第二章流體輸送

1、流體力學流體力學第二章第二章 流體的輸送流體的輸送流體輸送機械流體輸送機械氣體的壓縮和輸送機械氣體的壓縮和輸送機械第一節(jié)、第一節(jié)、 流體力學流體力學一、流體的主要物理量一、流體的主要物理量二、流體靜力學二、流體靜力學三、流體動力學三、流體動力學流體流體液體和氣體的總稱液體和氣體的總稱液體力學液體力學氣體力學氣體力學 從從研研究究對對象象分分流體靜力學流體靜力學流體動力學流體動力學 從從研研究究內(nèi)內(nèi)容容分分從從研研究究方方法法 分分 理論流體力學理論流體力學 實驗流體力學實驗流體力學 流體力學流體力學研究流體平衡和運動規(guī)律的科學研究流體平衡和運動規(guī)律的科學第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學密度：單

2、位體積流體的質(zhì)量：單位體積流體的質(zhì)量 符號符號“”，單位：，單位：kg/m3Vm均質(zhì)流體：均質(zhì)流體：第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學一、流體的主要物理量一、流體的主要物理量1.密度密度第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學一、流體的主要物理量一、流體的主要物理量1.密度密度1).液體的密度液體的密度液體溫度升高，其體積變大，則密度變小，因此，選用和計算密度時，要注明溫度。相對密度：指物質(zhì)在一定溫度下的密度與參考物質(zhì)密度之比，用符號d表示d = / 00為純水在277K時的密度(1000kg/m3)故若知道d, 則 = d 0 = 1000 d 第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學一、流體的主要物理量一、

3、流體的主要物理量1.密度密度1).液體的密度液體的密度相對密度d的測定工業(yè)上經(jīng)常用密度計，將其放入液體所示的讀數(shù)就是它的相對密度（視頻）例題2-1常見液體密度可通過查表得到，若不考慮液體體積的變化，混合液體的密度的近似值為：1211211.mnniinii i混合液體中各種液體的質(zhì)量百分比，混合液體中各種液體的質(zhì)量百分比，% %ii氣體或液體混合物中各組分的密度，氣體或液體混合物中各組分的密度，m m3 3第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學一、流體的主要物理量一、流體的主要物理量1.密度密度1).液體的密度液體的密度練習：在溫度為293K時，一混合液中甲醇含量為25%，乙醇為45%，甲酸為20%

4、，其余的為水，求混合液體的密度的近似值。P74頁8題一、流體的主要物理量一、流體的主要物理量1.密度密度1).氣體的密度氣體的密度氣體具有可壓縮性及熱膨脹性，其密度隨溫度和壓力的變化而變化，因此氣體的密度是限定了溫度和壓強下的密度。氣體的相對密度是在標準狀態(tài)下（溫度273K, 壓強101.3kPa), 該氣體密度與干燥空氣密度之比。干燥空氣標況下密度為1.293kg/m3。若氨氣的相對密度為0.596, 則其密度為多少？第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學一、流體的主要物理量一、流體的主要物理量1.密度密度1).氣體的密度氣體的密度在通常溫度和壓力下（溫度不太高，壓力不太大）氣體密度可近似用理想氣

5、體狀態(tài)方程求得：pV = nRT = (m/M)RT 整理得：= pM/RTp 氣體壓力，kPa; T氣體溫度，K;M氣體的摩爾質(zhì)量，kg/kmol;R摩爾氣體常數(shù)，8.314kJ/(kmolK)第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學一、流體的主要物理量一、流體的主要物理量1.密度密度1).氣體的密度氣體的密度混合氣體的密度= pM均/RTM均 = M1y1 + M2y2 + M3y3 + + Mnyn Mn氣體各組分的摩爾質(zhì)量， kg/kmol K;yn氣體各組分的摩爾分數(shù)(體積分數(shù));例題2-2 練習：P74頁9題。第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學一、流體的主要物理量一、流體的主要物理量1.密度

6、密度1).氣體的密度氣體的密度混合氣體的密度第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學11221.mnnniii i i混合氣體中各種氣體的體積百分比混合氣體中各種氣體的體積百分比,%,%；ii氣體或混合物中各組分的密度，氣體或混合物中各組分的密度，m3m3；一、流體的主要物理量一、流體的主要物理量2.比體積比體積(比容比容)單位質(zhì)量流體的體積單位質(zhì)量流體的體積, 符號，單位m3/kg 流體的比體積， m3/kg; V 流體的體積;m 流體的質(zhì)量;流體的比體積與密度互為倒數(shù)。 第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學1Vm 一、流體的主要物理量一、流體的主要物理量3.粘度粘度粘性：流體在運動中，由于分子間的動量

