化工原理第一章 流体力学基础.pptVIP

1.3.3总能量衡算和机械能衡算方程关于机械能衡算方程的讨论：（1）理想流体的柏努利方程无粘性的即没有粘性摩擦损失的流体称为理想流体。（2）若流体静止，则u=0，we=0，wf=0，于是机械能衡算方程变为：第30页，共78页，星期日，2025年，2月5日1.3.3总能量衡算和机械能衡算方程关于机械能衡算方程的讨论：（3）若流动系统无外加轴功，即we=0，则机械能衡算方程变为：由于wf0，故Et1Et2。这表明，在无外加功的情况下，流体将自动从高（机械能）能位流向低（机械能）能位，据此可以判定流体的流向。第31页，共78页，星期日，2025年，2月5日1.3.3总能量衡算和机械能衡算方程关于机械能衡算方程的讨论：（4）柏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。第32页，共78页，星期日，2025年，2月5日1.3.3总能量衡算和机械能衡算方程

关于机械能衡算方程的讨论：4）使用机械能衡算方程时，应注意以下几点： a．作图为了有助于正确解题，在计算前可先根据题意画出流程示意图。 b．控制面的选取控制面之间的流体必须是连续不断的，有流体进出的那些控制面（流通截面）应与流动方向相垂直。所选的控制面已知条件应最多，并包含要求的未知数在内。通常选取系统进出口处截面作为流通截面。 c．基准水平面的选取由于等号两边都有位能，故基准水平面可以任意选取而不影响计算结果，但为了计算方便，一般可将基准面定在某一流通截面的中心上，这样，该流通截面的位能就为零。 d．压力由于等号两边都有压力项，故可用绝压或表压，但等号两边必须统一。●第33页，共78页，星期日，2025年，2月5日1.3.3总能量衡算和机械能衡算方程3.摩擦损失wf的计算工程上的管路输送系统主要由两种部件组成：一是等径直管，二是弯头、三通、阀门等等各种管件和阀件:第34页，共78页，星期日，2025年，2月5日1.3.3总能量衡算和机械能衡算方程第35页，共78页，星期日，2025年，2月5日1.3.3总能量衡算和机械能衡算方程蝶阀第36页，共78页，星期日，2025年，2月5日1.3.3总能量衡算和机械能衡算方程3.摩擦损失wf的计算直管阻力：流体流经一定直径的直管时由于内摩擦而产生的阻力；局部阻力：流体流经管件、阀门等局部地方由于流速大小及方向的改变而引起的阻力。第37页，共78页，星期日，2025年，2月5日1.3.3总能量衡算和机械能衡算方程（1）直管摩擦损失计算通式对圆形等径直管内的流动，如图1-29所示，根据机械能衡算方程可知长度l管段内的摩擦损失为：又范宁因子f的定义式f=2?w/?u2,摩擦因数?=4f—直管阻力通式（范宁Fanning公式）第38页，共78页，星期日，2025年，2月5日1.3.3总能量衡算和机械能衡算方程（1）直管摩擦损失计算通式1．层流时的?前面已经推出,圆管内层流时（Re≤2000）摩擦因数?为：其中：由此可见，层流时摩擦因数只是雷诺数Re的函数。2．湍流时的?湍流?的计算主要依靠实验方法或用半理论半经验的方法建立经验关联式。第39页，共78页，星期日，2025年，2月5日1.3.3总能量衡算和机械能衡算方程

3.非圆管内的摩擦损失当量直径：套管环隙，内管的外径为d，外管的内径为D:边长分别为a、b的矩形管:第40页，共78页，星期日，2025年，2月5日1.3.3总能量衡算和机械能衡算方程

注意：（1）Re与hf中的直径用de计算；（2）层流时计算λ：正方形C＝57套管环隙C＝96（3）流速用实际流通面积计算。第41页，共78页，星期日，2025年，2月5日1.3.3总能量衡算和机械能衡算方程(2)局部摩擦损失的计算1．局部摩擦损失的两种近似算法a.当量长度法此法近似地将流体湍流流过局部障碍物所产生的局部摩擦损失看作与某一长度为le的同直径的管道所产生的摩擦损失相当，此折合的管道长度le称为当量长度。于是，局部摩擦损失计算式为：le之值由实验确定.第42页，共78页，星期日，2025年，2月5日1.3.3总能量衡算和机械能衡算方程b.局部阻力系数法