第一章 流体流动2

《第一章 流体流动2》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、§3流体动力学本节思考题1.流体的体积流量、质量流量、流速（平均流速）及质量流速的定义及相互关系。2.什么是连续性方程式，说明其物理意义及应用。3.掌握理想流体和实际流体的柏努利方程式，说明各项单位及物理意义。4.应用柏努利方程式时，应注意哪些问题？如何选取基准面和截面？5.应用柏努利方程式可以解决哪些问题？§3流体动力学一、概述1.流量(1)体积流量：单位时间内流体流过管路任一截面积的体积，以V表示，单位：m3/s或m3/h。(2)质量流量：单位时间内流体流过管路任一截面积的质量，以W表示，单位：kg/s或kg/h。体积流量与质量流量的关系：W=Vρ2.流速(

2、2)质量流速:单位时间内流体流过管路单位截面积的质量，以G表示，单位：kg/(m2·s)。(1)平均流速：单位时间内流体在流动方向上流过的距离，以u表示，单位：m/s。工程上u=V/A3.管径的估算:选定流速u计算d圆整（规格化，取标准管径）一般：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：4.稳定流动与不稳定流动1）稳定流动：若与流动有关的各参数只随位置变化，不随时间变化，为稳定流动，如图（打开进水管1）所示。2）不稳定流动：若与流动有关的各参数不仅随位置变化，而且随时间变化，为不稳定流动，如图（关闭进水管1）所示。二、物料衡

3、算——连续性方程1.稳定流动的物料平衡W1=W2u1A1ρ1=u2A2ρ2不可压缩流体由于ρ为常数，则有u1A1=u2A2对内径为d的圆形管路，存在连续性方程⒉不稳定流动的物料平衡：设瞬时进入、输出物料质量流量分别为Wi、Wo，微分时间dτ内积累的物料量为dm，则有：说明：要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：W1=W2或：u1A1ρ1=u2A2ρ2三、机械能衡算-柏努力方程式(1)位能：质量为m的流体距基准水平面高度为Z时的位能为mgZ。单位为J。(2)动能：质量为m，流速为u的流体所具有的动能

4、为单位为J。1.流动的流体所具有的机械能比位能：单位质量的流体距基准水平面高度为Z时的位能，称为比位能。比位能大小为gZ。单位为J/kg。比动能：单位质量流速为u的流体所具有的动能称为比动能，比动能大小为单位为J/kg。三、机械能衡算-柏努力方程式(3)压力能(静压能)：静压能单位比静压能：单位质量的流体所具有的静压能称为～比静压能大小为PV/m=P/ρ,单位为J/kg。质量为m,体积为V,压力为P的流体具有的静压能为:三、机械能衡算-柏努力方程式(4)外功：由流体输送设备(泵或压缩机等)向流体作功,流体便获得了相应的机械能，称为外功或有效功。单位质量(1kg)

5、流体所获得的外加机械能，以We表示，单位为J/kg。(5)能量损失:由于流体具有粘性，在流动时存在着内摩擦力，便会产生流动阻力，因而为克服流动阻力就必然会消耗一部分机械能。把克服流动阻力而消耗的机械能称为能量损失。对单位质量(1kg)流体在衡算范围内流动时的能量损失称为比能损失，以hf表示，单位为J/kg。在截面1-1´和截面2-2´之间对单位质量流体作机械能衡算为：三、机械能衡算-柏努力方程式输入的机械能为：输出的机械能为：2.机械能衡算-柏努力方程式输入的机械能=输出的机械能或对不可压缩的理想流体且无外功加入，上式变为：——柏努利方程式——柏努利方程式三、机

6、械能衡算-柏努力方程式——柏努利方程式对不可压缩的真实流体且有外功输入，则3.柏努利方程式的分析与讨论(1)柏努利方程式的几种形式。其中3.柏努利方程式的分析与讨论(2)对于无外功加入的实际流体的流动管路，流体总是由总比能大的截面流向总比能小的截面。(3)流体的静止状态是其流动状态的一种特殊形式。系统无外功加入，we=0,∑hf=0，则(4)单位时间内输送机械对流体所作的有效功称为有效功率，以Ne表示，即Ne=weW=weVρ(5)对于气体，若两截面(p1-p2)/p1≤20%时，柏努利方程式仍适用，只是将其中的密度用平均密度代替。3.柏努利方程式的分析与讨论4

7、.柏努利方程式的应用(3)管路计算(1)总比能和流向判断(2)计算流体输送机械的功率例1-10如附图所示，用泵将油品从油罐输送到某蒸馏塔作为进料。油罐通大气，其内油面维持恒定。基准面到油罐内液面、泵出口和进料管口中心线的高度分别为4、0.4和12m。从油罐至泵和从泵至进料管口的能量损失分别为10和200J/kg，油的输送管直径为Φ108×4mm，塔进料处的压力为2.5kgf/cm2(表压)，在操作条件下油的密度为900kg/m3。要求油的进料流量为2.6×104kg/h。试求：(1)泵的有效压头He(m)和有效功率Ne(KW)(2)泵的出口处压力(kgf/cm2

8、)。例题通大气塔11’2