7、交換和分子間的作用力會引起內(nèi)摩擦阻力，這種性質(zhì)稱為流體的粘性。衡量粘性大小的物理量為粘度。用符號表示，法定單位制中，單位為帕秒，符號Pa s。1 Pa s =1 Ns/m2;粘度是流體的物理性質(zhì)之一。黏度的大小實際上反映了流體流動時內(nèi)摩擦力的大小，流體的黏度越大，流體流動時內(nèi)摩擦力越大，流體的流動阻力越大。第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學一、流體的主要物理量一、流體的主要物理量3.粘度粘度液體的黏度隨溫度升高而減小，氣體的黏度則隨溫度升高而增大。壓強變化時，液體的黏度基本不變；氣體的黏度隨壓強的增加而增加的很少，故可忽略。第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學在物理單位制中常用P(泊)或cP（厘泊）

8、表示，它們的換算關(guān)系為 1Pas =10P=1000cP=1000mPas 或 1cP=1mPas一、流體的主要物理量一、流體的主要物理量4.壓力壓力流體垂直作用于單位面積上的力稱為流體的靜壓強，簡稱為壓強或壓力，以符號p表示。若以F（N）表示流體垂直作用在面積A(m2)上的力，則第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學AFp 壓強的單位是m，也稱為帕斯卡(a)。其他倍數(shù)單位，如：a（兆帕）、ka(千帕)、ma(毫帕)，它們的換算關(guān)系為 1a103ka106a109ma一、流體的主要物理量一、流體的主要物理量4.壓力壓力工程上壓強的大小也常以流體柱高度表示，如米水柱（mH2O）和毫米汞柱（mmHg）等

9、。若流體的密度為，則夜柱高度h與壓強p的關(guān)系為：P = gh 或 h = P /g第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學用液柱高度表示壓強時，必須注明流體的名稱，如10mH2O、760mmHg等。一、流體的主要物理量一、流體的主要物理量4.壓力壓力流體靜壓強的單位，除采用法定計量單位制中規(guī)定的壓強單位a外，有時還采用歷史上沿用的atm（標準大氣壓）、at（工程大氣壓）、kgfcm2等壓強單位，它們之間的換算關(guān)系為：第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學1atm1.033kgf/cm2760mmHg10.33mH2O1.0133105Pa1at1kgfcm2735.6mmHg10mH2O9.807104Pa

10、一、流體的主要物理量一、流體的主要物理量4.壓力壓力工業(yè)上測量壓力的儀表成為壓力計或壓力表。壓力表上的壓力數(shù)值并不是流體的真實壓力，而是流體的真實壓力與大氣壓力之差。第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學以絕對真空為基準測得的壓強稱為絕對壓強，簡稱絕壓，它是流體的真實壓力。從壓力表讀出的壓力值稱為表壓力，簡稱表壓。絕對壓強=大氣壓強表壓強 或 表壓強=絕對壓強大氣壓強一、流體的主要物理量一、流體的主要物理量4.壓力壓力若所測壓力低于大氣壓力，則用真空表測量。真空表的讀數(shù)為真空度。而是大氣壓力與流體的真實壓力之差。第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學絕對壓強=大氣壓強真空度 或 真空度=大氣壓強絕對壓強顯

11、然,設(shè)備內(nèi)流體的絕對壓強愈低，則它的真空度就愈高，真空度的最大值等于大氣壓。一、流體的主要物理量一、流體的主要物理量4.壓力壓力絕對壓強、表壓強與真空度之間的關(guān)系，可以用圖表示：第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學壓 力 高 于大氣壓時壓 力 低 于大氣壓時一、流體的主要物理量一、流體的主要物理量4.壓力壓力第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學應(yīng)當指出，大氣壓強不是固定不變的，它隨大氣的溫度、濕度和海拔高度而變化，計算時應(yīng)以當時當?shù)貧鈮河嬌系淖x數(shù)為準。另外為了避免絕對壓強、表壓強和真空度三者相互混淆，對表壓強和真空度均加以標注，如200kPa(表壓)、53kPa(真空度)。一、流體的主要物理量一、流體

