化工基础 2 流体流动1 03.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第二章 流体的流动与输送 * 此关系也称为流体流动的连续性方程。上述方程也可写成 对不可压缩的流体上式可写为 v1/v2 = d22 /d21 d----管的内径 即流速与导管截面积成反比。对圆管而言 * 第二章 流体的流动与输送 * 例 水泵汲入管为Dg80的水管，压出管为Dg70的水管， 汲入管中水的流速为1.2m.s-1.试求压出管中的水的流速。 解：Dg80的水管的外径为88.5mm，壁厚4mm；Dg70的水 管外径为75.5，壁厚3.75mm，故　 压出管中的水的流速为 * 第二章 流体的流动与输送 * 二、流体定态流动时的能量衡算 流体流动的必要条件是：系统两端有压力差或位差。 流体流动的实质：流体所具有的能量能在不同形式 间相互转换。 1、流体本身具有的三种机械能形式： ＊位能 位能是指因距所选的基准面有一定距离，由于 重力作用而具有能量（mgH） ＊动能 流体因有一定的流速而具有能量（mv2/2） ＊静压能 静压能是流体处于当时压力p下所具有的能量， 即指流体因被压缩而能向外膨胀而做功的能力， 其总值等于pV=pm/ρ； * 第二章 流体的流动与输送 * 如图，在1，2两点，质量为m的理想液体所具有的机械能E为当时条件下该液体的位能、动能和静压能的总和，即： 1,2两点间没有外界能量输入，液体也没有向外界流动根据质量守恒定律，得： 2 2、理想流体流动的能量衡算 * 第二章 流体的流动与输送 * 两边同时除以m得 ☆上式为理想流体流动的能量衡算方程，常常又称为理想 流体的柏努利方程 若两边再除以g ☆上式中gH,v2/2, p /ρ各项表示每千克流体所具有的各种 形式的能量，各项单位均为J.kg-1 ☆ 工程上将每牛顿流体所具有的各种形式的能量统称为压头。 ☆上式中H,v2/2g, p/ρg各项表示每牛顿流体所具有的各种 形式的能量，各项单位均为J.N-1=m * 第二章 流体的流动与输送 * 3、实际流体的柏努利方程 实际流体流动时，有摩擦阻力，会产生阻力损失：Hf； 一般流动体系中还可能会有外界能量输入：He 这时柏努利方程变为： He：每牛顿流体从外界得到的能量，单位：m Hf：每牛顿流体因流动产生的能量损失，单位：m * 第二章 流体的流动与输送 * 4、柏努利方程讨论 (1) He=0, Hf=0,即为理想流体的柏努利方程。 （2）三种形式的能量可以相互转换。 理想流体的总机械能在任一截面上都为一常数。 阀门关闭时： h1=h2=h3=h4 阀门开启时： h1h2h4h3 * 第二章 流体的流动与输送 * （3）计算外加能量。 计算输送流体所需功率可按下式进行： 其中Pa为实际功率，Pe为理论功率，η为效率。 * 第二章 流体的流动与输送 * （4）对于静止流体： v1=v2=0， He=0，Hf=0，则有： 或 这就是我们前面导出的流体静力学方程。因此，静止 流体是流体流动的一种特殊形式。 * 第二章 流体的流动与输送 * 三、柏努利方程的应用举例 1、利用柏努利方程进行计算应注意的问题： ⑴ 、根据题意画出流动示意图，将主要数据列于图上。 ⑵ 、确定物料能量衡算的范围，合理选择截面。 ☆截面与流动方向垂直，两截面间流体应连续。 ⑶ 、基准面的选择： ☆一般可选择两截面中的一个为基准面，一个H为0。 ⑷ 、计算时，各物理量单位一致，基准一致。 ☆如压力，可选表压，也可选绝压，应注明并前后一致。 ☆截面上的量已知或可求，不选急变流动处作截面。 ☆上游为1-1截面，下游为2-2截面。 ☆若截面与基准面不平行，则选截面中心与基准面的距离。 * 第二章 流体的流动与输送 * 例 ：高位水槽水面距出水管净垂直距离为6m(如图)，出 水管为Dg70水管，管道较长，流动过程的压头损失 为5.7米水柱，求每小时可输送的水量（单位m3.h-1） 2、计算流体流动的流速和流量 解： ⅰ 作图 ⅱ 选截面：1-1，2-2 ⅲ 选出水管口为基准面 H1=6m，H2=0 ⅳ 以表压计算：p1=p2=0 高位槽宽液面：v1≈ 0 He=0，Hf=5.7m * 第二章 流体的流动与输送 * 代入数据得： Dg 70管内径为：d=75.5-2×3.75=68