hw12
0
H 1 gp2 p1p v22 2g

hw12
流体力学基础
3、损失水头的计算
hf 沿程水头损失：流体在流动过程中克服粘性阻力而损
hw

失的能量，流程越长，所损失的能量越多。
h
j
局部水头损失：流体流经一些管件，在其附近的局 部范围内发生流体微团的碰撞、以及漩涡等造成的
流体力学基础
4、往复式压缩机 （1） 特点
运转速度较慢，中、低速运转 新型可改变活塞行程，适应不同负荷情况 适应范围广，海洋、内陆 效率高，超过95% 可靠性高，容易维护 立式：无油润滑 卧式：排量大，运转平稳
流体力学基础
（2） 工作过程 1．进气过程4-1 2．压缩过程1-2 3．排气过程2-3
z1

p1 g

z2

p2 g
p p0 gh
流体力学基础
2、静止流体作用在平面的力
（1） 总压力的方向
总压力的方向垂直于受压的平面
（2） 总压力的大小
F ghC A
（3） 总压力的作用点
yD
y 2 dA
A
yc A

Ix yc A

yc

Ic yc A

h hC h
D
y yC y
LNG是天然气经过净化之后，通过压缩升温，在混合致冷剂 的作用下，冷却移走热量，并除去其中的氮气、二氧化碳、 固体杂质、硫化物和水，再节流膨胀而得到-162℃的以液态 形式存在的LNG。经过这一过程，天然气体积缩小了600倍。
天然气液化后，为维持其低温状态，必须用特殊冷冻船运送 到买方接收站，并经由卸料臂送到低温储存，经由海水汽化 装置，将低温液态天然气复原为常温气态天然气，然后经由 管线，将天然气输送到发电厂、工厂及家庭用户使用。

z2

p2 g

v22 2g
体 实际流体都有粘性，在流动过程中，必然存在着流动损
） 失，因此，对于实际流体有：
z1

p1 g

v12 2g

z2

p2 g

v22 2g
hw12
流动损失
流体力学基础
相应地，对于可压缩流体（气体），上式可写为
z2 z1
1 g
p2 p v22 v12
hw12
同理，对于可压缩流体：
H

z2

z1

1 g
p2 p1
p

v22 v12 2g
hw12
流体力学基础
伯努利方程的应用步骤可归纳为：“三选一列”
1）选择基准面；
2）选择计算断面； 3）选择计算点；
1
2
4）列伯努利方程。
例：
0
H

z2

z1

1 g
p2 p1
p

v22 v12 2g
流体体积随着压力的增大而缩小的性质。可用压缩系
数表示流体压缩性的大小。
压缩系数： 单位压力增加所引起的体积相对变化量
p


V /V p
(m2 / N)
若流体的压缩系数很小，很难被压缩，则可称之为不可压缩流 体，一般液体很难被压缩。而气体容易被压缩，当作可压缩流体 处理。
（3）流体的膨胀性
流体体积随着温度的增大而增大的性质。可用体胀 系数表示流体压缩膨胀性的大小。
液体与气体的区别： ➢液体的流动性小于气体，很难压缩； ➢液体具有一定的体积，并取容器的形状；气体充满任 何容器，而无一定体积；气体可以压缩。
CNG（压缩天然气）：天然气加压并以气态储存在容器中
LNG（液化天然气）：通过在常压下气态的天然气冷却至-162℃， 使之凝结成液体储存在容器中。
流体力学基础
活塞泵原理图
流体力学基础
4、离心式压缩机 （1） 特点
转速高、排量大、体积小 新型流线型叶轮确保气体流道平滑、运转平稳 效率80%~90% 壳体型式：整体型、分开型 单级、多级 轴封型式：机械接触密封、气体密封、浮动碳环密封
流体力学基础
（2） 工作原理 叶轮旋转，叶片迫使流体旋转对
D
流体力学基础
三、流体动力学基础
1、连续性方程：质量守恒定律对流体运动的基本约束
一元流动的连
2 v2
续性方程
A2
v1A1 v2 A2 Q
1
2
说明：连续性方程确定了一元总流在 稳定流动条件下，沿流程体积流量保 持不变，为一常数；而平均流速与过 流断面面积成反比，断面大流速小， 断面小流速大。
站主管道上） 安全装置 消防系统
内容提纲
• LNG技术简介 • 流体力学基础 • 热力学及传热学基础 • 低温技术基础
流体力学基础
流体力学：研究流体的平衡和力学运动规律及其应用的科学。
一、流体的概念及性质
1、流体的定义 流体：受任何微小的剪切力都会发生连续变形的物质。 流体包括液体和气体
LNG
LNG技术简介
工 业 链
LNG
LNG技术简介
接 收 终 端 （ 站 ）
LNG技术简介
城镇LNG气化站工艺流程
LNG技术简介
LNG气化站内的主要设施
固定式LNG储罐（金属罐、混凝土罐） 围堰及排放系统 LNG气化器 泵和压缩机 测量仪表（液位、压力、真空、温度） 可燃气体报警装置 紧急关闭系统（储罐液相进出口、气化器进口、出
流体力学基础
四、泵的气蚀
1、形 成： 机械侵蚀 内向爆炸性冷凝冲击，微细射流→疲劳破坏 化学腐蚀 汽泡溃灭→活性气体→凝结热→腐蚀性破坏
流体力学基础
2、对泵运行的危害
（1）缩短泵的使用寿命：粗糙多孔→显微裂纹→蜂窝状 或海绵状侵蚀→呈空洞。
（2）产生噪声和振动：若振动产生汽泡，汽蚀产生振动 →互相激励→汽蚀共振。
体胀系数： 单位温度增加所引起的体积相对变化量
t