12、的主要物理量4.壓力壓力練習練習第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學如果設(shè)備內(nèi)蒸汽為6.02MPa,那么壓強表上讀數(shù)為若干MPa？已知環(huán)境大氣壓強為103.25kPa。一、流體的主要物理量一、流體的主要物理量4.壓力壓力練習練習第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學某精餾塔塔頂操作壓強須保持5332Pa絕對壓強。試求塔頂真空計應(yīng)控制在多少Pa？若（1）當時當?shù)貧鈮河嬜x數(shù)為1atm；（2）當時當?shù)貧鈮河嬜x數(shù)為102.6kPa。P74頁5、6、7題二、流體靜力學二、流體靜力學1.流體靜力學基本方程式流體靜力學基本方程式靜止的流體在重力和壓力作用下達到靜力平衡，在靜止的靜止的流體在重力和壓力作用下達到靜力平衡

13、，在靜止的流體中，任取一個垂直于容器底的長方形液柱分析：流體中，任取一個垂直于容器底的長方形液柱分析：第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學ApP11ApP2221ZZgAG02211ApZZgAApghpp12ghpp0壓力平衡得：化簡得：將液柱上端面取在液面上它表明了靜止流體內(nèi)部壓強變化的規(guī)律。ghpp12二、流體靜力學二、流體靜力學1.流體靜力學基本方程式流體靜力學基本方程式第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學討論：（1）在靜止的液體中，液體任一點的壓強與液體的密度和深度有關(guān)。液體密度越大，深度越大，則該點的壓強越大。（2）在靜止的、連續(xù)的同一種液體內(nèi)，處于同一水平面上各點的壓強均相等。此壓強相等

14、的面稱為等壓面。（3）當液面上方的壓強或液體內(nèi)部任一點的壓強有變化時，液體內(nèi)部各點的壓強也發(fā)生同樣大小的變化。靜力學基本方程式是以液體為例推導出來的，也適用于氣體。靜力學基本方程式只能用于靜止的連通著的同一種流體內(nèi)部，因為他們是根據(jù)靜止的同一種連續(xù)的液柱導出的二、流體靜力學二、流體靜力學1.流體靜力學基本方程式流體靜力學基本方程式第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學練習：儲罐內(nèi)裝有相對密度為0.88的液體，深度為3m，假設(shè)液面上的壓力為100kPa，問距離液面1.5m處及儲罐底的壓力各是多少？練習：P27頁看圖回答問題 P75頁13-17題二、流體靜力學二、流體靜力學1.流體靜力學基本方程式流體靜

15、力學基本方程式第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學練習： 附圖所示的開口容器內(nèi)盛有油和水。油層高度h1=0.7m、密度1=800kg/m3 ，水層高度（指油水分界面與小孔的距離）h2=0.6m密度2=1000kg/m3。(1)判斷下列兩關(guān)系是否成立，即pA=pA, pB= pB；(2)計算水在玻璃管內(nèi)的高度h。解解：(1) 判斷下列兩關(guān)系是否成立：因為及兩點在靜止的連通著的同一流體內(nèi)，并在同一水平線上，所以pA=pA關(guān)系可以成立。因為B和B兩點雖在靜止流體的同一水平面上，但不是連通的同一流體，所以pB=pB的關(guān)系不能成立。二、流體靜力學二、流體靜力學1.流體靜力學基本方程式流體靜力學基本方程式第一

16、節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學二、流體靜力學二、流體靜力學1.流體靜力學基本方程式流體靜力學基本方程式第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學解解： (2) 計算玻璃管內(nèi)水的高度h由上面討論知pA=pA而pA與pA都可以用流體靜力學方程計算,即 pA=p大氣壓+1gh1+2gh2 pA=p大氣壓+2gh于是:p大氣壓+1gh1+2gh2=p大氣壓2gh簡化上式并將已知值代入，得： 8000.710000.6=1000h 解得: h=1.16 m二、流體靜力學二、流體靜力學2.流體靜力學基本方程式的應(yīng)用流體靜力學基本方程式的應(yīng)用第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學流體靜力學基本方程應(yīng)用廣泛如：水壓機、油壓千斤

17、頂?shù)?，尤其在以下幾方面?).測量流體壓強U形管壓差計是液柱式測壓計中最普通的一種，其結(jié)構(gòu)如圖所示。二、流體靜力學二、流體靜力學2.流體靜力學基本方程式的應(yīng)用流體靜力學基本方程式的應(yīng)用第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學1).測量流體壓強U形管測壓計的工作原理形管測壓計的工作原理)(1hhgppaghhgppa2ghhgphgghp21ghppp)(21據(jù)據(jù)靜靜力力學學方方程程式式若被測流體是氣體，由于氣體的密度要比液體的密度小得多:二、流體靜力學二、流體靜力學2.流體靜力學基本方程式的應(yīng)用流體靜力學基本方程式的應(yīng)用第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學1).測量流體壓強ghppp)(21由上式可看出：

