流体流动与输送（课件）

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1、第三章流体流动过程及流体输送设备流体的基本性质流体流动的基本规律流体压力和流量的测量管内流体流动的阻力流体输送设备研究流体的流动与输送要解决以下问题流体输送所需管径尺寸的选择输送流体所需能量和设备的确定流体性能参数的测量和控制研究流体的流动形态了解流体输送设备的工作原理和操作性能3.1流体的基本性质1.密度:单位体积流体所具有的质量称为流体的密度.2.比体积:单位质量流体所具有的体积3.压力:流体垂直作用于单位面积上的力(1)绝对压力：以绝对零压为起点而计量（2）表压：以大气压力为基准而计量的压力。＞大气压为表

2、压＜大气压为真空度表压=绝对压力-大气压力真空度=大气压力-绝对压力4.流量和流速（1）流量：单位时间内流体经过管道任一截面的流体的量。若用流体的体积量来表示，称为体积流量。（2）流速：单位时间内，流体在管道内沿流动方向所流过的距离。用u表示u=qv/SS：与流体流动方向相垂直的管道截面积5.粘度：衡量流体粘性大小的物理量。牛顿粘性定律式中：μ——流体的粘度，Pa.s（N.s/m2）;——法向速度梯度，1/s。牛顿粘性定律（3）牛顿粘性定律式中：μ——流体的粘度，Pa.s（N.s/m2）;——法向速度梯度，1/

3、s。3.2流体流动的基本规律1、定态流动和非定态流动2、流体定态流动过程的物料衡算（连续性方程）3、流体定态流动过程的能量衡算（柏努力方程）4、流体流动规律的应用举例1、定态流动和非定态流动定态流动：流速、压力、密度等物理量不随时间而改变非定态流动：流速、压力、密度等物理量中任意一项随时间而改变2、流体定态流动过程的物料衡算当流体在流动系统中作定态流动时，根据质量作用定律，在没有物料累积和泄漏的情况下，单位时间内通过流动系统任一截面的流体的质量应相等。qm,1=qm,23、流体定态流动过程的能量衡算一、柏努利方程

4、式的建立流体作稳定流动时，有四种能量可能发生变化。即位能动能机械能静压能内能能量之间是可以互相转化的，内能与机械能之间也是如此。为了使问题简化，我们首先建立理想液体的柏式。理想液体的特点：（1）绝对不可压缩（比容不随压强P而变）（2）完全没有粘性（无内摩擦力，即没有机械能向内能的转化，即T不变）（3）流动时无阻力。理想流体流动时，只有机械能之间的转化，而无内能的增减。对于稳定流动，每mkg流体经截面1—1’进入系统内，必有mkg流体经截面2—2’离开这个系统。∴，以mkg流体作为衡算的基准。1、位能流体受重力的作

5、用，在不同的高度具有不同的位能。它是个相对值。位能=mgZ单位：mgZ=kg×m/s2×m=Nm=J∴，mgZ流体在截面1—1’，2—2’所具有的位能分别为：mgZ1,mgZ22、动能流体流动时所具有的能量。动能=这一能量相当于将mkg流体从速度为零加速到速度为所做的功。单位：=kg×m2/s2=Nm=Jmkg流体在截面1—1’，2—2’处所具有的动能分别为：，mkg流体在截面1—1’，2—2’处所具有的动能分别为：mu12，mu223、静压能（流动功）在静止或流动的流体内部任一处都有一定的静压强。如mkg流体，

6、体积为V[m3]，通过截面1—1’，把该流体推进此截面所需的作用力=P1S1。流体通过此截面所走的距离=，流体带入系统的静压能=单位：同理：2—2’截面处流体所具有的静压能为P2V2。根据能量守恒与转化定律，两截面所具有的总机械能相等，两边除以m，V=V1=V2[J/kg]（1）两边除以g，[米液柱]（2）二、柏式的引申实际流体有粘性，所以在流动时有摩擦阻力产生，其数值的大小视流体的性质流动的状况管壁的粗糙程度而定。有外加流体输送机械对流体作功。所以，实际流体的柏努利方程式变为：[m](3)流体输送所需功率是指：

7、单位时间耗用的能量，实际功率式中：Ne－理论功率－输送设备的效率工程上将每kg流体所具有的各种形式的能量统称为压头，如Z：位压头（简称位头）：动压头，又称速度头。：静压头He：输送设备对流体所提供的能量，又称有效压头。Hf：因阻力所消耗的能量，又称压头损失。压头—可以互相转化，是某一截面的能量。压头损失—为沿程的压头损失，不是某一截面的。压头一经损失掉，就不能变回系统里任何一种形式的压头。三、柏努利的讨论1、方程使用条件：连续系统，稳定流动，不可压缩性流体。2、对于气体，当压强变化时，公式仍适用，其结果是足够准确

8、的。计算时只需将气体的密度用平均密度代替，即。3、对于静止流体，u=0，He=0，Hf=0，则（3）式变为4、对于实际流体的流动，，它有压头损失。5、对于不稳定流动，在任一瞬间柏式方程仍能成立。四、应用柏式解题要点（一）、画示意图，标明流动方向（二）、选截面取截面是为了确定能量的衡算范围。1、需求取的未知量必须在截面上或两截面间。2、流动方向与截面相垂直。3、以上游为1—