流体流动与输送机械

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1、第一章流体流动与输送机械第二节流体动力学一、流量与流速（一）流量流量有体积流量与质量流量之分。1．体积流量：简称为流量，单位时间流过某一截面的流体体积。用符号VS或Vh表示，单位为m3/s或m3/h。2．质量流量：单位时间流过某一截面的流体质量。用符号GS或Gh表示，单位为kg/s或kg/h。两者之间的关系为：（1-10）式中：ρ——流体的密度，kg/m3。§1.2.1基本概念——流量与流速（二）流速流速也分为体积流速与质量流速。1．体积流速（简称流速）：单位时间流体质点①流过的距离。用符号u表示，单位为m/s。*为便于理解，流体可视为由含有大量分子的微团组成

2、，这些微团的质量很小，其质量集中在一点上，故称其为流体质点。流体在流动过程中，在同一截面上各流体质点的流速是不均等的。因此通常说的流速是指某一截面上的平均流速，用体积流量除以流通截面得到，即：（1-11）式中：S——流体的流通截面积，m2。§1.2.1基本概念——流量与流速2．质量流速：单位时间、单位流通截面积流过的流体质量。用符号w表示，单位为kg/m2.s。表达式为：（1-12）流速与质量流速之间的关系为：（1-13）§1.2.1基本概念——流量与流速二、粘度粘度是表示流体流动性能的另一物理量，用符号μ表示。实践表明，有的流体容易流动，有的难以流动。例如油

3、的流动性比水差，蜂蜜的流动性比油差等等。这就是由于它们的粘度不同。流体的粘度越小就越容易流动；粘度越大就越难流动。前已述及，在同一流通截面上各流体质点的流速是不均等的，科学研究证明，不同流速的流体之间也存在着阻碍相对运动的摩擦力，称为内摩擦力，流体的粘度就是这种内摩擦力的表示与量度。粘度大的流体，流动时能量消耗大，即阻力损失大，反之亦然。§1.2.1基本概念——粘度单位：Pa·s（国际单位制）泊P（１Pa·s＝10P）厘泊cP（１Pa·s＝1000cP）纯组分的粘度值可在手册上查取。物理单位制§1.2.1基本概念——粘度混合物的粘度在没有实验数据的时候，可用下

4、列公式近似计算其平均粘度：对于常压气体混合物：式中：yi——气体混合物中i组分的mol分率（即体积分率）；——与混合气体同温度下i组分的粘度，Pa·s；——气体混合物中i组分的分子量，kg/kmol。§1.2.1基本概念——粘度液体混合物（无氢键及缔合作用时）式中：——混合液中i组分的mol分率；——与混合液同温度下i组分的粘度，Pa·s。§1.2.1基本概念——粘度稳定流动系统：流动系统中各物理量的大小不随时间变化的系统。§1.2.2稳定流动与不稳定流动如左图所示的水槽，因上面不断加水，又有溢流装置，使槽内水位维持不变，则放水管任一截面处的流速、压力等都不随

5、时间而变，即属于稳定流动。反之，这些物理量随时间而变的为不稳定流动。如右图所示的水槽，因上面没水补充，随着槽中的水放出，槽内水位不断降低，所以放水管中水的流速、压力等也逐渐降低，即属于不稳定流动。不稳定流动1-2-3连续性方程第一章流体流动与输送稳定流动系统：流动系统中各物理量的大小仅随位置变化而不随时间变化的系统。稳定流动系统的连续性：系统中充满流体、无空隙，流体质点处于连续状态，因此单位时间内输入系统的物料量等于输出系统的物料量。液体的密度随压力变化很小，为不可压缩性流体。气体的密度随压力变化很大，为可压缩性流体。一、连续性方程式及其讨论一、连续性方程式及

6、其讨论1、稳定流动系统的特性——连续性（1）连续性：系统中充满流体、无空隙，流体质点处于连续状态，因此单位时间内输入系统的物料量等于输出系统的物料量。其中——单位时间内输入系统物料之和，kg/s或者kg/h；——单位时间输出系统物料量之和，kg/s或者kg/h。（2）守恒性①质量守恒②能量守恒——单位时间内输入系统的能量之和，J/s或W；——单位时间内输出系统的能量之和，J/s或W；一、连续性方程式及其讨论当稳定流动系统在不涉及其他能量间的相互转化时，有单位时间内输入系统的热量等于输出系统的热量，即热量守恒。——单位时间内输入系统的热量之和，J/s或W；——单

7、位时间内输出系统的热量之和，J/s或W；一、连续性方程式及其讨论一、连续性方程式及其讨论312推广至任意截面连续性方程不可压缩性流体：圆形管道：即：不可压缩流体在管路中任意截面的流速与管内径的平方成反比。一、连续性方程式及其讨论1、适用于稳定流动系统，只要所取两截面间部分为连续流动；2、上述规律与管路的安排及管路上是否装有管件、阀门或输送设备无关；3、在分支管路中，还需要依据物料衡算进行，即：3a123b如右图：二、连续性方程式的应用对于圆形管道：流量VS一般由生产任务决定。流速选择：原则↑→d↓→设备费用↓流动阻力↑→动力消耗↑→操作费↑均衡考虑uu适宜费用

8、总费用设备费操作费（1）初估管径二、连