化工原理 第一章3-4.ppt

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1、第1章流体流动（幻灯片2）1水塔多麽高？泵功率？管道粗细几何？核心问题2日常生活中的管道故事洗澡的感觉有时很不爽做饭时间煤气总显不足管道的主要情结流量（大小及控制）流体输送的意义3过程的对比平衡判定和速率计算是过程科学的核心问题4*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）能量守恒定律——柏努利方程式推导思路、适用条件、物理意义、工程应用。*本节学习要求学会运用两个方程解决流体流动的有关计算问题方程式子—牢记物理意义—明确适用条件—注意灵活应用高位槽安装高度

2、?解决问题输送设备的功率?5*本节重点以连续方程及柏努利方程为重点，掌握这两个方程式推导思路、适用条件、用柏努利方程解题的要点及注意事项。通过实例加深对这两个方程式的理解。*本节难点无难点，但在应用柏努利方程式计算流体流动问题时要特别注意流动的连续性，上、下游截面及基准水平面选取正确性。正确确定衡算范围(上、下游截面的选取)是解题的关键。61.3流体流动中的守恒原理基本概念点速度u，单位m/s1。流量和流速又称质量通量，kg/(m2s)又称平均流速，m/s71.3流体流动中的守恒原理2。稳定流动与不稳定流动流动参数都不随时间而变化，就称这

3、种流动为稳定流动。否则就称为不稳定流动。稳定流动不稳定流动81.3流体流动中的守恒原理1.3.1质量守恒9假定：无流体泄漏、无积累流入质量流量=流出质量流量----管内流动的连续性方程即管道内稳定流动，/t=0，上式变为：不可压缩流体10思考：如果管道有分支，则稳定流动时的连续性方程又如何？111.3.2机械能守恒1.3流体流动中的守恒原理单位质量流体的总能量E内能U=f(T)位能gz压强能p/动能u2/21-1面、2-2面和管壁围成控制体12输入能量+外加功+外加热量=输出能量+能量损失讨论：（1）假设：流体不可压缩，1=2=流体

4、流动时温度不变，U1=U2流体流动时与外界无热交换，Q=0机械能衡算式流体流动的能量衡算13（2）机械能衡算式的物理意义u2/2单位质量流体具有的动能，称为动能u2/2g单位重量流体具有的动能，称为动压头、速度头（z+p/g+u2/2g）总机械能，称为总压头He外加压头，Hf压头损失工程计算时α可近似取1，则14使用机械能衡算方程时，应注意的问题控制体的选取：控制体内的流体必须连续、均质；有流体进出的那些控制面（流通截面）应与流动方向相垂直，且已知条件最多；包含待求变量。基准水平面的选取压力用绝压或表压均可，但两边必须统一。15

5、（3）假设：流体流动时没有阻力（理想流体）、无外功加入柏努利方程式柏努利方程的物理意义：三项机械能之和为常数柏努利方程的应用条件：重力场，定态流动，不可压缩的理想流体16管内流体的流量；输送设备的功率；管路中流体的压力；容器间的相对位置等。利用柏努利方程与连续性方程，可以确定：17应用时应注意：2.画示意图3.截面选取大截面u＝01.看是否符合应用条件（连续流，满流）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与流体的流动方向相垂直；截面宜选在已知量多、计算方便处。18？分析:1920工程应用（1）测风量11’22’由1－1’

6、至2－2’列方程：压差计：可得：21（2）虹吸11’22’由1－1’至2－2’列方程：22（3）马利奥特容器求水面在a－a面以上时的放水速度由a－a面至出口小孔截面2－2’列方程：22’这时的流动条件是定态的23例1.关于能头转化假设流体是理想的，液面高度一直保持不变，2点处直的细管内液柱高度如图所示。2、3处为等径管。试定性画出其余各细管内的液柱高度。1－1面和2－2面之间2－2面和3－3面之间211Hz33424例2如附图所示，从高位槽向塔内进料，高位槽中液位恒定，高位槽和塔内的压力均为大气压。送液为φ45×2.5mm的hpa钢管，要求送液

7、量为3.6m3/h。设料液在管内的压头损失为1.2m（不包括出口能量损失），试问高位槽的液位要高出进料口多少米？25牛顿第二定律可写成：1.3.3动量守恒取单位时间计：单进单出：条件：定态流动，管截面上速度均匀分布26工程应用取一节作分析（1）流量分配忽略壁面摩擦阻力，按x方向动量守恒式因水从支管中流出，u2p127（2）压力射流根据动量守恒，压力射流的小孔流速是多少呢？解：划虚线控制体，按水平方向列动量守恒式这样得按实用形式，得C0＝0.7（3）弯管受力（P18）28如何考虑本章的核心问题？29机械能衡算：柏努利方程Ber

8、noulli方程白努力了？！！！30如何计算流体阻力？流体阻力如何产生？流体内部是什么样子？311.4流体流动的内部结构内容：流体流动产生能量损失的