化工流体流动与传热 09-10学时.ppt

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1、第一章流体流动1.4流体流动的基本方程1.4.1连续性方程1.4.2柏努利方程一、柏努利方程的推导二、柏努利方程的讨论1.柏努利方程的注意事项稳态流动的流体不可压缩流体（1）适用条件理想流体二、柏努利方程的讨论单位质量流体所具有的能量，J/kg（2）各项能量分析某截面上流体本身具有能量流体在两截面间获得的能量二、柏努利方程的讨论流体静力学方程2.静止流体对于静止流体柏努利方程可描述静止流体的运动规律二、柏努利方程的讨论3.可压缩流体对于可压缩流体若则两截面间流体密度的平均值4.有效功率单位时间输送设备对流体所做有效功—有效

2、功率。二、柏努利方程的讨论5.以压头表示的柏努利方程由除以重力加速度g单位为m二、柏努利方程的讨论令以压头表示的柏努利方程二、柏努利方程的讨论位压头动压头静压头输送设备有效压头压头损失各项具有高度单位，相当于各项能量可以将自身从基准面升举的高度压头三、柏努利方程的应用1.应用柏努利方程解题要点（1）作图与衡算范围的确定根据题意画出流动系统示意图，标出流动方向。定出上、下游截面，明确衡算范围。低位槽高位槽水泵上游截面下游截面三、柏努利方程的应用低位槽高位槽水泵（2）截面的选取截面与流动方向垂直，两截面间流体必须连续。待求的未

3、知量应在截面上或两截面间。截面上有关物理量除所求外，应已知或可计算。三、柏努利方程的应用（3）基准面的确定基准面可以任意选取，但必须与地面平行。Z值指截面中心点与基准水平面间的垂直距离。取基准面使之通过两截面中相对位置较低者。低位槽高位槽水泵基准面三、柏努利方程的应用（4）单位一致性方程式中各物理量要采用一致的单位。两截面上的压力表示方法应一致。（5）压力表示方法绝压表压三、柏努利方程的应用2.柏努利方程应用示例【例1-15】用泵将储槽中的某有机混合液送至精馏塔的中部进行分离。已知储槽内液面维持恒定，其上方压力为，流体密度

4、为，进口处塔内压力为进料口高于储槽内液面8m，输送管道的直径为，进料量为，料液流经全部管道的能量损失为，试求泵的有效功率。三、柏努利方程的应用解：以储槽的液面为上游截面管路出口内侧为下游截面截面为基准面三、柏努利方程的应用依题意（储槽截面比管道截面大得多）三、柏努利方程的应用代入得【例1-16】～【例1-17】自学1.1流体的物理性质第一章流体流动1.2流体静力学基本方程1.3流体流动的基本概念1.4流体流动的基本方程1.5.1动量传递的概念1.5动量传递与流动阻力导论一、剪应力与动量通量由牛顿黏性定律摩擦应力（剪应力）动

5、量通量剪应力动量通量一、剪应力与动量通量动量浓度动量扩散系数(动量通量)=(动量扩散系数)(动量浓度梯度)二、流体流动与动量传递动量传递示意图黏性流体流过固体壁面设在与流向垂直的方向上形成速度分布流层1处速度流层2处速度流层1与流层2进行质量交换，单位时间、单位面积上交换的质量为M。二、流体流动与动量传递流层1动量通量流层2流层2动量通量流层1净动量通量流层2流层1流体流动动量传递动量传递的结果以作用在两流层间的摩擦应力所体现。1.1流体的物理性质第一章流体流动1.2流体静力学基本方程1.3流体流动的基本概念1.4流体流动

6、的基本方程1.5.1动量传递的概念1.5动量传递与流动阻力导论1.5.2流动阻力导论一、流体的流动方式与阻力产生机理1.流体的流动方式流动方式封闭管道内的流动围绕浸没物体的流动（绕流）管道内的流动绕流一、流体的流动方式与阻力产生机理2.流体阻力产生的机理流动阻力产生机理流体具有黏性，流体运动时存在内摩擦。压力在物体表面上分布不均匀（不对称）。摩擦阻力形体阻力—总阻力，N—摩擦阻力，N—形体阻力，N1.计算圆形直管阻力的通式设流体在水平直管段内作稳态流动直管阻力通式的推导微元流柱二、封闭直管内的流动阻力长度L半径r受力情况分

7、析作用于左端面的压力二、封闭直管内的流动阻力作用于右端面的压力作用于侧表面的摩擦力对于稳态流动令二、封闭直管内的流动阻力在壁面处沿径向线性分布二、封闭直管内的流动阻力令压力降或（1）二、封闭直管内的流动阻力截面间柏努利方程为与直管能量损失水平直管段流动二、封闭直管内的流动阻力（2）联立（1）和（2）得摩擦系数令范宁摩擦系数圆形直管阻力通式范宁公式二、封闭直管内的流动阻力2.摩擦系数求解步骤求解流动系统得出速度分布方程。由速度分布方程求。由范宁公式求摩擦系数。二、封闭直管内的流动阻力三、绕流时的流动阻力绕流流动流动阻力—阻力

8、系数—物体在垂直于流动方向上的投影面积，m2—远离物体表面的流体速度，m/s三、绕流时的流动阻力注意对于水平直管流动对于绕流流动练习题目思考题作业题:13、15、161.应用柏努利方程解题有哪些要点？2.何为动量通量与动量传递？3.流体的流动阻力是如何形成的?4.圆形直管阻力的通式是如何获得的？5.范宁