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公司新聞

流體原理

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流動(dòng)狀態(tài)
流體(氣體和液體)的流動(dòng)可分為三種形態(tài):湍流、過(guò)渡流和層流。
 
湍流是指流體作雜亂無(wú)章的不規則運動(dòng),流線(xiàn)擺動(dòng)頻率及幅度的變化使得流量很難被精確測量。湍流通常發(fā)生于流速較高和/或管徑較大的管道中。當流體中所含固體顆粒必須保持懸浮狀態(tài)以防止顆粒物沉淀或阻塞管道時(shí),即需要流體處于湍流流動(dòng)狀態(tài)。
過(guò)渡流介于層流和湍流之間,其邊緣部分為層流流動(dòng),中間則為湍流流動(dòng)。與湍流一樣,處于過(guò)渡流狀態(tài)的流體流量很難測量。
層流通常發(fā)生在流速較低、管徑較小的管道中。其實(shí),流體在管道中流過(guò),與管道壁接觸的*外層流線(xiàn)由于受粘度的影響根本不運動(dòng),與其相鄰的內層流線(xiàn)摩擦力則小一些,作*緩慢的流動(dòng),以此類(lèi)推,管道*中間的流線(xiàn)流速*大。
 
流動(dòng)的概念
雷諾數
怎樣來(lái)界定湍流、過(guò)渡流和層流?科學(xué)家Osborne Reynolds發(fā)現流體的流動(dòng)狀態(tài)與流體的密度、平均速度、管徑大小及流體粘度有關(guān)。該無(wú)量綱(沒(méi)有單位)系數有助于預測流動(dòng)狀態(tài)的變化,簡(jiǎn)單來(lái)講,雷諾數可定義為:
密度 × 平均速度 × 管徑 / 粘度
一般雷諾數小于2000為層流,2000~4000為過(guò)渡流,大于4000為湍流。從雷諾數等式中我們可以看到:粘度不變的情況下,減小密度、平均速度和/或管徑,可使處于湍流流動(dòng)的流體趨向于層流流動(dòng),也可通過(guò)保持密度、平均速度和管徑不變的情況下增大流體粘度來(lái)實(shí)現。反之則可使流體流動(dòng)更趨向于湍流。
壓損
壓損是指流量通過(guò)管道或通道時(shí)的壓力損失。如果您往一根長(cháng)一英里的管道內吹氣,在管道另一端可能什么都感覺(jué)不到,這就是由于壓損的關(guān)系。流體通過(guò)管道時(shí),與管道壁之間產(chǎn)生的摩擦力以及流體本身微粒之間的摩擦力都會(huì )造成壓力損失,壓損與流體運動(dòng)距離近似成正比。
質(zhì)量流量 & 體積流量
質(zhì)量是一個(gè)常數,是指一個(gè)物體所含物質(zhì)的量的多少。體積是指物體所占空間的多少,物體體積隨壓力、溫度和其它一些因素的變化而變化。對流量來(lái)說(shuō),當處于室溫且壓力較低的情況下,質(zhì)量流量和體積流量幾乎完全相同,但會(huì )隨著(zhù)溫度和/或壓力改變而產(chǎn)生急劇變化,因為氣體的體積直接受溫度和壓力的影響。 例如:用體積流量為250ml的氦氣填充氣球,在進(jìn)氣口前端放置一臺時(shí)開(kāi)時(shí)關(guān)的燃燒爐用以間歇性加熱管道內氣體,由于體積流量計只測量氣體的體積流量,所 以開(kāi)始的時(shí)候所有氣球大小都一樣,但若把這些氣球都搬到室內使其維持在一個(gè)穩定的溫度下,便會(huì )呈現出各種不同大小。相反,若用質(zhì)量流量為250ml的氦氣 充滿(mǎn)氣球,那么氣球大小一開(kāi)始會(huì )不同,當溫度趨于穩定后,便都會(huì )變成一樣大小了。
壓力對體積流量的影響
Alicat 體積流量計(V系列)和體積流量控制器(VC系列)專(zhuān)門(mén)設計用于低壓應用。這是因為若要利用利用壓差來(lái)精確地測量體積流量,則通過(guò)兩端壓力傳感器的流體必須處于層流狀態(tài)。流動(dòng)狀態(tài)用雷諾數來(lái)量化,若雷諾數大于某一個(gè)數值則為非層流運動(dòng)。大多數Alicat 體積流量設備都可有效測量管道壓力不超過(guò)10~15PSIG的空氣。
一般來(lái)講,當管道壓力大于15PSIG時(shí),使用Alicat 的質(zhì)量流量設備較為合適,因為需要額外的傳感器來(lái)補償因密度增大而引起的變化。

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