化工原理1.2流體動(dòng)力學(xué)ppt課件

1、1.2 流體動(dòng)力學(xué)流體動(dòng)力學(xué) 1. 體積流量體積流量 單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道恣意截面的流體體積。單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道恣意截面的流體體積。 qVm3/s或或m3/h2.質(zhì)量流量質(zhì)量流量 單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道恣意截面的流體質(zhì)量。單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道恣意截面的流體質(zhì)量。 qmkg/s或或kg/h。 Vmqq 二者關(guān)系：二者關(guān)系：一、流量一、流量1.2.1 流體的流量與流速流體的流量與流速二、流速二、流速2. 2. 質(zhì)量流速質(zhì)量流速 單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道單位截面積的流體質(zhì)量。單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道單位截面積的流體質(zhì)量。 流速流速 平均流速平均流速 單位時(shí)間內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)方向上所流經(jīng)的間隔。單位時(shí)間內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)方

2、向上所流經(jīng)的間隔。 AquV kg/m2s流量與流速的關(guān)系：流量與流速的關(guān)系： m/s uAqAqGVm GAuAqqVm 1.2.2 定態(tài)流動(dòng)與非定態(tài)流動(dòng)定態(tài)流動(dòng)：各截面上的溫度、壓力、流速等物理量定態(tài)流動(dòng)：各截面上的溫度、壓力、流速等物理量?jī)H隨位置變化，而不隨時(shí)間變化；僅隨位置變化，而不隨時(shí)間變化； 非定態(tài)流動(dòng)：流體在各截面上的有關(guān)物理量既隨位非定態(tài)流動(dòng)：流體在各截面上的有關(guān)物理量既隨位置變化，也隨時(shí)間變化。置變化，也隨時(shí)間變化。),(,zyxfupT ),(, zyxfupT 1.2.3 定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量衡算定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量衡算 延續(xù)性方程延續(xù)性方程 對(duì)于定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)，在對(duì)于定態(tài)流動(dòng)

3、系統(tǒng)，在管路中流體沒有添加和漏失管路中流體沒有添加和漏失的情況下：的情況下： 21mmqq 222111AuAu 推行至恣意截面推行至恣意截面 常常數(shù)數(shù) uAAuAuqm 222111延續(xù)性方程延續(xù)性方程1122常常數(shù)數(shù) uAAuAuqV2211不可緊縮性流體，不可緊縮性流體，.Const 圓形管道圓形管道 ：2121221 ddAAuu 即不可緊縮流體在管路中恣意截面的流速與即不可緊縮流體在管路中恣意截面的流速與管內(nèi)徑的平方成反比管內(nèi)徑的平方成反比 。1.2.4 定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能衡算定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能衡算 柏努利方程柏努利方程 一、理想流體的機(jī)械能衡算一、理想流體的機(jī)械能衡算p 2 ,

4、 u2p 1 , u1z1z211 22 00 衡算范圍：衡算范圍： 1-1、2-2截面以及管截面以及管內(nèi)壁所圍成的空間內(nèi)壁所圍成的空間衡算基準(zhǔn)：衡算基準(zhǔn)：1kg流體流體基準(zhǔn)面：基準(zhǔn)面：0-0程度面程度面1內(nèi)能內(nèi)能 儲(chǔ)存于物質(zhì)內(nèi)部的能量。儲(chǔ)存于物質(zhì)內(nèi)部的能量。 1kg流體具有的內(nèi)能為流體具有的內(nèi)能為UJ/kg。2位能位能 流體受重力作用在不同高度所具有的能量。流體受重力作用在不同高度所具有的能量。 1kg的流體所具有的位能為的流體所具有的位能為zgJ/kg。 3動(dòng)能動(dòng)能 1kg的流體所具有的動(dòng)能為的流體所具有的動(dòng)能為 (J/kg) 221u4 4靜壓能靜壓能 靜壓能靜壓能= = pVAVpAF

5、l 1kg的流體所具有的靜壓能為的流體所具有的靜壓能為 pmpV (J/kg)lAV 222212112121pugzpugz 1柏努利方程式 22222112112121 pugzpugz 不可緊縮性流體，不可緊縮性流體，.Const 式式1為以單位質(zhì)量流體為基準(zhǔn)的機(jī)械能衡為以單位質(zhì)量流體為基準(zhǔn)的機(jī)械能衡算式，各項(xiàng)單位均為算式，各項(xiàng)單位均為J/kg。根據(jù)能量守恒原那么，必根據(jù)能量守恒原那么，必有有 gpugzgpugz 222212112121 將將(1)(1)式各項(xiàng)同除重力加速度式各項(xiàng)同除重力加速度g :g :2式中各項(xiàng)單位為式中各項(xiàng)單位為mNJN/kgJ/kg 式式2即為以分量流體為基準(zhǔn)