18、所測壓差與液柱高度(h)、指示液和所測液的密度有關(guān)。液體氣體二、流體靜力學二、流體靜力學2.流體靜力學基本方程式的應(yīng)用流體靜力學基本方程式的應(yīng)用第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學1).測量流體壓強表壓強真空度U形管測壓計經(jīng)常用于測定表壓強和真空度形管測壓計經(jīng)常用于測定表壓強和真空度練習：如圖，若被測流體為水，測壓計工作介質(zhì)為水銀，水練習：如圖，若被測流體為水，測壓計工作介質(zhì)為水銀，水銀面高差銀面高差h0.25m，求壓強差，求壓強差p1-p2。)(3090025. 08 . 9)100013600()(21aPghppp解：據(jù)解：據(jù)U U形測壓計的工作原理可知：形測壓計的工作原理可知：二、流體靜力

19、學二、流體靜力學2.流體靜力學基本方程式的應(yīng)用流體靜力學基本方程式的應(yīng)用第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學1).測量流體壓強二、流體靜力學二、流體靜力學2.流體靜力學基本方程式的應(yīng)用流體靜力學基本方程式的應(yīng)用第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學2).測量液位三、流體動力學三、流體動力學1.流量和流速流量和流速第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學1).流量單位時間內(nèi)流經(jīng)管道任一截面流體的量，稱為流體流量。體積流量(qV) 單位時間內(nèi)流經(jīng)管道任意截面的流體體積。 qV = V/t 單位(m3/s或m3/h)質(zhì)量流量質(zhì)量流量(qm) 單位時間內(nèi)流經(jīng)管道任意截面的流體質(zhì)量。單位時間內(nèi)流經(jīng)管道任意截面的流體質(zhì)量。

20、 qm = m/t 單位(kg/s或kg/h)。 二者關(guān)系 qmqv 二、流體動力學二、流體動力學1.流量和流速流量和流速第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學1).流速單位時間內(nèi)流體在流動方向流過的距離，稱為流速。由于管道截面上的流速不同，故流速是指平均流速。符號u，單位為m/s。若用A表示截面的面積，則流量與流速的關(guān)系。 u = qV/A若圓形管道的內(nèi)徑為d, 則截面積A =d2/4。 qV =d2 u /4。 二、流體動力學二、流體動力學2.流體的流動形態(tài)和阻力損失流體的流動形態(tài)和阻力損失第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學1).流體流動的類型在流體充滿管道做穩(wěn)定流動的情況下，流體的流動形態(tài)分為層

21、流(滯流)和湍流(紊流)兩種類型。影響流體流動類型的因素主要因素：流速u其他因素：管徑d 流體密度和粘度流速(u)、管徑(d) 和密度越大，越容易發(fā)生湍流(紊流)；粘度()越大，越容易發(fā)生層流(滯流)。二、流體動力學二、流體動力學2.流體的流動形態(tài)和阻力損失流體的流動形態(tài)和阻力損失第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學1).流體流動的類型雷諾把影響流動類型的因素，組合成一個數(shù)群為雷諾數(shù)(Re)Re = du/Re 4000時，流動類型為湍流2000 Re 4000流動類型不固定，為過渡流（A A）層流：流體作有規(guī)則的平行流動，質(zhì)點之間互不干擾混雜）層流：流體作有規(guī)則的平行流動，質(zhì)點之間互不干擾混雜（

22、B B）過渡流）過渡流：質(zhì)點沿軸向前進時，在垂直于軸向上也有分速度質(zhì)點沿軸向前進時，在垂直于軸向上也有分速度（C C）紊流：質(zhì)點間相互碰撞相互混雜，運動軌跡錯綜復雜）紊流：質(zhì)點間相互碰撞相互混雜，運動軌跡錯綜復雜二、流體動力學二、流體動力學2.流體的流動形態(tài)和阻力損失流體的流動形態(tài)和阻力損失第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學1).流體流動的類型二、流體動力學二、流體動力學2.流體的流動形態(tài)和阻力損失流體的流動形態(tài)和阻力損失第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學2).流體的阻力損失流體在流動過程中遇到的阻力稱為流體阻力流體阻力直管阻力局部阻力在直管中因摩擦造成的阻力通過管件時由于流動方向和流速的改變而引

