第一章-流體流動(dòng)-1-杜可杰

化工原理授課人：杜可杰第一章流體流動(dòng)

①研究流體流動(dòng)問(wèn)題的重要性流體流動(dòng)與輸送是最普遍的化工單元操作之一；研究流體流動(dòng)問(wèn)題也是研究其它化工單元操作的重要基礎(chǔ)。第一章流體流動(dòng)

②連續(xù)介質(zhì)假定

假定流體是由無(wú)數(shù)內(nèi)部緊密相連、彼此間沒(méi)有間隙的流體質(zhì)點(diǎn)（或微團(tuán)）所組成的連續(xù)介質(zhì)。質(zhì)點(diǎn)：由大量分子構(gòu)成的微團(tuán)，其尺寸遠(yuǎn)小于設(shè)備尺寸、遠(yuǎn)大于分子自由程。工程意義：利用連續(xù)函數(shù)的數(shù)學(xué)工具，從宏觀研究流體。③流體的分類不可壓縮性流體：流體的體積不隨壓力變化而變化，如液體—液體體積隨壓力變化很小可壓縮性流體：流體的體積隨壓力發(fā)生變化，如氣體。通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握流體在管內(nèi)流動(dòng)過(guò)程的基本原理和規(guī)律，并運(yùn)用這些原理和規(guī)律分析和計(jì)算流體流動(dòng)過(guò)程中的有關(guān)問(wèn)題。學(xué)習(xí)重點(diǎn)一、壓力流體垂直作用于單位面積上的力，稱為流體的靜壓強(qiáng)，習(xí)慣上又稱為壓力。第一節(jié)流體靜力學(xué)式中p──壓力，N/m2即Pa(帕斯卡)；

F──垂直作用在面積A上的力，N；

A──作用面積，m2。流體各個(gè)方向的靜壓強(qiáng)相等2.壓力的表示方法絕對(duì)壓力———以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)測(cè)得的壓力。表壓或真空度——以大氣壓為基準(zhǔn)測(cè)得的壓力。1.壓力的單位SI制：N/m2或Pa；標(biāo)準(zhǔn)大氣壓：1atm=1.013×105Pa=760mmHg=10.33mH2O1at=1kgf/cm2=9.807×104pa=10mH2O=735.6mmHg絕對(duì)壓力——以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)為流體的真實(shí)壓力絕壓＞大氣壓表壓=絕對(duì)壓力－大氣壓力絕壓＜大氣壓真空度=大氣壓力－絕對(duì)壓力注：大氣壓力應(yīng)以當(dāng)?shù)卮髿鈮簽闇?zhǔn)

表壓與真空度應(yīng)注明

絕對(duì)壓力

絕對(duì)壓力

絕對(duì)真空表壓真空度大氣壓絕壓＞大氣壓表壓=絕對(duì)壓力－大氣壓力絕壓＜大氣壓真空度=大氣壓力－絕對(duì)壓力流體壓力與作用面垂直，并指向該作用面；任意界面兩側(cè)所受壓力，大小相等、方向相反；作用于任意點(diǎn)不同方向上的壓力在數(shù)值上均相同。3.靜壓力的特性[例1-2]：在蘭州操作的苯乙烯真空蒸餾塔塔頂真空表讀數(shù)為80kPa，在天津操作時(shí)，真空表讀數(shù)應(yīng)為多少？已知蘭州地區(qū)的平均大氣壓85.3kPa，天津地區(qū)為101.33kPa。解：維持操作的正常進(jìn)行，應(yīng)保持相同的絕對(duì)壓，根據(jù)蘭州地區(qū)的壓強(qiáng)條件，可求得操作時(shí)的絕對(duì)壓。解:

絕壓=大氣壓-真空度

=85300–80000=5300[Pa]

真空度=大氣壓-絕壓

=101330-5300=96030[Pa]二、流體的密度與比體積（一）密度

單位體積流體的質(zhì)量。kg/m3

1.單組分密度密度僅隨溫度變化（極高壓力除外），其變化關(guān)系可從手冊(cè)中查得。液體當(dāng)壓力不太高、溫度不太低時(shí)，可按理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算：注意：手冊(cè)中查得的氣體密度均為一定壓力與溫度下之值，若條件不同，則需進(jìn)行換算。氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（T=273.15K,p=101.325kPa)當(dāng)壓力、溫度改變時(shí)，

