11气体动力学基本方程.ppt

注意区别： 流体力学中的伯努利方程式： 表示单一流动绝对能量的守恒； 二流体伯努利方程： 表示相对能量的守恒（热气体相对于冷气体）。 即：二流体伯努利方程中的各项都表示单位体积的热气体所具有能量与外界单位体积的冷气体所具有的能量之差。 注意： 动压头仍具有相对的意义，只不过将外界空气的速度视为零而已。 压头转换图画法 1）首先列二流体伯努利方程 2）取基准面（一定取上截面为基准面） 3）分析各截面的压头项的大小 4）画出的压头转换图应该为矩形或平行四边 形（有负压头时） 5）最后通过图检验能量平衡 压头间相互转换？ 伯努利方程内的几种能量形式（静压头（hs） 、几何压头（hge）、动压头（hk））之间可相互转换，其转换规律如图。 hge hs hk hl 规律： Hs、hge、hk三者之间能相互、可逆转换； 只有通过hk才会引起hl。 hs转换成hge 如图，热气体在垂直管内向下流动（如蓄热室内烟气流动）。 取有效断面1-1与2-2。列二气流伯努利方程： 设管径不变，w1=w2 ，即hk1=hk2， 取1-1截面为基准面，hge1=0。1-2截面间的伯努利方程为： hge是由hs转换而成。 hs hk hl 理想气体伯努利方程的几何意义 位能 ：表示某点位置到基准面的高度——几何压头。 压强势能 ：表示某点压强作用下液柱高度——静压头。 动能 ：表示所研究流体由于具有速度w，在无阻力 的情况下，单位质量流体所能垂直上升的最 大高度——动压头。 由于它们都表示某一高度，所以可用几何图形表示它们之间的关系。 总压头线 静压头线 几何压头 静压头 动压头 理想流体伯努利方程也可叙述为：理想不可压缩流体在重力作用下作稳定流动时，沿同一流线(或微元流束)上各点的单位质量流体所具有的静压头、几何压头和动压头之和保持不变，即总压头是一常数。 从几何意义上讲： 复习 为什么河道较窄的地方流速较大？ 某硅酸盐窑炉煅烧后产生的烟气量为 10 万 m 3 /h ，该处压强为负 100Pa ，气温为 800 ℃ , 经冷却后进入排风机，这时风压为负 1000Pa ，气温为 200 ℃ ，求这时的排风量（不计漏风等影响）。 [ 解 ] ???=101325-100=101225Pa ， ???=101325-1000=100325Pa ??=273+800=1073K ??=273+200=473K ??=1.0 × 10 5 m 3 /h ???= ? ?????????????????????????? =4.44 × 10 4 (m 3 /h) 高楼顶层的水压为什么较低？ 为流体静压强公式，可见流体静 力学是流体动力学的特殊情况。 a. 伯努利方程及其的应用 则： 分析： B. 小孔流速 考虑气体作等温流动时沿途有阻力而造成能量损失，则可得到实际气体的伯努利方程为： 理想气体的伯努利方程： 注意 实际气体伯努利方程适用条件：稳定态管流内的气体流动。 没有考虑大气的影响，而窑炉系统与大气是相通的，其炉内的热气体必然也受到大气的浮力的影响。 二流体伯努利方程？ 流体力学中的伯努利方程式 假设条件： 不可压缩流体； 质量力仅有重力； 恒定流动。 二流体伯努利方程: 指热气体在冷气 体的浮力作用下的热运动方程 炉内气体： 炉外空气（也考虑两个截面）： —当地大气压强，N/m2 —空气的密度，kg/m3 静力学方程 2 1 z1 P2 , w2 P1 ,w1 热气体 z2 冷气体 基准面 0 Pa2 Pa1 两式相减，得二流体伯努利方程： 因炉内为热气体， ρ＜ ρa ，上式第二项为负值，上式变为： 令 H1=-z1，H2=-z2 ，则 2 1 H2 P2 , w2 P1 ,w1 热气体 H1 冷气体 基准面 0 Pa2 Pa1 窑炉中二流体伯努利方程 二流体伯努利方程通常改写为： 静压头（hs） 几何压头（hge） 动压头（hK） 阻力损失 方程的物理意义: 表示流动过程中能量的守恒关系。 1）相对静压头 物理意义：热气体相对于外界同高度冷气体压强的值 。 热气体 P1 Pa1 P0 Pa0 0 1 冷气体 2）相对几何压头 ρ a ρ z A 基准面 V 物理意义：单位体积热气体相对于外界同