具体描述
流体通过阀门、管件及管道的流动：流体力学原理与工程应用 本书深入探讨了流体在各种工程装置中流动的基本原理，特别聚焦于阀门、管件以及管道系统。旨在为读者提供一套全面而严谨的流体力学理论框架，并将其有效应用于解决实际工程问题。本书的目标读者包括但不限于机械工程师、化学工程师、过程工程师、土木工程师，以及需要理解和优化流体输送系统的相关技术人员和学生。 第一部分：流体流动的基础理论 本部分为读者奠定坚实的流体力学基础。 流体的基本概念与性质： 流体的定义： 区分固液气三态，强调流体在剪切力作用下会持续变形的特性。 密度与比重： 定义密度（单位体积的质量）及其与重力的关系，介绍比重（流体密度与标准物质密度之比）。 粘度： 深入阐述牛顿粘性和非牛顿粘性流体的概念，解释动力粘度（$mu$）和运动粘度（$
u$）的意义，以及粘度在抵抗流动和能量耗散中的作用。介绍粘度受温度和压力影响的规律。 表面张力与毛细现象： 解释流体表面因分子间作用力形成的张力，以及由此产生的毛细管现象，这对微小尺度流动的理解至关重要。 可压缩性与体积弹性模量： 定义可压缩性，介绍体积弹性模量（K）及其在气体流动和高速液体流动分析中的重要性。 静止流体： 探讨流体在静止状态下的压力分布，介绍帕斯卡原理，并推导静水压强的公式：$p =
ho g h$，解释压强随深度增加的线性关系。 流体静力学： 压强与力的关系： 定义压强（单位面积上的力），以及压强与作用在表面上的总力的关系。 液压系统： 分析液压系统中力的传递，介绍连通器原理。 浮力与阿基米德原理： 阐述物体浸没在流体中所受到的浮力大小等于其排开流体的重量，以及这一原理在物体浮沉判断中的应用。 测压计与压力测量： 介绍各种类型的测压计（如U形管测压计、斜管测压计）及其工作原理，用于测量静止流体内的相对压强和绝对压强。 流体动力学： 质量守恒（连续性方程）： 推导流体在管道中流动的连续性方程，强调在稳态流动和不可压缩流体条件下，质量流量（$
ho A v$）在管道各截面保持不变，即$A_1v_1 = A_2v_2$。 能量守恒（伯努利方程）： 详细推导并解释伯努利方程，阐述在理想流体（无粘性、不可压缩、稳态流动）中，流体内任意一点的总机械能（动能、势能、压能）守恒。方程形式为：$p + frac{1}{2}
ho v^2 +
ho g h = ext{常数}$。 伯努利方程的应用与局限性： 分析伯努利方程在计算流速、压强变化以及流量估算中的应用，并明确指出其在实际工程中受到的限制，如粘性耗散、流动分离等。 现实流体的能量方程： 引入能量损失项，推导修正后的能量方程，将伯努利方程扩展到实际流体流动，考虑了由于摩擦和局部阻力造成的能量损失。 流动形态： 层流（Laminar Flow）： 描述流体粒子沿平滑、有序轨迹流动的特性，粘性力占主导地位。 湍流（Turbulent Flow）： 描述流体粒子运动混乱、无序，伴随有涡旋和随机扰动的特性，惯性力占主导地位。 雷诺数（Reynolds Number, Re）： 详细介绍雷诺数作为区分层流和湍流的关键无量纲参数，其计算公式为：$Re = frac{
ho v D}{mu}$，其中D为特征长度（通常是管道直径）。分析不同雷诺数范围对应的流动状态。 过渡区： 探讨层流向湍流转变的过渡区域及其特点。 第二部分：流体在管道中的流动与能量损失 本部分将理论应用于实际的管道系统，重点关注能量损失的计算。 管道中的层流流动： 哈根-泊肃叶方程（Hagen-Poiseuille Equation）： 推导并解释层流状态下管道内压强降的计算公式，该公式精确描述了层流流动中的压强损失与流量、管道直径、长度和流体粘度之间的关系。 