化工原理（上下册一二版通用）-柴诚敬-上册05－06学时.pptVIP

图1-12 流动系统的总能量衡算 1-换热器; 2-流体输送机械 推导思路： 总能量衡算 机械能衡算 不可压缩流体机械能衡算 一、流动系统的总能量衡算方程 流出能量速率－流入能量速率= 从外界的吸热速率+作功机械对流体作功速率 一、流动系统的总能量衡算方程 则热力学第一定律可表述为 一、流动系统的总能量衡算方程 流体由1-1截面流入与由2－2截面流出控制体的能量速率包括： 内能： 由截面1-1进入 由截面2-2流出 位能： 由截面1-1进入 由截面2-2流出 (J/s) (J/s) (J/s) (J/s) 动能： 由截面1-1进入 由截面2-2流出 压力能： 由截面1-1进入 由截面2-2流出 (J/s) (J/s) (J/s) (J/s) 一、流动系统的总能量衡算方程 换热器向控制体内流体所加入的热量速率为 输送机械向控制体内流体所加入的外功速率为 (J/s) (J/s) 一、流动系统的总能量衡算方程 * * 第一章 流体流动 1.3 流体流动概述 1.3.1 流动体系的分类 一、定态与非定态流动 流体流速或其它物理量仅随位置变化而不随时间变化，即 流体流速或其它物理量不仅随位置变化而且随时间变化，即 定态流动 非定态流动 若物理量只依赖于一个曲线坐标，则称此流动为一维流动；依赖于两个曲线坐标称为二维流动；依赖于三个曲线坐标则称为三维流动。 应予指出,过程工业中的流体输送因多在封闭管道内进行，故其流动以一维居多。 二、一维与多维流动 三、绕流与封闭管道内的流动 流体流动问题 流体的绕流流动 在封闭管道内的流动 绕流流动 流体绕过一个浸没的物体流过，故也称为外部流动。例如细颗粒物在大量流体中的沉降、填充床内的流动等。 封闭管道内的流动 被输送的流体在管路中的流动。 研究流体在管路中的流动规律是本章的重要内容。 三、绕流与封闭管道内的流动 第一章 流体流动 1.3 流体流动概述 1.3.1 流动体系的分类 1.3.2 流率与平均流速 一、流量 单位时间内流过任一流通截面的流体体积称为体积流率(volume flow rate)，习惯上亦称之为体积流量。 一、流量 流量的表示方法： 体积流量，以qv,s表示，单位为m3/s。 质量流量，以qv,s 表示，单位为kg/s。 体积流量与质量流量的关系为 二、平均流速 流速是空间位置的函数，我们称之为流体的点速度。例如当流体流经一段管路时，由于流体存在黏性，使得管截面上各点的速度不同。从而由壁面至管中心建立起一个速度分布。在工程计算时，通常采用平均速度来代替这一速度分布。 平均速度 平均速度(bulk velocity)系指体积流量与流通截面积之比，以u 表示，其单位为m/s。 二、平均流速 二、平均流速 由于气体的体积流率随温度和压力变化，故采用质量平均流速更为方便，通常称之为质量通量(mass flux)，以G表示，单位为kg/m2.s 。 质量通量 二、平均流速 管径、体积流量和之间关系 管路直径 以d表示内径，则有 管内流速 （1-24） （1-25） 二、平均流速 选择平均流速： 流速选择过高，管径虽可以减小，但流体流经管道的阻力增大，动力消耗大，操作费用随之增加； 流速选择过低，操作费用减小，但管径增大，管路的投资费用随之增加。 适宜的流速需根据经济权衡决定。表1-1列出了一些流体在管道中流动时流速的常用范围。 例1-7 提示 管径的选择 管子规格 壁厚 外径 附录十七 附录十八 二、平均流速 第一章 流体流动 1.3 流体流动概述 1.3.1 流动体系的分类 1.3.2 流率与平均流速 1.3.3 流动型态与雷诺数 一、雷诺实验 图1-9雷诺实验 图1-10 两种流动型态 层流（laminar flow）或滞流（viscous flow） 湍流或紊流(turbulent flow) 一、雷诺实验 动画01 反映流体流动状态的量纲为一数群。 二、雷诺数（Reynolds number） 雷诺数（Reynolds number） 黏度 流速 密度 直径 对于流体在直管内的流动： 当Re≤2000时属于层流； 当Re＞4000时属湍流； 当Re=2000～4000之间时，属不稳定的过渡流。 工程上Re＞3000时按照湍流处理 二、雷诺数（Reynolds number） （1-26） 式中 Lp—流道的润湿周边长度，m； A—流道的截面积，m