6、的機(jī)械能衡算式。即為以分量流體為基準(zhǔn)的機(jī)械能衡算式。z 位壓頭位壓頭gu22動(dòng)壓頭動(dòng)壓頭gp 靜壓頭靜壓頭總壓頭總壓頭二、實(shí)踐流體的機(jī)械能衡算二、實(shí)踐流體的機(jī)械能衡算qeWep2,u2, 2p1,u1, 1221100z2z12外功外功(有效功有效功) 1kg流體從流體保送機(jī)械所獲得的能量為流體從流體保送機(jī)械所獲得的能量為We (J/kg)。1能量損失。能量損失。設(shè)設(shè)1kg流體損失的能量為流體損失的能量為WfJ/kg。 feWpugzWpugz 222212112121fehgpugzHgpugz 22221211212134或或gWHee gWhff 其中其中He外加壓頭或有效壓頭，外加壓頭

7、或有效壓頭，m;hf壓頭損失，壓頭損失，m。三、三、 柏努利方程的討論柏努利方程的討論 1 1假設(shè)流體處于靜止，假設(shè)流體處于靜止，u=0u=0，Wf=0Wf=0，We=0We=0，那，那么柏努利方程變?yōu)槊窗嘏匠套優(yōu)?闡明柏努利方程即表示流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，也表闡明柏努利方程即表示流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，也表示流體靜止形狀的規(guī)律示流體靜止形狀的規(guī)律 。 2211pgzpgz 2理想流體在流動(dòng)過程中恣意截面上總機(jī)械能、理想流體在流動(dòng)過程中恣意截面上總機(jī)械能、總壓頭為常數(shù)，即總壓頭為常數(shù)，即Const.212 puzgConst.212 gpugz gu221gu222gp1gp2Hz2210 We、Wf

8、在兩截面間單位質(zhì)量流體獲得在兩截面間單位質(zhì)量流體獲得或耗費(fèi)的能量?；蚝馁M(fèi)的能量。3zg、 、 某截面上單位質(zhì)量流體所某截面上單位質(zhì)量流體所具有的位能、動(dòng)能和靜壓能具有的位能、動(dòng)能和靜壓能 ； p221u有效功率有效功率 ：eeWqPm 軸功率軸功率 ： ePP 4柏努利方程式適用于不可緊縮性流體。柏努利方程式適用于不可緊縮性流體。 對(duì)于可緊縮性流體，當(dāng)對(duì)于可緊縮性流體，當(dāng) 時(shí)，仍可時(shí)，仍可用該方程計(jì)算，但式中的密度用該方程計(jì)算，但式中的密度應(yīng)以兩截面的平均應(yīng)以兩截面的平均密度密度m替代。替代。%20121 ppp四、柏努利方程的運(yùn)用四、柏努利方程的運(yùn)用 管內(nèi)流體的流量；管內(nèi)流體的流量； 保送設(shè)

9、備的功率；保送設(shè)備的功率； 管路中流體的壓力；管路中流體的壓力； 容器間的相對(duì)位置等。容器間的相對(duì)位置等。利用柏努利方程與延續(xù)性方程，可以確定：利用柏努利方程與延續(xù)性方程，可以確定：1根據(jù)題意畫出流動(dòng)系統(tǒng)的表示圖，標(biāo)明流體的根據(jù)題意畫出流動(dòng)系統(tǒng)的表示圖，標(biāo)明流體的流動(dòng)方向，定出上、下游截面，明確流動(dòng)系統(tǒng)的衡流動(dòng)方向，定出上、下游截面，明確流動(dòng)系統(tǒng)的衡算范圍算范圍 ；2位能基準(zhǔn)面的選取位能基準(zhǔn)面的選取 必需與地面平行；必需與地面平行； 宜于選取兩截面中位置較低的截面；宜于選取兩截面中位置較低的截面； 假設(shè)截面不是程度面，而是垂直于地面，那么基準(zhǔn)假設(shè)截面不是程度面，而是垂直于地面，那么基準(zhǔn)面應(yīng)選過管中心線的程度面。面應(yīng)選過管中心線的程度面。 4各物理量的單位應(yīng)堅(jiān)持一致，壓力表示方法也各物理量的