机械能衡算方程柏努利方程⑥流体的衡算基准不同PPT课件

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化工基础讲授者：张静1.

1流体稳定流动时的物料衡算2.

2葛洲坝水电站3.

3三峡水电站4.

4项目1流体流动与输送②揭示和研究流体流动的基本规律(柏努利方程和连续性方程)任务:①揭示和研究流体静态平衡规律(静力学基本方程式)④理论应用：管道设计与计算、阻力计算、压强和流量测定等③研究流体阻力及产生原因5.

5三、稳定流动系统的能量衡算与应用任务2流体输送常用流动原理（一）流体流动时的能量形式在化工生产中，解决流体输送问题的基本依据是柏努力方程，因此柏努力方程及其应用极为重要。根据对稳定流动系统能量衡算，即可得到柏努力方程。1．流体所具有的能量——机械能(1)位能位能是流体处于重力场中而具有的能量。单位质量流体的位能则为gz（J/kg）。位能是相对值，计算须规定一个基准水平面。6.

6(2)动能动能是流体具有一定速度流动而具有的能量。单位质量流体的动能为(J/kg)。(3)静压能静压能是由于流体具有一定的压力而具有的能量。单位质量流体的静压能为（J/kg）7.

72．系统与外界交换的能量（1）外加功单位质量流体从输送机械中所获得的能量称为外加功，用We表示，其单位为J/kg。外加功We是选择流体输送设备的重要数据，可用来确定输送设备的有效功率PePe=Weqm（2）损失能量单位质量流体流动时为克服阻力而损失的能量，用Σhf表示，其单位为J/kg。8.

8（二）流体稳定流动时的能量衡算——柏努利方程衡算范围：1-1面、2-2面与壁面所围成的封闭区域，设流体为不可压缩流体，ρ不变衡算基准：1kg质量的流体，0-0面为基准面若以0-0面为基准水平面，两个截面距基准水平面的垂直距离分别为z1、z2，两截面处的流速分别为u1、u2，两截面处的压力分别为p1、p2，流体在两截面处的密度为，单位质量流体从泵所获得的外加功为We，从截面1-1流到截面2-2的全部能量损失为Σhf。1.实际流体的柏努利方程9.

9流体入流体出z1z21122--------静力学方程流体静止时：理想流体流动时：＝0的流体实际流体流动时：w------机械能衡算方程（柏努利方程）动能J/kg位能J/kg静压能J/kg有效轴功率J/kg摩擦损失J/kg永远为正10.

102、特殊情况讨论：①当流体为理想流体(μ=0,∑hf=0)且无外加功加入系统(W=0)也称为柏努利方程——机械能守恒并相互转化即对于理想流体，在稳定流动系统中，流体在各截面上的机械能之和为一常数，即守恒。但各项不同形式的机械能不一定相等，彼此之间可以相互转化。11.

11②对于无外加功（W=0）的静止流体（∑hf=0及u=0）上式即为流体静止的基本方程。可见流体的静止平衡只是流体运动的一种特殊情况。12.

12——指单位质量流体所获得的有效功，而不是指机械本身输出的功。两者之间存在转化效率问题。④式中u是指管道中以截面为平均的流速。其大小实际上与管中的速度分布有关。③各项能量表示意义:——指截面上流体具有的能量——指两截面间沿程能量消耗,具有不可逆性输送设备的有效功率轴功率⑤对于可压缩流体，若上式仍可用于计算。但此时式中ρ=ρm=（ρ1+ρ2）/2，由此产生误差≤5%。属工程所允许的误差范围。13.

13外加压头静压头动压头位头压头损失机械能----可直接用于输送流体；可以相互转变；可以转变为热或流体的内能------机械能衡算方程（柏努利方程）⑥流体的衡算基准不同，有不同形式(J/Kg)(Pa)(m)14.

14②.两截面间流体连续，封闭（除进、出口处除外）注意:1.运用柏努利方程解题步骤:（1）作图:根据题意画出流动系统示意图，标明流动方向确定衡算范围（2）选择流体进、出系统的截面①截面须与流体流动方向垂直（3）所求未知量应在截面上或在两截面之间,且截面上的P,u,Z等有关物理量,除所求取的未知量外,都应该是已知或可通过其他关系计算出.（4）两截面上P,u,Z的与两截面间的∑hf都应相互对应一致（三）流体稳定流动时的能量衡算的应用15.

15(3)基准水平面的选取基准水平面可以任意选取，但必须与地面平行。为了计算方便，通常取基准水平面通过所选两个截面中的任一个截面，一般选低位，如截面与基准面垂直，则取基准水平面通过截面的中心，z值是指截面中心点与基准水平面间的垂直距离。(4)单位必须统一两截面的压力除要求单位一致外，还要求表示方法一致，应为绝对压力，但由于式中所反映的是压力差，因此压力也可以同时用表压力。6．解题步骤(1)作图与选截面；(2)选取基准水平面；(3)列方程，寻找已知条件，求解。

163、选取基准水平面。注意:1.水平面与地面平行2.尽可能选已使问题简化的水平面为计算基准水平管:选管中心线地面容器液面4计量单位要求一致。推荐采用SI制，使结果简化。5、关于阻力讨论的问题,后面详述17.

172.Bernoulli方程的应用1)确定管道中流体的流量2)确定设备间的相对位置3)确定输送设备的有效功率4)确定管路中流体的压强对非等截面管道,要结合连续性方程求解,这是这类问题处理的普遍方法。轴功率非静止状态。注:PA外≠PA内≠PB内原因:故:PA外>PA内>PB内18.

18例1轴功的计算已知管道尺寸为1144mm，流量为85m3/h，水在管路中流动时的总摩擦损失为10J/kg（不包括出口阻力损失），喷头处压力较塔内压力高20kPa，水从塔中流入下水道的摩擦损失可忽略不计。求泵的有效轴功率。气体气体1m1m5m0.2m114433废水池洗涤塔泵2219.

19气体气体1m1m5m114433废水池洗涤塔泵220.2m20.

20在线测试1.某塔高30m，进行水压试验时，离塔底10m高处的压力表的读数为500kPa，（塔外大气压强为100kPa）。那么塔顶处水的压强（）。A、403.8KPaB、698.1KPaC、600KPaD、无法确定2.应用柏努利方程式计算时，使用压强为。A、表压B、绝压C、表压、绝压均可，但必须一致D、表压、绝压均可3、流动流体所具有的机械能不包括（）A、位能B、动能C、静压能D、内能21.

21课堂小结1、流体流动的能量形式；2、稳定流动系统的能量衡算------柏努利方程；3、能量衡算的应用。22.

22布置作业1、简述流体流动的能量形式；2、简述能量衡算应用的注意事项。23.