化工原理课件教学课件作者十一五杨祖荣1.2流体动力学课件.pptVIP

1.2 流体动力学 返回 返回 1. 体积流量 单位时间内流经管道任意截面的流体体积。 qV——m3/s或m3/h 2.质量流量 单位时间内流经管道任意截面的流体质量。 qm——kg/s或kg/h。 二者关系： 一、流量 1.2.1 流体的流量与流速 二、流速 2. 质量流速 单位时间内流经管道单位截面积的流体质量。 流速 （平均流速） 单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。 kg/（m2·s） 流量与流速的关系： m/s 1.2.2 定态流动与非定态流动 定态流动：各截面上的温度、压力、流速等物理量仅随位置变化，而不随时间变化； 非定态流动：流体在各截面上的有关物理量既随位置变化，也随时间变化。 1.2.3 定态流动系统的质量衡算 ——连续性方程 对于定态流动系统，在管路中流体没有增加和漏失的情况下： 推广至任意截面 ——连续性方程 1 1? 2? 2 不可压缩性流体， 圆形管道 ： 即不可压缩流体在管路中任意截面的流速与管内径的平方成反比 。 1.2.4 定态流动系统的机械能衡算 ——柏努利方程 一、理想流体的机械能衡算 p2, u2 p1, u1 z1 z2 1 1? 2 2? 0 0? 衡算范围： 1-1′、2-2′截面以及管内壁所围成的空间 衡算基准：1kg流体 基准面：0-0′水平面 （1）内能 贮存于物质内部的能量。 1kg流体具有的内能为U（J/kg）。 （2）位能 流体受重力作用在不同高度所具有的能量。 1kg的流体所具有的位能为zg（J/kg）。 （3）动能 1kg的流体所具有的动能为 (J/kg) （4）静压能 静压能= 1kg的流体所具有的静压能为 (J/kg) l A V （1） ——柏努利方程式 不可压缩性流体， 式（1）为以单位质量流体为基准的机械能衡算式，各项单位均为J/kg。 根据能量守恒原则，必有 将(1)式各项同除重力加速度g : （2） 式中各项单位为 式（2）即为以重量流体为基准的机械能衡算式。 z ——位压头 ——动压头 ——静压头 总压头 二、实际流体的机械能衡算 （2）外功(有效功) 1kg流体从流体输送机械所获得的能量为We (J/kg)。 （1）能量损失。 设1kg流体损失的能量为ΣWf（J/kg）。 （3） （4） 或 其中 He——外加压头或有效压头，m; Σhf——压头损失，m。 三、 柏努利方程的讨论 （1）若流体处于静止，u=0，ΣWf=0，We=0，则柏努利方程变为 说明柏努利方程即表示流体的运动规律，也表示流体静止状态的规律 。 （2）理想流体在流动过程中任意截面上总机械能、总压头为常数，即 H z2 2 1 0 We、ΣWf ——在两截面间单位质量流体获得或消耗的能量。 （3）zg、 、 ——某截面上单位质量流体所具有的位能、动能和静压能 ； 有效功率 ： 轴功率 ： （4）柏努利方程式适用于不可压缩性流体。 对于可压缩性流体，当 时，仍可用该方程计算，但式中的密度ρ应以两截面的平均密度ρm代替。 四、柏努利方程的应用 管内流体的流量； 输送设备的功率； 管路中流体的压力； 容器间的相对位置等。 利用柏努利方程与连续性方程，可以确定： （1）根据题意画出流动系统的示意图，标明流体的流动方向，定出上、下游截面，明确流动系统的衡算范围 ； （2）位能基准面的选取 必须与地面平行； 宜于选取两截面中位置较低的截面； 若截面不是水平面，而是垂直于地面，则基准面应选过管中心线的水平面。 （4）各物理量的单位应保持一致，压力表示方法也应一致，即同为绝压或同为表压。 （3）截面的选取 与流体的流动方向相垂直； 两截面间流体应是定态连续流动； 截面宜选在已知量多、计算方便处。 * *