

4.3.6 气固和液固两相在水平管内的流动 116

(1)流动型态 116

(2)水平管内的最小输送流速，um2 116

(3)对称悬浮流速υml的关联 119

(4)水平管压降的关联 120

符号表 131

参考文献 132

4.4 非牛顿流体的流动 135

4.4.1 非牛顿流体的定义和分类 135

4.4.2 非牛顿流体的若干实例和对其流动特性的物理解释 136

(1)假塑性流体 136

(2)宾哈姆塑性流体 137

(3)涨塑性流体 137

(4)与时间有关的非牛顿流体 137

4.4.3 与时间无关的非牛顿流体的流变方程 138

(1)宾哈姆塑性流体的流变方程 138

(2)假塑性流体和涨塑性流体的流变方程 139

(3)屈服-假塑性流体的流变方程 141

(4)圆管流动的普遍流变方程 141

4.4.4 与时间有关的非牛顿流体的流变方程 142

4.4.5 流变参数 143

(1)宾哈姆塑性流体 143

(2)假塑性流体 146

(3)管流稠度系数K′和管流流动行为指数n′ 148

4.4.6 流变参数的实验测定 149

(1)粘度测量计 149

(2)流变参数的确定 149

(3)流体的性质是否与时间有关的判定 151

4.4.7 与时间无关的非牛顿流体在圆管内稳定层流时，摩擦阻力压降的计算 152

(1)宾哈姆流体的速度分布和摩擦阻力压降 152

(2)假塑性流体的摩擦阻力压降 156

(3)屈服-假塑性流体的摩擦阻力压降 158

(4)粘弹性流体的摩擦阻力压降 159

(5)Metzmer和Reed通用摩擦阻力压降计算法 159

4.4.8 非牛顿流体从层流到湍流的过渡 161

(1)指数方模型假塑性流体的过渡 161

(2)宾哈姆流体的过渡 161

(1)指数方假塑性流体 162

4.4.9 非牛顿流体湍流时的摩擦阻力压降 162

(3)粘弹性流体的过渡 162

(2)宾哈姆流体摩擦损失压降 163

(3)屈服-假塑性流体 164

4.4.10 局部阻力损失 167

4.4.11 粘弹性流体的摩擦损失压降和减阻现象 168

4.4.12 纤维性物料悬浮液的流动 170

4.4.13 流动进口段 171

(1)层流流动时的进口段长度和摩擦阻力压降 171

(2)湍流流动时进口段的长度 173

4.4.14 建议的设计步骤 173

(1)总压强降的计算 173

(2)圆管摩擦阻力压降的计算 174

(3)Lord放大法 175

符号表 176

参考文献 177

附录 MKS制和SI制的换算表 178