化工原理流体流动.ppt

《化工原理流体流动.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、1.3流体流动概述1.3.1流动体系的分类定态与非定态流动（稳定流动与不稳定流动）一维与多维流动绕流与封闭管道内的流动流动参数都不随时间而变化，就称这种流动为稳定流动。否则就称为不稳定流动。1.3.2流量与平均流速流量质量流量，m，kg/s体积流量，V，m3/s关系：流速点速度，v，单位m/s体积流速(平均流速)，u，m/s质量流速(质量通量)，G，kg/m2.s圆管管径的估算：选定流速u计算d圆整（规格化，取标准管径）液体：u=0.5～3m/s；气体：u=10～30m/s计算实际流速u实确定管径：1.3.3流动形态与

2、雷诺数1.雷诺(Reynolds)实验(1883年)流体的流型层流(滞流)湍流(紊流)影响因素：流速u、流体密度ρ、粘度μ、管径d层流，流体质点沿管轴做有规则的平行线运动。湍流，流体质点在沿流动方向运动的同时，还做随机的脉动。特点：2.流型的判据—雷诺准数ρ----流体密度μ----流体粘度d-----管内径u-----流速Re是一个没有单位，没有因次的纯数。计算Re时，一定要注意各个物理量的单位必须统一。雷诺准数可以判断流型雷诺数的因次对直管内的流动而言：流型的判别Re≤2000时，流动为层流，此区称为层流区；Re≥

3、4000时，一般出现湍流，此区称为湍流区；2000

4、和变化规律。质量守恒、能量守恒、动量守恒1.4.1总质量衡算——连续性方程衡算范围：取管内壁截面1-1’与截面2-2’间的管段。衡算基准：1s对于连续稳定系统。11’22’m2m1图1管路系统的总质量衡算1.4.1.1稳定流动的物料平衡圆形管道：m1=m2m=V=uAu1A11=u2A22=常数(1)不可压缩性流体(=常数)连续性方程u1A1=u2A2=常数(2)稳流，质量流量不变，u=f(A,)稳流，不可压缩流体，u与A成反比1.4.1.2不稳定流动的物料平衡设：瞬时进入物料质量流量为Wi，瞬时输出物料质

5、量流量Wo，微分时间dτ内积累的物料量为dm，则有：说明：注意可压缩性流体及不可压缩性流体的区别；无论可压缩与否，均可采用可压缩性流体的连续性方程，即原始方程。m1=m2u1A11=u2A22=常数1.稳定流动过程流动系统的总能量衡算1)外部环境对流体提供的能量(对于1kg流体)①外功(We)—净功或有效功，J/kg；②热量(Qe)—获得的热量，J/kg；规定：外界提供给流体功，We为正；流体传递给外界功，We为负。1.4.2总能量衡算方程①内能U:J/kg②位能③动能2)流体在流动过程中本身所具有的能量(1kg流

6、体)④静压能(压强能)mkg：位能=mgZ，J1kg：位能=gZ，J/kgmkg：动能=mu2/2，J1kg：动能=u2/2，J/kgmkg-Vm3：,J1kg-m3：静压能,J/kg总能量衡算式衡算范围：1-1至2-2截面之间的管道和设备衡算基准：1kg不可压缩流体基准水平面：0-0平面依据:输入总能量=输出总能量3)总能量衡算2.机械能衡算式——柏努利方程热力学第一定律:—流体受热而引起体积膨胀所作的功，J/kg式中：—因流阻而损失的能量，J/kg1）流体稳定流动过程中的机械能衡算式总能量衡算式稳定流动的机械

7、能衡算式不可压缩流体：密度ρ为常数，即2）柏努利方程或于是，稳定流动的机械能衡算式可以改写成：(1)(2)若为理想流体(即),且没有外功加入时We=0，(2)式变为：(3)说明：理想流体，定态流动，无外功加入，任一截面上单位质量流体具有的总机械能相等，即各机械能之间可相互转化而其总量不变3）柏努利方程讨论①静止时：——静力学基本方程②对于可压缩流体（如气体）：，密度用平均值，即若③理想流体，稳态，无外功，位能+动能+静压能=常数（总机械能），各种形式的机械能可互相转换。各项机械能的单位皆为J/kg。④单位时间内输送机械

8、对流体所作的有效功称为有效功率，以Ne表示，即Ne=mWe=VρWe（J/s）。⑤柏努利方程式的几种形式其中：以单位质量流体为衡算基准；每一项称为单位质量机械能，如：单位质量流体的位能gz；单位为J/kg。以单位体积流体为衡算基准；单位为pa。分别为位压头，动压头，静压头、压头损失以单位重量流体为衡算基准；单位为m；He：输送设备