《化工原理》课程教学资源（PPT讲稿）第一章 流体流动 第三节 流体流动的基本方程式

回顾 1、流体静力学基本方程 适用条件： 绝对静止、连续、均质、不可压缩 2、流体静力学基本方程的应用 分析问题的方法： 找等压面，建立方程，求解

回顾 1、流体静力学基本方程 适用条件： 绝对静止、连续、均质、不可压缩 2、流体静力学基本方程的应用 分析问题的方法： 找等压面，建立方程，求解

上龙望了是司 第三节 流体流动的基本方程式 连续性方程 本节主要内容 伯努利方程

2 第三节 流体流动的基本方程式 本节主要内容 连续性方程 伯努利方程

一、流量与流速 (一)流量：单位时间内流过管道任一截面的流体量 物质量：1、体积流量Vsm3/h,m3/s 2、质量流量w。 kg/h,kg/s 二者关系：可、=VP (二)流速：单位时间内流体在流动方向上流经的距离，/s 1、平均流速一流体流量除以管道截面积所得的比值。 u m/s A

一、流量与流速 （一）流量：单位时间内流过管道任一截面的流体量 物质量: 1、体积流量 Vs m 3/h, m3/s 2、质量流量 ws kg/h,kg/s （二）流速：单位时间内流体在流动方向上流经的距离,m/s 1、平均流速—流体流量除以管道截面积所得的比值。 二者关系：  s = Vs  A u Vs = m/s

2、质量流速一单位时间内流体流经管路单位截面 积的质量。用G表示。 G= .Vse A A up kg/(m2.s) 流量与流速的关系：a。=GA=Vp=uAp 3、点速度一流体沿管径各点的速度

流量与流速的关系： 2、质量流速—单位时间内流体流经管路单位截面 积的质量。用G表示。 kg/（m2·s） 3、点速度—流体沿管径各点的速度。 G Ws A = VS A  = = u  s = GA = Vs  = uA

4.管径的估算 总费用 对于圆形管道： 费 A=年 V 2 u= 操作费 d πu 设备费 流量Vs一般由生产任务决定。 山适宜 流速选择： w↑→d↓→设备费用 均衡 流动阻力个→动力消耗↑→操作费个 考虑

对于圆形管道： 流量Vs一般由生产任务决定。 流速选择： 4. 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 u 4V d s  = 2 4 A d  = 2 4 d V u S  =

例1一10]某厂精馏塔进料量为50000kg/h,料液 的性质和水相近，密度为960kgm3,试选择进料管 的管径。 解：根据式1一24计算管径，即：4- 式中：Vs=ws/p=50000/(3600×960)=0.0145m3/s 因料液的性质与水相近，参考表1-1，取u=1.8m/s

[例1—10］ 某厂精馏塔进料量为50000kg／h，料液 的性质和水相近，密度为960kg/m3，试选择进料管 的管径。 解：根据式1－24计算管径，即： 4 u V d S  = 式中:VS=wS/ ρ=50000/(3600× 960)=0.0145m3/s 因料液的性质与水相近，参考表1-1，取u=1.8m/s

4×0.0145 d= =0.101m π×1.8 根据附录二十三(P357)的管子规格，选用0108×4mm的无缝 钢管，其内径为d=108-4×2=100mm=0.1m 重新核算流速u=4×0.0145/(3.14×0.12)=1.85m/s

0.101m 1.8 4 0.0145 =   =  d 根据附录二十三(P357)的管子规格，选用Ø108×4mm的无缝 钢管，其内径为 d=108-4×2=100mm=0.1m 重新核算流速 u=4×0.0145/(3.14×0.12)=1.85m/s

二、稳态流动与非稳态流动 稳态流动：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 流动系统 改变。 非稳态流动：上述物理量不仅随位置而且随时间 变化的流动。 特点： 稳态流动时流动系统中，各点处的相关物理量不随时间变化 非稳态流动时流动系统中，各点处的相关物理量随时间变化

流 动 系 统 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。 稳态流动： 非稳态流动：上述物理量不仅随位置而且随时间 变化的流动。 二、稳态流动与非稳态流动 特点： 稳态流动时流动系统中，各点处的相关物理量不随时间变化 非稳态流动时流动系统中，各点处的相关物理量随时间变化

选水 稳态流动 定态流动示意图 非水款 非稳态流动 非定态流动示意图

稳态流动 非稳态流动

三、连续性方程 在稳态流动系统中，对直径不同的管段做物料衡算 控制体 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 Ws1 Ws2 2

三、连续性方程 在稳态流动系统中，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 WS1 = WS 2 控制体 2 1 1 2