機械能衡算精品課件

1、機械能衡算第1頁，共19頁，2022年，5月20日，3點17分，星期四第2頁，共19頁，2022年，5月20日，3點17分，星期四水塔多麼高？泵功率？管道粗細幾何？核心問題第3頁，共19頁，2022年，5月20日，3點17分，星期四能位 Energy potential 4水往低處流流動是流體趨于平衡的自發(fā)行為第4頁，共19頁，2022年，5月20日，3點17分，星期四過程的對比平衡判定和速率計算是過程科學的核心問題第5頁，共19頁，2022年，5月20日，3點17分，星期四有關(guān)流體流動的概念流量（自學：概念理解、量綱）體積流量質(zhì)量流量流體速度（自學：概念理解、量綱）流速質(zhì)量流速速度的平均含義

2、流動的穩(wěn)定性(定態(tài)與非定態(tài)流動) 流動系統(tǒng)中的任一截面上的物性或流動參數(shù)，像密度、速度、壓力等，如不隨時間變化，該過程為穩(wěn)定流動。如果這些量隨時間變化，則為非穩(wěn)態(tài)過程。 一穩(wěn)定流動系統(tǒng)內(nèi)部物性或流動參數(shù)可能隨位置變化(如因截面大小不同)，但其在任一點(或截面)處均不隨時間變化。6第6頁，共19頁，2022年，5月20日，3點17分，星期四流動體系的物料衡算7第7頁，共19頁，2022年，5月20日，3點17分，星期四流動體系的能量衡算衡算范圍：兩截面之間兩截面與流體流向正交；兩截面間無流體流入、流出系統(tǒng)兩截面間可以有機械功we(如通過泵、風機等加入系統(tǒng)，或通過水力機械輸出）兩截面間可以有熱量q

3、e(如通過加熱器加入系統(tǒng)，或通過冷卻器輸出）衡算基準：單位質(zhì)量流體穩(wěn)態(tài)流動體系衡算關(guān)系輸入系統(tǒng)總能量輸出系統(tǒng)總能量 E1+ We + Qe =E2 E= we + qe8第8頁，共19頁，2022年，5月20日，3點17分，星期四流體的能量形式總能量衡算內(nèi)能：溫度，U=mcpT，J/kg cpT 動能：速度， E=mu2/2， J/kg (u2/2)位能：提升高度， E=mgh，J/kg gh壓力能 E=mp/=pV單位質(zhì)量的壓力能：p/=pv單位質(zhì)量穩(wěn)態(tài)流體的總能量衡算u+ (u2/2)+ (pv)+g z=we + qe9推演理解應用掌握分析第9頁，共19頁，2022年，5月20日，3點1

4、7分，星期四機械能衡算形式(u2/2)+ (pv)+g z=we -wf不可壓縮流體： (u2/2)+ pv+g z=we -wf壓頭表達形式：靜壓頭（壓頭）、動壓頭（速度頭）、位壓頭（位頭）有效壓頭、壓頭損失不可壓縮理想 流體、無外功輸入（Bernoulli方程）靜力學方程是零速度特例：he= we /ghf= wf /g10第10頁，共19頁，2022年，5月20日，3點17分，星期四第11頁，共19頁，2022年，5月20日，3點17分，星期四第12頁，共19頁，2022年，5月20日，3點17分，星期四如圖所示裝置，若閥門開度減小則閥門前后兩根測壓管中的水面如何變化?原因何在？13思考

5、題理想流體實際流體第13頁，共19頁，2022年，5月20日，3點17分，星期四機械能衡算討論對于無外功輸入的理想流動系統(tǒng)，任一截面上的總壓頭為常數(shù)(機械能守恒)。流體系統(tǒng)中的機械能轉(zhuǎn)化，可以轉(zhuǎn)述為壓頭的轉(zhuǎn)化。結(jié)果相同，但應注意單位不同。各機械能項（靜壓頭、動壓頭、位壓頭）指示流道某一截面的值，而外功與機械能損耗指整個流動系統(tǒng)內(nèi)的值。he、 hf 的值為正，該項在實際流體流動問題中具有重要意義，其詳細描述與流體流動系統(tǒng)的內(nèi)部細節(jié)緊密相關(guān)，在下面課程中將進行討論。各機械能項與外功的轉(zhuǎn)化是可逆的；各機械能項在流動過程中可損耗，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是不可逆轉(zhuǎn)化。14實際機械能第14頁，共19頁，2022年，

6、5月20日，3點17分，星期四在圖所示管線A點接一u形壓差計，指示液為水。管內(nèi)流體密度為800kg/m3，當閥門全關(guān)時，讀數(shù)R為300mm，閥門開啟后，讀數(shù)R為l00mm。假設管內(nèi)流體視為理想流體，管內(nèi)流速為多少?(1.72m/s)思考題第15頁，共19頁，2022年，5月20日，3點17分，星期四機械能衡算解題要點對所討論問題劃出流程草圖，并將有關(guān)數(shù)據(jù)標在圖中相應的位置上選擇衡算截面，以明確衡算范圍。其原則是：截面上已知數(shù)多；待求未知數(shù)在某一截面上；截面選于管路中均勻管段，流體連續(xù)；最好按流體流向確定截面順序確定位能基準面，這可視計算方便而定，與水平面垂直的截面可取截面的中心線式中單位應一致，壓強單位取表壓、絕壓均可，但要統(tǒng)一，即p1、p2的單位、基準要一致機械能衡算（ Bernoulli方程）有多種形式，各項的單位相應不同，可以是m、J/kg、Pa16第16頁，共19頁，2022年，5月20日，3點17分，星期四如何考慮本章的核心問題？第17頁，共19頁，2022年，5月20日，3點17分，星期四機械能衡算方程可以告訴我們水塔高度（設計）輸送