23、起的阻力在實際生產(chǎn)中，流體遇到的局部阻力遠大于直管阻力二、流體動力學二、流體動力學2.流體的流動形態(tài)和阻力損失流體的流動形態(tài)和阻力損失第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學2).流體的阻力損失將管件或閥門的局部阻力折算成相當于相同直徑的某長度的直管阻力，則這個直觀長度稱為此管件的當量長度，符號Le。手冊中可查到管件的當量長度Le與管直徑d的比值Le/d。如：截止閥的Le/d=300，將其安裝在114mm4mm的管路中，求其全開時的當量長度。Le= 300d= 300(114-24)= 31.8(m)二、流體動力學二、流體動力學2.流體的流動形態(tài)和阻力損失流體的流動形態(tài)和阻力損失第一節(jié)、流體力學第一節(jié)

24、、流體力學2).流體的阻力損失流體通過管路的阻力越大，其能量損失越大。因此應(yīng)盡量降低流體阻力。其方法主要有：在能滿足生產(chǎn)需要的情況下，盡量縮短管路，減少管件及閥門數(shù)量。適當放大管徑在流體中加入添加劑二、流體動力學二、流體動力學3.穩(wěn)定流動的連續(xù)性方程穩(wěn)定流動的連續(xù)性方程第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學211 2 即：qm1 = qm2如圖所示的穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，在兩截面間沒有流體的添加損失，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，則有多少質(zhì)量的流體從1-1截面流入，就有多少質(zhì)量從2-2截面流出。而：qm = Au則：A1u11 = A2u22 由于：1 = 2 則：A1u1= A2u2圓形管道的截面積A =d2/4

25、有： u1d12 = u2d22則： u1/u2 = d22/d12流速與管道直徑的平方成反比二、流體動力學二、流體動力學3.穩(wěn)定流動的連續(xù)性方程穩(wěn)定流動的連續(xù)性方程第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學例題：在穩(wěn)定流動的系統(tǒng)中，水連續(xù)從粗管流到細管，已知粗管內(nèi)經(jīng)為100mm，細管為20mm，水在粗管中流速為1.5m/s，求細管中流速。練習：P75頁24、26題。練習：在穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，水連續(xù)地從粗圓管流入細圓管，粗管內(nèi)徑為細管內(nèi)徑的兩倍，求細管內(nèi)水的流速是粗管內(nèi)的多少倍二、流體動力學二、流體動力學3.穩(wěn)定流動的連續(xù)性方程穩(wěn)定流動的連續(xù)性方程第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學某輸水管路由一段內(nèi)徑為10

26、0mm的圓管與一段內(nèi)徑為80mm的圓管連接而成。若水以60m3h的體積流量流過該管路時，試求此兩段管路內(nèi)水的流速。二、流體動力學二、流體動力學4.流體流動過程中能量變化規(guī)律流體流動過程中能量變化規(guī)律第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學1).流體流到具有的能量(1) 位能在重力作用下流體質(zhì)量中心位置高于基準水平面而具有能量。其值等于把質(zhì)量為m的流體由基準水平面升舉到某高度h所做的功。即：E位 = mghE位二、流體動力學二、流體動力學4.流體流動過程中能量變化規(guī)律流體流動過程中能量變化規(guī)律第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學1).流體流到具有的能量(2) 動能流體以一定速度流動而具有能量。即：E動 =

27、mu2/2E動二、流體動力學二、流體動力學4.流體流動過程中能量變化規(guī)律流體流動過程中能量變化規(guī)律第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學1).流體流到具有的能量(3) 靜壓能流動的流體內(nèi)部任一點都具有一定的靜壓力。由于靜壓力的存在推動流體運動而具有的能量。即：E靜 = pAut = pV = pm/ 靜壓能的表現(xiàn)靜壓能的表現(xiàn)二、流體動力學二、流體動力學4.流體流動過程中能量變化規(guī)律流體流動過程中能量變化規(guī)律第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學1).流體流到具有的能量E總 = E位 + E動 + E靜總機械能為：即：E總 = mgh + mu2/2+ pm/ 單位(J)上式除以mg得：即：H總 = h +