层流中的摩擦系数： 介绍层流流动的摩擦系数（$f$）的计算，指出其仅取决于雷诺数。 管道中的湍流流动： 达西-韦斯巴赫方程（Darcy-Weisbach Equation）： 介绍湍流状态下计算沿程压强损失（或水头损失）的核心方程：$h_f = f frac{L}{D} frac{v^2}{2g}$，其中$h_f$为沿程水头损失，$L$为管道长度，$D$为管道直径，$v$为平均流速，$g$为重力加速度，$f$为达西摩擦系数。 摩擦系数（$f$）的确定： 全层流区： $f = 64/Re$。 光滑管区（Smoothed Turbulent Flow）： 介绍在此区域，摩擦系数主要取决于雷诺数，且与管道内壁的光滑度无关。 粗糙管区（Rough Turbulent Flow）： 介绍在此区域，摩擦系数主要取决于管道内壁的相对粗糙度（$epsilon/D$），而雷诺数的影响减弱。 过渡区： 讨论摩擦系数在光滑管区和粗糙管区之间的过渡。 莫迪图（Moody Chart）： 详细介绍莫迪图，这是一个基于大量实验数据绘制的图表，能够方便地根据雷诺数和相对粗糙度查找到湍流流动的达西摩擦系数。 影响摩擦系数的因素： 详细讨论管道材质、制造工艺、流体性质（粘度、密度）以及流动状态（雷诺数）对摩擦系数的影响。 局部水头损失（Minor Losses）： 局部阻力源： 识别并分类各种引起局部能量损失的流动障碍，包括但不限于： 阀门（Valves）： 各种类型阀门（如闸阀、截止阀、球阀、蝶阀）对流体流动造成的阻碍。 管件（Fittings）： 弯头（90度、45度等）、三通、四通、渐变管、缩径、扩径等。 进出口： 管道入口和出口处的流动变化。 突缩与突扩： 管道截面突然减小或增大的区域。 局部水头损失的计算方法： 阻力系数法（$K$值法）： 介绍使用局部阻力系数（$K$）来计算局部水头损失的公式：$h_m = K frac{v^2}{2g}$。 当量长度法： 另一种常用的方法，将局部阻力等效为一定长度的直管阻力。 阀门和管件的阻力系数（$K$值）或当量长度： 详细列举并讨论常见阀门和管件的典型阻力系数或当量长度，强调这些值会因具体设计、尺寸和操作条件而异。 管道系统的总水头损失： 串联与并联系统： 分析不同连接方式的管道系统中总水头损失的计算方法。 稳态流动与非稳态流动： 区分并解释稳态（流量不随时间变化）和非稳态（流量随时间变化）流动下的流动分析。 管路计算实例： 通过具体的工程算例，演示如何运用沿程水头损失和局部水头损失的计算方法，求解管道系统的压强降、流量或所需泵的扬程。 第三部分：阀门、管件与管道的特性与选型 本部分将重点放在工程实践中对阀门、管件和管道的具体选择与应用。 阀门的分类、功能与特性： 按功能分类： 截断阀、调节阀、止回阀、安全阀、减压阀、疏水阀等。 常见阀门类型详述： 闸阀（Gate Valve）： 结构、工作原理、优缺点（适用于截断，不适合节流），流体阻力特点。 截止阀（Globe Valve）： 结构、工作原理、优缺点（适合节流，阻力较大），流体阻力特点。 球阀（Ball Valve）： 结构、工作原理、优缺点（开关迅速，密封性好，常用于高压），流体阻力特点。 蝶阀（Butterfly Valve）： 结构、工作原理、优缺点（结构简单，重量轻，适用于大口径），流体阻力特点。 旋塞阀（Plug Valve）： 结构、工作原理、优缺点。 止回阀（Check Valve）： 各种类型（旋启式、升降式、球式），工作原理，防止倒流。 调节阀（Control Valve）： 介绍其在过程控制中的作用，以及不同类型的调节阀（如角式、直通式）。 