化工原理-1.2管内流体流动的基本方程.ppt

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1、1第二节管内流体流动的基本方程1.体积流量单位时间内流经管道任意截面的流体体积。qV——m3/s或m3/h2.质量流量单位时间内流经管道任意截面的流体质量。qm——kg/s或kg/h。二者关系：（一）流量一、流量与流速2（二）流速2.质量流速单位时间内流经管道单位截面积的流体质量。平均流速（流速）单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。kg/（m2·s）流量与流速的关系：m/s3对于圆形管道：流量qV一般由生产任务决定。流速选择：3.管路直径的估算↑→d↓→设备费用↓流动阻力↑→动力消耗↑→操作费↑均衡考虑

2、uu适宜费用总费用设备费操作费4二、稳态流动与非稳态流动稳态流动：各截面上的温度、压力、流速等物理量仅随位置变化，而不随时间变化；非稳态流动：流体在各截面上的有关物理量既随位置变化，也随时间变化。5三、连续性方程式对于稳态流动系统，在管路中流体没有增加和漏失的情况下：推广至任意截面——连续性方程式11226不可压缩性流体，圆形管道：即不可压缩流体在管路中任意截面的流速与管内径的平方成反比。7四、伯努利方程式（一）伯努利方程式dxpA(p+dp)Agdmdz在x方向上对微元段受力分析：1、两端面所受压力分别

3、为及2、重力的分量故合力为8动量变化率动量原理——伯努利方程式不可压缩性流体，（1）9（二）伯努利方程式的物理意义——单位质量流体所具有的位能，J/kg；——单位质量流体所具有的静压能，J/kg；——单位质量流体所具有的动能，J/kg。各项意义：10将(1)式各项同除重力加速度g:（2）式中各项单位为z——位压头——动压头——静压头总压头11式（1）为以单位质量流体为基准的机械能衡算式，式（2）为以重量流体为基准的机械能衡算式，表明理想流体在流动过程中任意截面上总机械能、总压头为常数，三种能量形式可以相互转换。

4、12Hz221013五、实际流体的机械能衡算式（一）实际流体机械能衡算式142、外加功（外加压头）1kg流体从流体输送机械所获得的能量为W(J/kg)。1、能量损失（压头损失）设1kg流体损失的能量为Σhf（J/kg）。（3）（4）或——伯努利方程式15其中He——外加压头或有效压头，m;Σhf——压头损失，m。3、伯努利方程的讨论（1）若流体处于静止，u=0，Σhf=0，W=0，则柏努利方程变为说明柏努利方程即表示流体的运动规律，也表示流体静止状态的规律。16W、Σhf——在两截面间单位质量流体获得或消耗的能

5、量。（2）zg、、——某截面上单位质量流体所具有的位能、动能和静压能；有效功率：轴功率：17（3）伯努利方程式适用于不可压缩性流体。对于可压缩性流体，当时，仍可用该方程计算，但式中的密度ρ应以两截面的平均密度ρm代替。18（三）伯努利方程的应用管内流体的流量；输送设备的功率；管路中流体的压力；容器间的相对位置等。1、利用伯努利方程与连续性方程可以确定：19（1）根据题意画出流动系统的示意图，标明流体的流动方向，定出上、下游截面，明确流动系统的衡算范围；（2）位能基准面的选取必须与地面平行；宜于选取两截面中位置较

6、低的截面；若截面不是水平面，而是垂直于地面，则基准面应选过管中心线的水平面。2、伯努利方程应用的注意事项：20（4）各物理量的单位应保持一致，压力表示方法也应一致，即同为绝压或同为表压。（3）截面的选取与流体的流动方向相垂直；两截面间流体应是定态连续流动；截面宜选在已知量多、计算方便处。