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《化工原理第三版课件教学课件 作者 陆美娟 张浩勤 主编流体流动3.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第三节流体动力学*本节内容提要主要是研究和学习流体流动的宏观规律及不同形式的能量的如何转化等问题，其中包括：（1）质量守恒定律——连续性方程式（2）能量守恒守恒定律——柏努利方程式注意推导思路,适用条件,物理意义,工程应用*本节学习要求学会用两个方程解决流体流动的有关计算问题1管内流动明渠流动本课程仅介绍管内流动2１－５流量与流速1.体积流量单位时间内流经管道任意截面的流体体积。Vs——m3/s或m3/h2.质量流量单位时间内流经管道任意截面的流体质量。WS——kg/s或kg/h。二者关系WS＝ρＶS一、流量3二、流速由上式得2.质量流速单位时间内流经
2、管道单位截面积的流体质量。平均流速单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。kg/（m2·s）m/s4流量V一般由生产任务决定流速选择：3.管道直径的估算uu适宜费用总费用设备费操作费管道为圆形↑→d↓→设备费用↓流动阻力↑→动力消耗↑→操作费↑均衡考虑5常用流体适宜流速范围：水及一般液体1~3m/s粘度较大的液体0.5~1m/s低压气体8~15m/s压力较高的气体15～25m/s选定适宜的流速u后可用上式估算出管径，再圆整到标准规格。6［例］某厂要求安装一根输水量为30m3/h的管道，试选择一合适的管子。解：取自来水在管内的流速为1.5m/s，则参
3、考教材附录十七，本题用φ89×4mm热轧无缝钢管合适。核定流速在适宜流速范围内，所以该管子合适。71-6连续性方程式对于定态流动系统，在管路中流体没有增加和漏失的情况下：推广至任意截面——连续性方程11228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。91-7柏努利方程式一、柏努利方程式（一）流动流体具有的能量1．内能:贮存于物质内部的能量,U,J/kg2．位能:流体受重力作用在不同高度所具有的能量。mgz/m=gz,J/kg,其大小与所取基准有关3．动能:流体以一定速度流动，便具有动能J/kg104.静压能
4、静压能=5.热设换热器向1kg流体提供的热量为(J/kg)。lAV116.外功(有效功)1kg流体从流体输送机械所获得的能量为W(J/kg)。以上能量形式可分为两类：机械能：位能、动能、静压能及外功，可用于输送流体；内能与热：不能直接转变为输送流体的能量。12*理想流体:没有粘性（即流动中没有摩擦阻力）的流体,假想流体，但对解决实际问题有重要意义*假设流动过程中流体与外界无热量和功的交换,流体温度不变,即内能无变化,则根据能量守恒定律,流体在流动过程中总机械能保持不变，即：（二）理想流体管流时机械能衡算理想流体的柏努利方程式13二、柏努利方程的物理意义
5、各项单位为mz——位压头——动压头——静压头总压头不可压缩理想流体作定态流动时管道中各截面上总机械能，或者说总压头为常数14*柏努利方程的讨论（1）若流体处于静止，u=0，Σhf=0，W=0，则柏努利方程变为说明柏努利方程即表示流体的运动规律,也表示流体静止状态的规律。（2）理想流体在流动过程中任意截面上总机械能、总压头为常数，即15（3）柏努利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。（4）方程中等式两端的压强能项中的压强p可以同时使用绝压或同时使用表压，视计算要求而定。16三、
6、实际流体机械能衡算式J/kg实际流体：具有粘性的流体流动时有能量损失。J/N,即m实际流体机械能衡算式,一个以单位重量流体为基准,一个以单位质量流体为基准,二式完全等价.习惯上又称它们为柏努利方程.其中We=gHe,17二、柏努利方程式的应用管内流体的流量(u)；输送设备的功率(W)；管路中流体的压力(p)；容器间的相对位置等(z)。*利用柏努利方程与连续性方程，可以确定：18*应注意的问题：（1）根据题意画出流动系统的示意图，标明流体的流动方向，定出上、下游截面，明确流动系统的衡算范围；（2）截面的选取与流体的流动方向相垂直；两截面间流体应是定态连续
7、流动；截面宜选在已知量多、计算方便处。19（4）各物理量的单位应保持一致，压力表示方法也应一致，即同为绝压或同为表压。（3）位能基准面的选取:a.必须与地面平行；b.宜于选取两截面中位置较低的截面；c.若截面不是水平面，而是垂直于地面，则基准面应选过管中心线的水平面。20［例］用泵将敞口贮槽中的稀碱液送到蒸发器中进行浓缩，附图所示。泵换进口管为Φ89×3.5mm的钢管,碱液在进口管的流速为1.5m/s,泵的出口管为Φ76×3mm的钢管。贮槽中碱液的液面距蒸发器入口处的垂直距离为7m，碱液经管路系统的能量损失为40J/kg，蒸发器内碱液蒸发压力保持在20
8、kPa（表压）,碱液的密度为1100kg/m3。试计算所需的外加能量。21解：取1-1,2-2
