《环境工程原理》课程教学资源（PPT课件）第03章 流体流动

第三章流体流动

第三章 流体流动

第三章流体流动本章主要内容第一节管流系统的衡算方程第二节流体流动的内摩擦力第三节边界层理论第四节流体流动的阻力损失第五节管路计算第六节流体测量

第三章 流体流动 本章主要内容 第一节 管流系统的衡算方程 第二节 流体流动的内摩擦力 第三节 边界层理论 第四节 流体流动的阻力损失 第五节 管路计算 第六节 流体测量

第一节管道系统的衡算方程本节的主要内容一、管道系统的质量衡算方程二、管道系统的能量衡算方程

一、管道系统的质量衡算方程 二、管道系统的能量衡算方程 本节的主要内容 第一节 管道系统的衡算方程

第一节管道系统的衡算方程一、管道系统的质量衡算方程Um A, = um2 Az(3.1.3)对于不可压缩流体，p为常数，不可压缩流体管内流动的连续性方程对于圆形管道元元drd2umlu-414二m2udm2d(3.1.4)uml流体在均匀直管内作稳态流动时，平均速度恒定不变

对于不可压缩流体，ρ为常数， um1 A1 = um2 A2 不可压缩流体管内流动的连续性方程 第一节 管道系统的衡算方程 (3.1.3) 一、管道系统的质量衡算方程 对于圆形管道 2 2 2 2 1 1 4 4 um d um d   = 即 2 2 1 1 2         = d d u u m m 流体在均匀直管内作稳态流动时，平均速度恒定不变 (3.1.4)

第一节管道系统的衡算方程（例题3.1.1直径为800mm的流化床反应器，底部装有布水板，板上开有直径为10mm的小孔640个。反应器内水的流速为0.5m/s，求水通过分布板小孔的流速。解：设反应器和小孔中的流速分别为u,、u，截面积分别为A,、A，根据不可压缩流体的连续性方程，有u, A, =uz A2元×0.82A4:0.5=5m/su2=uA2元×0.012 ×6404

【例题3.1.1】直径为800mm的流化床反应器，底部装有布水板， 板上开有直径为10mm的小孔640个。反应器内水的流速为 0.5m/s，求水通过分布板小孔的流速。 解：设反应器和小孔中的流速分别为u1、u2，截面积分别为A1 、A2，根据不可压缩流体的连续性方程，有 u1 A1 ＝u2 A2 5 4 0.01 640 4 0.8 0.5 2 2 2 1 2 1 =    = =   A A u u m/s 第一节 管道系统的衡算方程

第一节管道系统的衡算方程二、管道系统的能量衡算方程un换热器P24P2流体携带能量uiQPiP1S永系统与外界交换能量NW基准面（稳态流动（输出系统的物质的总能量）一（输入系统的物质的总能量）一（从外界吸收的热量）一（对外界所作的功）

（输出系统的物质的总能量）－（输入系统的物质的总能量） ＝（从外界吸收的热量）－（对外界所作的功） 稳态流动 系统与外界交换能量 流体携带能量 第一节 管道系统的衡算方程 二、管道系统的能量衡算方程

第一节管道系统的衡算方程（一）总能量衡算方程E=E++E动能能+E位能+E1.流体携带的能量内能静压能单位质量流体S/单位为kJ/kg①内能：e，物质内部所具有的能量，是温度的函数1OkJ/kgu②动能：流体流动时具有的能量一2③位能：流体质点受重力场的作用具有的能量，取决于它相对基准水平面的高度kJ/kggz④静压能：流动着的流体内部任何位置上也具有一定的静压力。流体进入系统需要对抗压力做功，这部分功成为流体的静压能输入系统

1．流体携带的能量 单位质量流体 SI单位为kJ/kg （一）总能量衡算方程 ①内能：e，物质内部所具有的能量，是温度的函数 ③位能：流体质点受重力场的作用具有的能量，取决于它相 对基准水平面的高度 2 2 1 u ④静压能：流动着的流体内部任何位置上也具有一定的静压 力。流体进入系统需要对抗压力做功，这部分功成为流体的 静压能输入系统。 ②动能：流体流动时具有的能量 gz kJ/kg kJ/kg E E内能 E动能＋E位能 E静压能 = + + 第一节 管道系统的衡算方程

第一节管道系统的衡算方程若质量为m、体积为V的流体进入某静压强为p、面积为A的截面，则输入系统的功为plnA这种功是在流体流动时产生的，故称为流动功。单位质量流体的静压能pV= pUmVU=流体的比体积，或称流体的质量体积，单位为m3/kgm单位质量流体的总能量为1E=e+=u+gz+pu(3.1.6)2

pV A V ( pA) = 若质量为m、体积为V的流体进入某静压强为p、面积为A的 截面，则输入系统的功为 这种功是在流体流动时产生的，故称为流动功。 第一节 管道系统的衡算方程 pV p m =  V m  = 单位质量流体的静压能 ——流体的比体积，或称流体的质量体积，单位为m 3/kg 单位质量流体的总能量为 1 2 2 E e u gz p = + + +  (3.1.6)

第一节管道系统的衡算方程2.与外界交换的能量单位质量流体对输送机械的作功，We，为正值；若We为负值，则表示输送机械对系统内流体作功单位质量流体在通过系统的过程中交换热量为Qe，吸热时为正值，放热时为负值u2换热器p2P2uyPiP1S泵NW基准面

2．与外界交换的能量 单位质量流体对输送机械的作功，We，为正值；若We为负 值，则表示输送机械对系统内流体作功 单位质量流体在通过系统的过程中交换热量为Qe，吸热时 为正值，放热时为负值 第一节 管道系统的衡算方程

第一节管道系统的衡算方程12换热器P2Tfgzp,u42P2uyQ.P1P1E+gzl +P2U2e2+=u2泵2zWe基准面

2 1 1 1 1 1 1 1 2 E e u gz p = + + +  2 2 2 2 2 2 2 1 2 E e u gz p = + + +  第一节 管道系统的衡算方程