氣體2.混合物的密度組分在混合前后質(zhì)量不變，則有——?dú)怏w混合物中各組分的體積分?jǐn)?shù)。當(dāng)接近理想氣體時(shí)Mm——混合氣體的平均摩爾質(zhì)量；混合氣體2.混合物的密度——?dú)怏w混合物中各組分的摩爾(體積)分?jǐn)?shù)?；旌弦后w假設(shè)各組分在混合前后體積不變，則有——液體混合物中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。1kg混合液為基準(zhǔn)二、流體的密度與比體積（二）比體積

單位質(zhì)量流體的體積。m3/kg設(shè)流體不可壓縮，ρ=K三、流體靜力學(xué)基本方程式——流體靜力學(xué)基本方程式取微元高度dz：向上的力：PA向下的力：(P+dP)A重力：mg=ρgAdZ三力之和為零：PA-(P+dP)A-ρgAdZ=0即dP+ρgdZ=0對(duì)上式進(jìn)行不定積分得：ρgz+P＝常數(shù)重力場(chǎng)中對(duì)液柱進(jìn)行受力分析：（1）上端面所受總壓力（2）下端面所受總壓力（3）液柱的重力取距離基準(zhǔn)水平面高度為Z1和Z2的兩個(gè)平面，密度=常數(shù)p0p2p1z1z2G方向向下方向向上方向向下三、流體靜力學(xué)基本方程式液柱處于靜止時(shí)，上述三力的合力為零:——靜力學(xué)基本方程式壓力形式能量形式液柱上端面取液面時(shí):討論：（1）適用于重力場(chǎng)中靜止、連續(xù)的同種不可壓縮性流體；（2）物理意義：——單位質(zhì)量流體所具有的位能，J/kg——單位質(zhì)量流體所具有的靜壓能，J/kg在同一靜止流體中，處在不同位置流體的位能和靜壓能各不相同，但二者可以轉(zhuǎn)換，其總和保持不變。討論：（3）在靜止的、連續(xù)的同種流體內(nèi)，處于同一水平面上各點(diǎn)的壓力處處相等。壓力相等的面稱為等壓面。-連通器原理（4）壓力具有傳遞性：液面上方壓力變化時(shí)，液體內(nèi)部各點(diǎn)的壓力也將發(fā)生相應(yīng)的變化。-帕斯卡原理

水壓機(jī)、液壓傳動(dòng)裝置

例題：1.判斷下面各式是否成立PA=PA’PB=PB’PC=PC’2.細(xì)管液面高度。

1=800kg/m3

2=1000kg/m3

H1=0.7m

H2=0.6m

3.當(dāng)細(xì)管水位下降多高時(shí),槽內(nèi)水將放凈?例題：解：1、判斷兩點(diǎn)壓強(qiáng)是否相等，關(guān)鍵是等壓點(diǎn)的條件是否滿足（靜止，連續(xù)，同一流體，同一水平面）。PA=PA’PB=PB’因A及A’兩點(diǎn)與B及B‘在靜止的連通著的同一種流體內(nèi)，并在同一水平面上。PC=PC’

的關(guān)系不能成立。因C及C’兩點(diǎn)雖在靜止流體的同一水平面上，但不是連通著的同一種流體，即截面C—C’不是等壓面。例題：解：

2、計(jì)算玻璃管內(nèi)水的高度h－－靜力學(xué)方程應(yīng)用根據(jù)等壓點(diǎn)，分別列出某點(diǎn)壓強(qiáng)的計(jì)算公式，然后聯(lián)立求解。PB=PB’

PB=1gH1+2gH2+p0PB’＝2gh+p0故：

2gh+p0=1gH1+2gH2+p03、

2gh’+p0=1gH1+p0四、靜力學(xué)基本方程的應(yīng)用（一）壓力測(cè)量1.U形管液柱壓差計(jì)設(shè)指示液的密度為ρ0

被測(cè)流體的密度為ρ

A與A′面為等壓面，即流體靜力學(xué)基本方程得p1p2mRAA’所以整理得若被測(cè)流體是氣體，ρ﹤﹤

ρ0，則有討論：①U形管壓差計(jì)可測(cè)系統(tǒng)內(nèi)兩點(diǎn)的壓力差，當(dāng)將U形管一端與被測(cè)點(diǎn)連接、另一端與大氣相通時(shí)，也可測(cè)得流體的表壓或真空度；②指示液的選?。褐甘疽号c被測(cè)流體不互溶，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；其密度要大于被測(cè)流體密度。應(yīng)根據(jù)被測(cè)流體的種類及壓差的大小選擇指示液。測(cè)氣體—水③壓強(qiáng)差僅與讀數(shù)R與，密度差有關(guān)，與壓差計(jì)粗細(xì)形狀無(wú)關(guān)

