(5,6)1.3 连续性方程 伯努利方程及其应用.ppt

《(5,6)1.3 连续性方程 伯努利方程及其应用.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、化工原理2016年3月第一章流体流动1.1概述1.2静力学基本方程1.3流体流动的基本方程1.4流体流动现象1.5流体在管内的流动阻力1.6管路计算1.7流量测量2第一章流体流动概述研究流体流动过程中流速、压强和安装高度等能量损失和对流体提供能量化学工程重要问题流体在管内流动一维流动第一章流体流动1.3流体流动的基本方程1.3.1流量与流速1.3.2定态流动与非定态流动1.3.3连续性方程式1.3.4能量衡算方程式1.3.5伯努利方程式的应用一、流量与流速1、流量单位时间内流过管道任一截面的流体量，称为流量。体积流量VS；单位为：m3/s。质量流量WS；单位：kg/s。体积

2、流量和质量流量的关系是：流量与流速的关系为：质量流速：单位时间内流体流过管道单位面积的质量用G表示，单位为kg/(m2.s)。单位时间内流体在流动方向上流过的距离，称为流速u。单位为：m/s。2、流速一、流量与流速二、定态流动与非定态流动流动系统定态流动流动系统中流体的流速、压强、密度等有关物理量仅随位置而改变，而不随时间而改变非定态流动上述物理量不仅随位置而且随时间变化的流动。示意图二、定态流动与非定态流动二、定态流动与非定态流动三、连续性方程依据：物料衡算条件：定态流动系统推导：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对于连续定态系统：三、连

3、续性方程如果把这一关系推广到管路系统的任一截面，有：若流体为不可压缩流体——一维定态流动的连续性方程表明：在定态流动系统中，流量一定时，管路各截面上流速的变化规律三、连续性方程（1）对于圆形管道，管径计算式表明：当体积流量VS一定时，管内流体的流速与管道直径的平方成反比。推论：——管道直径的计算式思考：生产实际中，管道直径应如何确定？四、能量衡算方程式1、流体流动的总能量衡算能量种类机械能、内能电能、核能等在流动体系中主要表现机械能内能（热）动能位能压力能(功)特点相互转变不能直接转变成输送流体的机械能要寻求一个过程中所发生各种形式能量之间的转化关系需要进行能量衡算相互转变

4、特点遵循能量守恒定律1、流体流动的总能量衡算1）流体本身具有的能量单位质量流体的内能以U表示，单位J/kg。①内能：条件：定态流动物质内部能量的总和称为内能。质量为m流体的位能单位质量流体的位能流体因处于重力场内而具有的能量。②位能：流体以一定的流速流动而具有的能量。③动能：质量为m，流速为u的流体所具有的动能单位质量流体所具有的动能1、流体流动的总能量衡算④静压能（流动功）通过某截面的流体具有的用于克服压力功的能量1、流体流动的总能量衡算流体在截面处所具有的压力流体通过截面所走的距离为流体通过截面的静压能单位质量流体所具有的静压能单位质量流体本身所具有的总能量为：1、流体

5、流动的总能量衡算单位质量流体通过划定体积的过程中所吸的热为qe(J/kg)；质量为m的流体所吸的热=mqe[J]。当流体吸热时qe为正，流体放热时qe为负。①热：2）系统与外界交换的能量1、流体流动的总能量衡算单位质量流体通过划定体积的过程中接受的功为：We(J/kg)质量为m的流体所接受的功=mWe(J)②功：流体接受外功时，We为正，向外界做功时,We为负。1、流体流动的总能量衡算流体本身所具有能量以及热和功就是流动系统的总能量。3）总能量衡算衡算范围：截面1-1’和截面2-2’间的管道和设备。衡算基准：1kg流体。设1-1’截面的流体流速为u1，压强为P1，截面积为A

6、1，比容为v1；截面2-2’的流体流速为u2，压强为P2，截面积为A2，比容为v2。取o-o’为基准水平面，截面1-1’和截面2-2’中心与基准水平面的距离为Z1，Z2。1、流体流动的总能量衡算对于定态流动系统：∑输入能量=∑输出能量——定态流动过程的总能量衡算式1、流体流动的总能量衡算2、流动系统的机械能衡算式——柏努利方程流体与环境所交换的热阻力损失：机械能转换成热能，不能用于流体输送条件：定态流动1）流动系统的机械能衡算式代入上式得：——流体在定态流动过程中的机械能衡算式2、流动系统的机械能衡算式——柏努利方程2）柏努利方程（Bernalli）条件：定态流动不可压缩代

7、入：2、流动系统的机械能衡算式——柏努利方程对于理想流体，当没有外功加入时We=0——柏努利方程2、流动系统的机械能衡算式——柏努利方程3、柏努利方程式的讨论即：上游截面处的总机械能大于下游截面处的总机械能。1）对理想流体无外功加入即：1kg理想流体在没外功加入时，各截面上的总机械能相等，但各种形式的机械能却不一定相等，可以相互转换。2）实际流体无外功加入流体在管道流动时的压力变化规律3、柏努利方程式的讨论3）式中各项的物理意义We和Σhf：We：输送设备对单位质量流体所做的有效功，Ne：单位时间输送设备对流体所做