28、 u2/2g + p/g 單位(m)總壓頭位壓頭動壓頭靜壓頭它表示距離基準面為h處，流速為u，壓力為p的1N流體所具有的總機械能二、流體動力學二、流體動力學4.流體流動過程中能量變化規(guī)律流體流動過程中能量變化規(guī)律第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學2).外加能量流體在流動過程中從輸送設(shè)備（泵）獲得的機械能1N流體獲得的外加能量稱為外加壓頭，用符號He表示，單位：m3).損失能量流體在流動過程中，為了克服摩擦阻力消耗了流體的一部分能量稱為損失能量。1N流體因摩擦阻力而損失的能量稱為損失壓頭，用符號h損表示，單位：m1122二、流體動力學二、流體動力學4.流體流動過程中能量變化規(guī)律流體流動過程中能量變

29、化規(guī)律第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學4).流體在穩(wěn)定流動下的能量衡算式（伯努利方程）如圖所示的穩(wěn)定流動系統(tǒng)中，在流體兩截面中心離基準水平面高度為h1和h2，兩截面處流速和壓力分別為u1、u2和p1、p2。h1h21122二、流體動力學二、流體動力學4.流體流動過程中能量變化規(guī)律流體流動過程中能量變化規(guī)律第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學4).流體在穩(wěn)定流動下的能量衡算式（伯努利方程）根據(jù)輸入的總能量等于輸出地總能量h1h2H1 = h1 + u12/2g + p1/g1N液體輸入的總機械能量為：1N液體獲得的外加能量為：HeH2 = h2 + u22/2g + p2/g1N液體輸出的總機械能量

30、為：1N液體因摩擦損失的能量為：h損h1 + u12/2g + p1/g+ He= h2 + u22/2g + p2/g+ h損二、流體動力學二、流體動力學4.流體流動過程中能量變化規(guī)律流體流動過程中能量變化規(guī)律第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學5).伯努利方程的應(yīng)用利用柏努力方程式可以解決生產(chǎn)中很多實際問題，如計算流體的速度、流量及輸送機械的功率，測定管路阻力損失，流量計數(shù)值的換算等。a.管路中流體流速、流量計算。二、流體動力學二、流體動力學4.流體流動過程中能量變化規(guī)律流體流動過程中能量變化規(guī)律第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學5).伯努利方程的應(yīng)用如圖，高位槽水面保持穩(wěn)定，水面距水管出口為5

31、m，所用管路為1084mm鋼管，若管路壓頭損失為4.5m，求該系統(tǒng)每小時的送水量。5m1084mm1122a.管路中流體流速、流量計算。二、流體動力學二、流體動力學4.流體流動過程中能量變化規(guī)律流體流動過程中能量變化規(guī)律第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學5).伯努利方程的應(yīng)用5m1084mm1122解：取1-1和2-2截面，并以出口管中心線為基準水平面，列出截面1-1和2-2間的柏努利方程。h1 + u12/2g + p1/g+ He= h2 + u22/2g + p2/g+ h損已知h1=5m, h2=0, p1=p2=0(表壓)u1 0h損= 4.5m d均= 0.108-24= 0.1mH

32、e = 0代入柏努力方程式得：u2 = 3.13m/s qV = 88.5m3/hb.泵外加能量的計算。二、流體動力學二、流體動力學4.流體流動過程中能量變化規(guī)律流體流動過程中能量變化規(guī)律第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學5).伯努利方程的應(yīng)用如 圖 ， 洗 滌 塔 內(nèi) 壓 強 為如 圖 ， 洗 滌 塔 內(nèi) 壓 強 為300kPa(絕壓絕壓)，貯槽水面壓強，貯槽水面壓強為為100 kPa(絕壓絕壓)，塔內(nèi)水管與，塔內(nèi)水管與噴 頭 連 接 處 的 壓 強 為噴 頭 連 接 處 的 壓 強 為 3 2 0 kPa(絕壓絕壓)，塔內(nèi)水管出口處高，塔內(nèi)水管出口處高于貯槽內(nèi)水面于貯槽內(nèi)水面20m，管路為，管路為572.5mm鋼管，送水量為鋼管，送水量為14m3/h，系統(tǒng)能量損耗，系統(tǒng)能量損耗4.3m，求水泵所需的外加壓頭求水泵所需的外加壓頭b.泵外加能量的計算。二、流體動力學二、流體動力學4.流體流動過程中能量變化規(guī)律流體流動過程中能量變化規(guī)律第一節(jié)、流體力學第一節(jié)、流體力學5).伯努利方程的應(yīng)用解：取1-1和2-2截面，并以出口管中心線為基準水平面，列出截面1-1和2-2間的柏努利方程。h1 + u12/2g + p1/g+ He= h2 + u22/2g + p2/g+ h損已知h2=20m, h1=0, p1= 100kPa