2.倒U形管壓差計(jì)該壓差計(jì)是利用被測(cè)量液體本身作為指示液的。壓力差p1－p2可根據(jù)液柱高度差R進(jìn)行計(jì)算。取等壓面AB

ρg3.斜管壓差計(jì)適用于壓差較小的情況。值越小，讀數(shù)放大倍數(shù)越大。ρ0密度接近但不互溶的兩種指示液A和C；4.微差壓差計(jì)(雙液壓差計(jì)）擴(kuò)大室內(nèi)徑與U管內(nèi)徑之比應(yīng)大于10。擴(kuò)大室液面差可忽略雙液：水-煤油、酒精-煤油、CCl4-苯等（二）液位測(cè)量1.近距離液位測(cè)量裝置

化工廠中經(jīng)常要了解容器里液體的貯存量，或要控制設(shè)備里的液面，因此要進(jìn)行液位的測(cè)量。大多數(shù)液位計(jì)的工作原理均遵循靜止液體內(nèi)部壓強(qiáng)變化的規(guī)律。連通管：最原始的液位計(jì)，在容器底部及液面上方各開一小孔，兩孔間用玻璃管相連（二）液位測(cè)量玻璃管壓差計(jì)壓差計(jì)讀數(shù)R反映出容器內(nèi)的液面高度。液面越高，h越小，壓差計(jì)讀數(shù)R越?。划?dāng)液面達(dá)到最高時(shí)，h為零，R亦為零。ρ0ρ平衡室例：如附圖所示，常溫水在管道中流過(guò)。為測(cè)定a、b兩點(diǎn)的壓力差，安裝一U型壓差計(jì)，試計(jì)算a、b兩點(diǎn)的壓力差為若干？已知水與汞的密度分別為1000kg/m3及13600kg/m3。2.遠(yuǎn)距離液位測(cè)量裝置管道中充滿氮?dú)?，其密度較小，近似認(rèn)為而所以AB動(dòng)畫模擬1（三）液封高度的計(jì)算液封作用：確保設(shè)備安全：當(dāng)設(shè)備內(nèi)壓力超過(guò)規(guī)定值時(shí)，氣體從液封管排出；防止氣柜內(nèi)氣體泄漏。液封高度：實(shí)際中管子插入液面下深度比計(jì)算值略低：課后習(xí)題思考題作業(yè)題:1-10、1-111．靜壓力有什么特性？2.不同基準(zhǔn)壓力之間的換算關(guān)系是怎樣的。3.流體靜力學(xué)方程式的應(yīng)用有哪些方面。第二節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)的基本方程概述穩(wěn)態(tài)流動(dòng)與非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)物料平衡－連續(xù)性方程機(jī)械能平衡－柏努力方程式實(shí)際流體機(jī)械能衡算式二者關(guān)系：（一）流量一、概述1）體積流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流體流過(guò)管路任一截面積的體積，以qV

表示，單位：m3/s或m3/h。2）質(zhì)量流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流體流過(guò)管路任一截面積的質(zhì)量，以qW表示，單位：kg/s或kg/h。（二）流速1）流速（平均流速）單位時(shí)間內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)方向上所流經(jīng)的距離。2）質(zhì)量流速單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道單位截面積的流體質(zhì)量。

kg/（m2·s）流量與流速的關(guān)系：氣體：V=f(T,P),溫度、壓力變化時(shí)，qv、u隨之變化，qm不變對(duì)于圓形管道：流量qV一般由生產(chǎn)任務(wù)決定。流速選擇：3.管徑的估算↑→d↓→設(shè)備費(fèi)用↓流動(dòng)阻力↑→動(dòng)力消耗↑

