流体流动的基本方程.ppt

感谢大家观看第63页,共63页，星期六，2024年，5月（4）机械能衡算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。第31页,共63页，星期六，2024年，5月1）确定管道中流体的流量(流速)；2）确定输送设备的有效功率；3）确定容器间的相对位置；4）确定管路中流体的压强。5）流向的判断四、机械能衡算式的应用第32页,共63页，星期六，2024年，5月（1）应用机械能衡算方程的注意事项1）作图并确定衡算范围画出流动系统示意图，并指明流体的流动方向，定出上下截面，以明确衡算范围。注意截面内外侧的选取。2）截面的截取与流动方向垂直，两截面的流体必须是连续的，所求的未知量应在截面上或截面间，其余量应已知或可求。第33页,共63页，星期六，2024年，5月3）基准水平面的选取必须与地面平行，通常取两个截面中的任意一个。水平管道，取中心线。4）单位必须一致有关物理量用国际单位，压力要求基准一致。第34页,共63页，星期六，2024年，5月1）确定流体的流量例：20℃的空气在直径为80mm的水平管流过，现于管路中接一文丘里管，如本题附图所示，文丘里管的上游接一水银U管压差计，在直径为20mm的喉径处接一细管，其下部插入水槽中。空气流入文丘里管的能量损失可忽略不计，当U管压差计读数R=25mm，h=0.5m时，试求此时空气的流量为多少m3/h?当地大气压强为101.33×103Pa。（2）机械能衡算方程的应用第35页,共63页，星期六，2024年，5月求流量Vh已知d求u任取一截面机械能衡算判断能否应用？直管气体分析：第36页,共63页，星期六，2024年，5月解：取测压处及喉颈分别为截面1-1’和截面2-2’截面1-1’处压强：流经截面1-1’与2-2’的压强变化为：截面2-2’处压强为：)3335101330()4905101330()3335101330(121+--+=-PPP第37页,共63页，星期六，2024年，5月在截面1-1’和2-2’之间列机械能衡算方程式。以管道中心线作基准水平面。由于两截面无外功加入，we=0。能量损失可忽略不计hf=0。机械能能算方程式可写为：式中：Z1=Z2=0P1=3335Pa（表压），P2=-4905Pa（表压）第38页,共63页，星期六，2024年，5月化简得：由连续性方程有：第39页,共63页，星期六，2024年，5月联立(a)、(b)两式第40页,共63页，星期六，2024年，5月2）确定容器间的相对位置例：如本题附图所示，密度为850kg/m3的料液从高位槽送入塔中，高位槽中的液面维持恒定，塔内表压强为9.81×103Pa，进料量为5m3/h，连接管直径为φ38×2.5mm，料液在连接管内流动时的能量损失为30J/kg(不包括出口的能量损失)，试求高位槽内液面应为比塔内的进料口高出多少？第41页,共63页，星期六，2024年，5月分析：解：取高位槽液面为截面1-1’，连接管出口内侧为截面2-2’,并以截面2-2’的中心线为基准水平面，在两截面间列柏努利方程式：高位槽、管道出口两截面u、p已知求△Z机械能衡算第42页,共63页，星期六，2024年，5月式中：Z2=0；Z1=?P1=0(表压)；P2=9.81×103Pa(表压）由连续性方程we=0，wf=30J/kg∴u1u2,u1≈0将上列数值代入机械能衡算方程式，并整理得：Dd第43页,共63页，星期六，2024年，5月3）确定输送设备的有效功率例：如图所示，用泵将河水打入洗涤塔中，喷淋下来后流入下水道，已知管道内径均为0.1m，流量为84.82m3/h，水在塔前管路中流动的总摩擦损失(从管子口至喷头进入管子的阻力忽略不计)为10J/kg，喷头处的压强较塔内压强高0.02MPa，水从塔中流到下水道的阻力损失可忽略不计，泵的效率为65%，求泵所需的功率。第44页,共63页，星期六，2024年，5月分析：求NNe=msWe求We机械能衡算P2=?塔内压强整体流动非连续截面