化工原理第一章第二节.pptVIP

第一章

流体流动一、流量与流速二、定态流动与非定态流动三、连续性方程式四、能量衡算方程式五、柏努利方程式的应用一、流量与流速二、定态流动与非定态流动三、连续性方程四、能量衡算方程式1、流体流动的总能量衡算五、柏努利方程式的应用1、应用柏努利方程的注意事项1）作图并确定衡算范围根据题意画出流动系统的示意图，并指明流体的流动方向，定出上下游截面。2）截面的截取两截面都应与流动方向垂直两截面间的流体必须是连续的所求的未知量应在两截面上或两截面之间由连续性方程∵A1A2,We=0，∴u1u2,可忽略，u1≈0。将上列数值代入柏努利方程式，并整理得：3）确定输送设备的有效功率例：如图所示，用泵将河水打入洗涤塔中，喷淋下来后流入下水道，已知道管道内径均为0.1m，流量为84.82m3/h，水在塔前管路中流动的总摩擦损失(从管口至喷头的阻力忽略不计)为10J/kg，喷头处的压强较塔内压强高0.02MPa，水从塔中流到下水道的阻力损失可忽略不计，泵的效率为65%，求泵所需的功率。分析：求NN=WeWs/η求We柏努利方程P2=?塔内压强整体流动非连续截面的选取？解：取塔内水面为截面3-3’，下水道截面为截面4-4’，取地平面为基准水平面，在3-3’和4-4’间列柏努利方程：式中：将已知数据代入柏努利方程式得：计算塔前管路，取河水表面为1-1’截面，喷头内侧为2-2’截面，在1-1’和2-2’截面间列柏努利方程。式中：将已知数据代入柏努利方程式4)管道内流体的内压强及压强计的指示例1：如图，一管路由两部分组成，一部分管内径为40mm，另一部分管内径为80mm，流体为水。在管路中的流量为13.57m3/h，两部分管上均有一测压点，测压管之间连一个倒U型管压差计，其间充以一定量的空气。若两测压点所在截面间的摩擦损失为260mm水柱。求倒U型管压差计中水柱的高度差R为多少为mm?式中：z1=0，z2=0分析：求R1、2两点间的压强差柏努利方程式解：取两测压点处分别为截面1-1’和截面2-2’，管道中心线为基准水平面。在截面1-1’和截面2-2’间列单位重量流体的柏努利方程。u已知代入柏努利方程式：因倒U型管中为空气，若不计空气质量，p3=p4=p3例2：水在本题附图所示虹吸管内作定态流动，管路直径没有变化，水流经管路的能量损失可以忽略不计，计算管内截面2-2’,3-3’,4-4’和5-5’处的压强，大气压强为760mmHg，图中尺寸均以mm计。分析：求p求u柏努利方程某截面的总机械能求各截面p理想流体22’**第二节

流体在管内的流动1、流量流量:单位时间内流过管道任一截面的流体量。若流量用体积来计量，称为体积流量VS；单位为：m3/s若流量用质量来计量，称为质量流量WS；单位：kg/s。体积流量和质量流量的关系是：2、流速单位时间内流体在流动方向上流过的距离,单位：m/s。数学表达式为：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流量用G表示，单位kg/(m2.s)。对于圆形管道，——管道直径的计算式生产实际中，管道直径应如何确定？流速选择流速选择过高，管径虽可以减小，但流体流经管道的阻力增大，动力消耗大，操作费用随之增加；流速选择过低，操作费用减小，但管径增大，管路的投资费用随之增加。适宜的流速需根据经济权衡决定。表1-1列出了一些流体在管道中流动时流速的常用范围。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变化，而且随时间变化的流动。例衡算范围：取管内壁截面1-1’与截面2-2’间的管段。衡算基准：1s对于连续稳定系统：若流体为不可压缩流体——一维稳定流动的连续性方程对于圆形管道，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。1）流体本身具有的能量物质内部能量的总和称为内能。单位质量流体的内能以U表示，单位J/kg。①内能：流体因处于重力场内而具有的能量。②位能：质量为m流体的位能单位质量流体的位能流体以一定的流速流动而具有的能量。③动能：