大连理工大学：《化工原理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 流体流动（1.2）流体在管内的流动

第一章 一、流量与流速 二、定态流动与非定态流动 流体流动 三、连续性方程式 四、能量衡算方程式 第二节 五、柏努利方程式的应用 流体在管内的流动 下页 國国 2021/2/24

2021/2/24 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 第二节 流体在管内的流动

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。 若流量用体积来计量,称为体积流量V;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:Ws=V 2、流速 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。数学表达式为:u=-5 A 2021/2/24 上页下及

2021/2/24 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。 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： WS =VS  2、流速 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。数学表达式为： A V u S =

流量与流速的关系为:s=u4Ws=u4p 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,单位为kg(m2s)。 数学表达式为:G=ms=sP =D0 对于圆形管道,A=2d2l= S 4 4 管道直径的计算式 生产实际中,管道直径应如何确定? 2021/2/24 上页下及

2021/2/24 流量与流速的关系为： VS = uA WS = uA 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，单位为kg/(m2 .s)。 数学表达式为： A W G s = 对于圆形管道， 2 4 A d  = 2 4 d V u S  = A VS  = = u u V d S  4 = ——管道直径的计算式 生产实际中，管道直径应如何确定？

二、定态流动与非定态流动 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 流动系统 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。 例 2021/2/24 上页下及

2021/2/24 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。 例

1—-进口管2-溢流管 3-水箱4--排水管 2021/2/24 上页下及

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三、连续性方程 在稳定流动系统中,对直径不同的管段做物料衡算 W=1 W空 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 WSI=ws2 对于连续稳定系统 2021/2/24 上页下及

2021/2/24 三、连续性方程 在稳定流动系统中，对直径不同的管段做物料衡算 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： WS1 =WS 2

W。=4 u,AP=u,Ap, 如果把这一关系推广到管路系统的任一截面,有: S=11=l2A 2/2=…==常数 若流体为不可压缩流体 N=41242=…=4=常数 —一维稳定流动的连续性方程 2021/2/24 上页返回

2021/2/24Ws = uA u1 A1 1 = u2 A2 2 如果把这一关系推广到管路系统的任一截面，有： WS = u1 A1 1 = u2 A2 2 == uA =常数 若流体为不可压缩流体 = = u A = u A = = uA = 常数 W V S S 1 1 2 2   ——一维稳定流动的连续性方程

对于圆形管道, 丌,2 兀x2 d 表明:当体积流量V一定时,管内流体的流速与管道直径 的平方成反比。 2021/2/24 上页下及

2021/2/24 对于圆形管道， 2 2 2 2 1 1 4 4 u d u d   = 2 1 2 2 1          = d d u u 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

四、能量衡算方程式 1、流体流动的总能量衡算 2 1)流体本身具有的能量 ①内能:物质内部能量的 总和称为内能 32 单位质量流体的内能以U表 示,单位J/kg。 ②位能:流体因处于重 1—换热器2—泵 力场内而具有的能量 2021/2/24 上页下页返回

2021/2/24 四、能量衡算方程式 1、流体流动的总能量衡算 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=mgz() 单位质量流体的位能=gz(kg) ③动能:流体以一定的流速流动而具有的能量。 质量为m,流速为u的流体所具有的动能==m2(J) 单位质量流体所具有的动能=2(J/kg) 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 2021/2/24 上页下及

2021/2/24 质量为m流体的位能 = mgZ(J ) 单位质量流体的位能 = gZ(J / kg) ③动能：流体以一定的流速流动而具有的能量。 质量为m，流速为u的流体所具有的动能 ( ) 2 1 2 = mu J 单位质量流体所具有的动能 ( / ) 2 1 2 = u J k g 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