V /V t
(1/ K )
流体力学基础
（4）流体的粘性 流体内部各流体微团之间发生相对运动时，流体内部会产
生摩擦力阻力（即粘性力）的性质。
流体粘性大小的可用粘度 来度量。
(1) 动力粘度
(Pa s)
(2) 运动粘度

(m2 / s)
流体力学基础
➢温度对流体粘度的影响很大
粘度
液体
气体
当温度升高时，液体的粘度减小，气
体的粘度增大。
o
气体
温度
理想流体：忽略粘性的流体（μ=0）。一种理想的流体模型。
流体力学基础
二、流体静力学基础
1、重力场中流体内部的压强分布
z p C g
位压 总 势强 势 能势 能
能
在重力作用下的连续均质不可压缩静 止流体中，各点的单位重力流体的总势 能保持不变。
p1
2g
hw12 0
当所选断面之间有能量的输入（如泵）时，需加上这个
能量，即：
z1

p1 g

v12 2g

H

z2

p2 g

v22 2g

hw12
不可压缩流体
式中H为泵的扬程。
由此可计算流体从泵或者压缩机获取的压头
H

z2

z1

p2 p1 g

v22 v12 2g
Re1 Re Re 2 Re 2 Re
0.11 68 k 0.25
Re D
0.067 2k 0.2
D
摘自李长俊教授编写的《天然气管道输送》
流体力学基础
表中：Re vD
Re1
59.7
3
2k 7 D
Re2


11 2k 1.5
（3）影响泵的运行性能：断裂工况（汽泡堵塞流道）；潜 伏性汽蚀（易被忽视）。
那么泵内汽蚀的产生与那些因素有关？又如何防止呢？
流体力学基础
泵吸入口真空计或压强计
吸水池液面e-e
3、泵的几何安装高度与吸上真空高度的确定
列吸水池液面e-e及泵入口断面s-s之间的伯努利方程有：
0

pe
g

0

Hg

ps
阻力而损失的能量。
（1）沿程水头损失的计算：（达西公式）
hf

L d
v2 2g
式中 为沿程阻力系数（水力摩阻系数）。
流体力学基础
的获取方法（根据经验公式）：
流态
雷诺数
经验公式
层流
Re 2000
64
Re
水力光滑
3000 Re Re1


0.1844 Re0.2
过渡粗糙 水力粗糙
D
其中：k为管壁绝对粗糙度的平均值（mm）
（2）局部水头损失的计算：（包达公式）
hj

v2 2g
式中 为局部阻力系数（局部摩阻系数）。
流体力学基础
的获取方法（查取相关表格）：
摘自袁恩熙教授编写的《工程流体力学》（部分）
流体力学基础
4、管道的水力计算 （1）三类计算问题
简单管道的水力计算是其它复杂管道水力计算的基础。
为了保证泵不发生汽蚀，把Hsmax减去一个安全量K, 作为 允许吸上真空高度而载入泵的产品样本中，并用[Hs]表示，即：
[Hs]=Hsmax―0.3
流体力学基础
H g

H s