第一章-流体流动2.ppt

§3流体动力学§3流体动力学2.流速4.稳定流动与不稳定流动二、物料衡算——连续性方程三、机械能衡算-柏努力方程式三、机械能衡算-柏努力方程式三、机械能衡算-柏努力方程式三、机械能衡算-柏努力方程式三、机械能衡算-柏努力方程式3.柏努利方程式的分析与讨论3.柏努利方程式的分析与讨论3.柏努利方程式的分析与讨论4.柏努利方程式的应用例1-10如附图所示，用泵将油品从油罐输送到某蒸馏塔作为进料。油罐通大气，其内油面维持恒定。基准面到油罐内液面、泵出口和进料管口中心线的高度分别为4、0.4和12m。从油罐至泵和从泵至进料管口的能量损失分别为10和200J/kg，油的输送管直径为Φ108×4mm，塔进料处的压力为2.5kgf/cm2(表压)，在操作条件下油的密度为900kg/m3。要求油的进料流量为2.6×104kg/h。试求：(1)泵的有效压头He(m)和有效功率Ne(KW)(2)泵的出口处压力(kgf/cm2)。[例1-11]如下页图所示的供水系统，水箱通大气，其内径D为3m，排水管规格为φ48×3.5mm，水箱底至排水管出口间的垂直距离为7.5m。排水过程的流动阻力为45u2J/kg(其中u为排水管中的流速)，水箱内的液面最高为2.5m。

(1)排水时，不断向水箱内补充水，维持其最高液面恒定，试求排水的体积流量。

(2)若排水时停止向水箱补充水，试问将水箱内的水排完需要多少时间?注意事项例1-10例1-10例1-10本节思考题1.流体的体积流量、质量流量、流速（平均流速）及质量流速的定义及相互关系。2.什么是连续性方程式，说明其物理意义及应用。3.掌握理想流体和实际流体的柏努利方程式，说明各项单位及物理意义。4.应用柏努利方程式时，应注意哪些问题？如何选取基准面和截面？5.应用柏努利方程式可以解决哪些问题？一、概述1.流量(1)体积流量：单位时间内流体流过管路任一截面积的体积，以V表示，单位：m3/s或m3/h。(2)质量流量：单位时间内流体流过管路任一截面积的质量，以W表示，单位：kg/s或kg/h。体积流量与质量流量的关系：W=Vρ(2)质量流速:单位时间内流体流过管路单位截面积的质量，以G表示，单位：kg/(m2·s)。(1)平均流速：单位时间内流体在流动方向上流过的距离，以u表示，单位：m/s。工程上u=V/A3.管径的估算:选定流速u计算d圆整（规格化，取标准管径）一般：液体：u=0.5～3m/s气体：u=10～30m/s计算实际流速u实确定管径：1）稳定流动：若与流动有关的各参数只随位置变化，不随时间变化，为稳定流动，如图（打开进水管1）所示。2）不稳定流动：若与流动有关的各参数不仅随位置变化，而且随时间变化，为不稳定流动，如图（关闭进水管1）所示。1.稳定流动的物料平衡W1=W2u1A1ρ1=u2A2ρ2不可压缩流体由于ρ为常数，则有u1A1=u2A2对内径为d的圆形管路，存在连续性方程⒉不稳定流动的物料平衡：设瞬时进入、输出物料质量流量分别为Wi、Wo，微分时间dτ内积累的物料量为dm，则有：说明：要注意可压缩性流体及不可压缩性流体的区别；无论可压缩与否，均可采用可压缩性流体的连续性方程，即原始方程：W1=W2或：u1A1ρ1=u2A2ρ2(1)位能：质量为m的流体距基准水平面高度为Z时的位能为mgZ。单位为J。(2)动能：质量为m，流速为u的流体所具有的动能为单位为J。1.流动的流体所具有的机械能比位能：单位质量的流体距基准水平面高度为Z时的位能，称为比位能。比位能大小为gZ。单位为J/kg。比动能：单位质量流速为u的流体所具有的动能称为比动能，比动能大小为单位为J/kg。(3)压力能(静压能)：静压能单位比静压能：单位质量的流体所具有的静压能称为～比静压能大小为PV/m=P/ρ,单位为J/kg。质量为m,体积为V,压力为P的流体具有的静压能为:(4)外功：由流体输送设备(泵或压缩机等)向流体作功,流体便获得了相应的机械能，称为外功或有效功。单位质量(1kg)流体所获得的外加机械能，以We表示，单位为J/kg。(5)能量损失:由于流体具有粘性，在流动时存在着内摩擦力，便会产生流动阻力，因而为克服流动阻力就必然会消耗一部分机械能。把克服流动阻力而消耗的机械能称为能量损失。对单位质量(1kg)流体在衡算范围内