北京化工大学：《化工原理》课程教学资源（课件讲稿）第一章 流体流动（1.2）流体的流量与流速

北京化工大学化工原理电子课件 1,2流体动力学 ,2.1流体的流量与流速 1.2.2定态流动与非定态流动 1,2.3定态流动系统的质量守恒 连续性方程 1.2.4定态流动系统的能量守恒 柏努利方程 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 1 1.2 流体动力学 1.2.1 流体的流量与流速 1.2.2 定态流动与非定态流动 1.2.3 定态流动系统的质量守恒 ——连续性方程 1.2.4 定态流动系统的能量守恒 ——柏努利方程

北京化工大学化工原理电子课件 1.2流体动力学 1.2.1流体的流量与流速 流量 体积流量 单位时间内流经管道任意截面的流体体积 m3/s或m3/h 2.质量流量 单位时间内流经管道任意截面的流体质量。 skg/s或kgh 二者关系:m=Vp 2目x 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 2 1.2 流体动力学 1. 体积流量 单位时间内流经管道任意截面的流体体积。 VS——m3 /s或m3 /h 2.质量流量 单位时间内流经管道任意截面的流体质量。 mS——kg/s或kg/h。 二者关系： ms =Vs  一、流量 1.2.1 流体的流量与流速

北京化工大学化工原理电子课件 流速 流速(平均流速) 单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离 s 2.质量流速 单位时间内流经管道单位截面积的流体质量 G m·S A A 流量与流速的关系:m,=Vp=O=GA 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 3 二、流速 2. 质量流速 单位时间内流经管道单位截面积的流体质量。 1. 流速 （平均流速） 单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。 A V u s =  kg/（m2·s）  u A V A m G s s = = = 流量与流速的关系： ms =Vs  = uA = GA m/s

北京化工大学化工原理电子课件 三、管径的估算 费用 总费用 对于圆形管道: 操作费 流量Vs一般由生产任务决定。 设备费 流速选择: 适宜 ↑→d↓→设备费用↓ 均衡 流动阻力↑→动力消耗↑→操作费↑ 考虑 4目x 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 4 u V d s  4 = 对于圆形管道： 流量VS一般由生产任务决定。 流速选择： 三、管径的估算 ↑→ d ↓ →设备费用↓ u 流动阻力↑ →动力消耗↑ →操作费↑ 均衡 考虑 u适宜 u 费 用 总费用 设备费 操作费

北京化工大学化工原理电子课件 常用流体适宜流速范围: 水及一般液体 1~3m/s 粘度较大的液体 0.5~1m/s 低压气体 8~15m/s 压力较高的气体 15~25m/s 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 5 常用流体适宜流速范围： 水及一般液体 1~3 m/s 粘度较大的液体 0.5~1 m/s 低压气体 8~15 m/s 压力较高的气体 15～25 m/s

北京化工大学化工原理电子课件 122定态流动与非定态流动 定态流动:各截面上的温度、压力、流速等物理量 仅随位置变化,而不随时间变化; T,p,u=f(x,y,z) 非定态流动:流体在各截面上的有关物理量既随位 置变化,也随时间变化 T,p,=f(x,y,2,0) 6 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 6 1.2.2 定态流动与非定态流动 定态流动：各截面上的温度、压力、流速等物理量 仅随位置变化，而不随时间变化； 非定态流动：流体在各截面上的有关物理量既随位 置变化，也随时间变化。 T, p,u = f (x, y,z) T, p,u = f (x, y,z, )

北京化工大学化工原理电子课件 1.23定态流动系统的质量守恒—连续性方程 对于定态流动系统,在 管路中流体没有增加和漏失 2 的情况下: 推广至任意截面 =P1 常数 连续性方程 7目x 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 7 1.2.3 定态流动系统的质量守恒——连续性方程 对于定态流动系统，在 管路中流体没有增加和漏失 的情况下： ms1 = ms2 1 u1 A1 = 2 u2 A2 推广至任意截面 ms = 1 u1 A1 =  2 u2 A2 == uA = 常数 ——连续性方程 1 1 2 2

北京化工大学化工原理电子课件 不可压缩性流体,p= Const V=l141=l2A2=…=lA=常数 圆形管道: A2-(d2 即不可压缩流体在管路中任意截面的流速与 管内径的平方成反比 8目x 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 8 Vs = u1 A1 = u2 A2 == uA = 常数 不可压缩性流体，  = Const. 圆形管道 ： 2 1 2 1 2 2 1         = = d d A A u u 即不可压缩流体在管路中任意截面的流速与 管内径的平方成反比

北京化工大学化工原理电子课件 例1-3如附图所示,管路由一段φ89×4mm的管1、 段φ108×4mm的管2和两段φ57×3.5mm的分支 管3a及3b连接而成。若水以9×10-3m/s的体积流量 流动,且在两段分支管内的流量相等,试求水在各 段管内的速度 3a 2 3b 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 9 例1-3 如附图所示，管路由一段φ89×4mm的管1、 一段φ108×4mm的管2和两段φ57×3.5mm的分支 管3a及3b连接而成。若水以9×10－3m/s的体积流量 流动，且在两段分支管内的流量相等，试求水在各 段管内的速度。 3a 1 2 3b

北京化工大学化工原理电子课件 1.24定态流动系统的能量守恒—柏努利方程 总能量衡算 e 2:2}2 2 P,,U1,p 0K目 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 10 1.2.4 定态流动系统的能量守恒——柏努利方程 一、总能量衡算 qe We p2 ,u2 ,2 p1 ,u1 ,1 2 ' 2 1 ' 1 0 ' 0 z2 z1