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第六章

單 元 操 作. 第六章. 可壓縮流體摩擦損失. 單 元 操 作. 馬赫數. N Ma = u/a a 為聲速 氣 體在管內流動，因於兩端壓差，壓差信號在氣體中傳送為壓力波，其速率 = 聲速 因此氣體在直管內最大速度 = 聲速. 單 元 操 作. 聲速. a = S ： Isentropic 等焓 若為恆溫理想氣體 ideal gas ,Isothermal p= u W = 壓力波速 =

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Presentation Transcript

  1. 單元操作 第六章 可壓縮流體摩擦損失

  2. 單元操作 馬赫數 • NMa= u/a a為聲速 • 氣體在管內流動，因於兩端壓差，壓差信號在氣體中傳送為壓力波，其速率=聲速 • 因此氣體在直管內最大速度=聲速

  3. 單元操作 聲速 • a = S：Isentropic 等焓 • 若為恆溫理想氣體 ideal gas ,Isothermal p= uW =壓力波速= a > = = uW =壓力波速= 氣體常溫最大速 Pρ-γ = const=C P=Cργ dP /dρ =Cγργ-1 =γCργ /ρ =γP /ρ

  4. 氣體之流動特性與質量不滅

  5. 單元操作 氣體流動特性與能量不滅 • 氣體流動通常速度大，黏度小，NRE大， u == ， α=β = 1 • 氣體密度小，位能可忽略 • Bernoulli Equation ……….(6 – 1)

  6. 單元操作 氣體三種流動現象 • A 絕熱可逆（hƒ =0 ） Isentropic path • B 絕熱不可逆（hƒ >0 ） • C 恆溫（hƒ >0 ） 直管 Isothermal

  7. 單元操作 恆溫直管氣體流動方程式

  8. 單元操作 再加一例題 • 空氣 1.2 atm gauge 15˚C，粘度0.02cp，流入直管，管徑45mm管長70m，出口為大氣壓，粗糙度0.00015ft ，求出口速率 • 相對粗糙度0.00015x0.3048m/0.045m=0.001

  9. air N2 CH4 H2O

  10. 單元操作 直圓平滑管擾流之摩擦係數 • 摩擦係數與雷諾數 f=0.005 NRe=5x105

  11. 單元操作 例題一 • 空氣 1.5 atm gauge 15˚C，粘度0.02cp，流入直管，管徑76mm管長70m入口速率60m/s，相對粗糙度0.000045m/0.076m=0.0006 求出口壓力

  12. 單元操作 例題二 • 上題求空氣流量為多少 kg/hr?，換算為標準狀況，為多少 m3/min ？

  13. 單元操作 例題三 • 水蒸氣40 kgf / cm2 gauge 400。C，流入4” No80鋼管，流量為10000 kg/hr求管長100ft之壓力降（μ =0.029 cp）

  14. 單元操作 + = W=GS = = 若管線很長-達西公式 （管件亦可表為K=ƒ Le代表等量管長） Δp100 = 0.000336 固定單位W (lb/hr) d (in) ρ (lb/ft3 ) Δp100 (psi) )

  15. 單元操作 例題四 • 14” NO.80 天然氣（M=20.1）管線，長160公里，進口90atm，出口 20atm，平均溫度10。C ，求每天送多少m3(標準狀況)）

  16. 單元操作 例題四’ • 空氣 7 atm 15˚C，粘度0.02cp，流入直管，管徑76mm相對粗糙度0.000045m/0.076m=0.006 • 管長7m,出口壓力1atm,求速率

  17. 單元操作 d = 0 絕熱可逆 Isentropic-1 • uρS = constant • 絕熱可逆S一定不是常數 (dhƒ =0) subsocic S 小 u大 supersonic S 大 u大

  18. 單元操作 r r P g = ρ = 1 / 1 / r 0 ( ) P g r 1 / P P 0 0 0 d = 0 = - u2 = 絕熱可逆Isentropic-2 Pρ-γ = const TP-(1-1/γ) = const dhƒ =0 G = uρ =

  19. 單元操作 p/p0 u2 = P*/p0 ρ = supersonic 絕熱可逆Isentropic-3 • 絕熱可逆 a2 = (Nma)2 = =

  20. 單元操作 星標狀態 • 絕熱可逆 • 當u = a 時為星標狀態 p = p* T = T* p/p0 • 絕熱可逆 • 星標狀態後有發生超音速之可能 * P*/p0 supersonic

  21. 單元操作 例題五 • 空氣(M=29 γ =1.4)流入文式管，入口壓力20atm，溫度555K,喉口面積為入口之半， • a)若喉口處 Nma = 0.8， 求 P ρ u T • b)若喉口處 Nma = 1， 求 P* ρ* u* T* • C)求出口速度 a)

  22. 單元操作 絕熱不可逆Adiabatic friction-1 • 保溫直管則為-- 絕熱不可逆 pρ-k = const uW= = =

  23. 單元操作 絕熱不可逆 Adiabatic friction-2 • 保溫直管

  24. 單元操作 絕熱不可逆Adiabatic friction-3 • 保溫直管

  25. 單元操作 =0 絕熱不可逆Adiabatic friction-4 • 保溫直管

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