阀门性能参数： 额定压力、额定温度、公称通径、连接方式、流系数（Cv值）及其在流量控制中的意义。 阀门选型原则： 根据介质性质、工作压力、温度、流量要求、控制精度、安装空间、经济性等因素进行选型。 阀门内的流动特性： 分析不同阀门结构对流体流动路径、速度分布和能量损失的影响。 管件的分类与应用： 弯头（Elbows）： 90度、45度、180度等，不同半径（短半径、长半径）的影响。 三通（Tees）： 等径三通、异径三通，直通和分支流量分配。 四通（Crosses）： 管箍（Couplings）： 连接同径管道。 接管（Nipples）： 短管段。 异径管（Reducers）： 渐缩管（Concentric/Eccentric Reducers）和渐扩管（Expansions），圆形和非圆形。 法兰（Flanges）： 连接管道、阀门、设备，不同类型（如对焊、承插焊、螺纹）。 管帽（Caps）与管堵（Plugs）： 封堵管道末端。 管件选型考虑因素： 管道材质、连接方式、流体性质、空间限制、经济性。 管道的材料、连接与设计： 管道材料： 碳钢、不锈钢、铜、塑料（PVC, CPVC, PEX）、铸铁、合金钢等，及其各自的适用性（耐腐蚀性、耐压性、耐温性、经济性）。 管道连接方式： 焊接（承插焊、对焊）、螺纹连接、法兰连接、卡压连接、热熔连接等，及其优缺点和适用场景。 管道尺寸与规格： 公称尺寸（DN）、公称压力（PN）、壁厚标准（如Sch系列）。 管道系统设计要点： 管径选择： 平衡流速、压降和成本。 管路布局： 减少弯头、阻力，方便安装与维护。 支撑与吊架： 确保管道的安全承载。 保温与防腐： 针对特定工况。 材料兼容性： 避免介质与管道材料发生不良反应。 第四部分：工程应用与案例分析 本部分将理论与实践相结合，通过具体工程案例展示流体流动原理的应用。 泵与风机选型： 泵的性能曲线： 介绍离心泵、容积泵等常见泵的性能曲线（扬程-流量，功率-流量，效率-流量）。 系统特性曲线： 绘制管道系统的总水头损失与流量的关系曲线。 运行点的确定： 泵的性能曲线与系统特性曲线的交点，即系统的实际运行点。 泵的选型计算： 根据所需的流量和扬程，以及系统特性，选择合适的泵。 风机选型： 类似原理，考虑风机的压强-流量曲线和系统的阻力曲线。 工艺流程设计中的流体输送： 化学反应器进料与出料： 确保稳定的流体供应和排放。 换热器流体分配： 优化换热效率。 分离设备（如过滤器、离心机）的流体处理： 制冷与空调系统： 制冷剂和冷却水的流动。 给排水系统： 水的输送和分配。 特殊流体输送： 多相流（液-气、液-固、气-固）： 介绍多相流动的特殊性，如气液两相流的压降计算、固液混合物的输送（浆体）。 粘性流体的输送： 针对高粘度流体，考虑其特殊的流动特性和泵的选型。 腐蚀性或易燃易爆介质的输送： 材料选择、安全措施。 流体流动模拟与优化： 计算流体力学（CFD）： 简要介绍CFD技术在模拟复杂流体流动、预测压降、优化阀门和管件设计中的作用。 工程优化案例： 通过实际工程案例，展示如何通过分析流体流动特性，优化管道布局、阀门选型、管径设计，以降低能耗、提高效率、保障安全。 结论： 本书提供了一个关于流体通过阀门、管件及管道系统流动的全面指南。通过深入理解流体力学的基本原理，并结合工程实践中的具体应用，读者将能够更有效地设计、分析和优化各种流体输送系统，从而提升工程项目的性能和经济效益。本书强调了理论与实践的紧密结合，旨在培养读者解决实际工程问题的能力。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 qciss.net All Rights Reserved. 小哈图书下载中心 版权所有