→操作費(fèi)↑均衡考慮uu適宜費(fèi)用總費(fèi)用設(shè)備費(fèi)操作費(fèi)3.管徑的估算uu適宜費(fèi)用總費(fèi)用設(shè)備費(fèi)操作費(fèi)選定流速u計(jì)算d圓整（規(guī)格化，去標(biāo)準(zhǔn)管徑）一般：液體：u=0.5～3m/s氣體：u=10～30m/s計(jì)算實(shí)際流速u實(shí)流體及其流動(dòng)類別流速范圍/（m/s）流體及其流動(dòng)類別流速范圍/（m/s）自來(lái)水（3×105Pa）1～1.5高壓空氣15～25水及低粘度液體（1×105Pa～1×106Pa）1.5～3.0一般氣體（常壓）10～20高粘度液體0.5～1.0鼓風(fēng)機(jī)吸入管10～20工業(yè)供水（8×105Pa以下）1.5～3.0鼓風(fēng)機(jī)排出管15～20鍋爐供水（8×105Pa以下）﹥3.0離心泵吸入管（水類液體）1.5～2.0飽和蒸汽20～40離心泵排出管（水類液體）2.5～3.0過(guò)熱蒸汽30～50往復(fù)泵吸入管（水類液體）0.75～1.0蛇管、螺旋管內(nèi)的冷卻水﹤1.0往復(fù)泵排出管（水類液體）1.0～2.0低壓空氣12～15液體自流速度（冷凝水等）0.5

真空操作下氣體流速﹤50表某些流體在管道中的常用流速范圍二、穩(wěn)態(tài)流動(dòng)與非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)：各截面上的溫度、壓力、流速等物理量?jī)H隨位置變化，而不隨時(shí)間變化；非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)：流體在各截面上的有關(guān)物理量既隨位置變化，也隨時(shí)間變化。三、物料平衡-連續(xù)性方程式對(duì)于穩(wěn)態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)，在管路中流體沒(méi)有增加和漏失的情況下：推廣至任意截面——連續(xù)性方程式1122進(jìn)料速度=出料速度+積累速度不可壓縮性流體，ρ=K圓形管道：即不可壓縮流體在管路中任意截面的流速與管內(nèi)徑的平方成反比。例：如圖輸水管路：內(nèi)徑d1=2.5cm,d2=10cm,d3=5cm求：1）當(dāng)流量為4L/S時(shí)。各管段的平均流速2）當(dāng)流量分別增至8L/s、減至2L/s時(shí)，平均流速？解：1）u=qv/A223311d2d1d3例：如圖輸水管路：內(nèi)徑d1=2.5cm,d2=10cm,d3=5cm求：1）當(dāng)流量為4L/S時(shí)。各管段的平均流速2）當(dāng)流量分別增至8L/s、減至2L/s時(shí)，平均流速？解：2）流量增大一倍，各段流速也增為2倍8L/s時(shí)，u1=16.3m/s，u2=1.02m/s，u1=4.08/s2L/s時(shí)，u1=4.08m/s，u2=0.26m/s，u1=1.02s223311d2d1d3四、總能量衡算（一）流動(dòng)流體包含的機(jī)械能1）位能：質(zhì)量為m的流體自基準(zhǔn)水平面升舉到高度Z所作的功，mgZ，單位：J單位質(zhì)量流體(1kg)具有的位能稱比位能，gZ，[J/kg]2）動(dòng)能：質(zhì)量為m，流速為u的流體所具有的動(dòng)能為單位單位質(zhì)量流體具有的動(dòng)能稱比動(dòng)能，

u2/2

[J/kg]3）靜壓能：設(shè)流體m、V→i-i截面(P、A)，則：截面處的壓力F=P·A，流體通過(guò)A前進(jìn)的距離

l=V/A流體進(jìn)入該截面所需功

=F·l=P·V即：流體所具有的靜壓能=PV，單位為J，又稱流動(dòng)功。單位質(zhì)量流體所具有的靜壓能稱比靜壓能：比靜壓能=PV/m=P/(m/V)=P/ρ，單位為J/kg。四、總能量衡算（二）流動(dòng)與外界交換的能量1)外功：?jiǎn)挝毁|(zhì)量流體獲得的機(jī)械能，又稱有效功，以We表示，單位J/kg；規(guī)定外界對(duì)流體做功取“＋”，流體對(duì)外做功取“－”流體粘性內(nèi)摩擦力流動(dòng)阻力能量損失轉(zhuǎn)化為熱單位質(zhì)量流體能量損失：∑hf，J/kg，稱為比能損失2)能量損失四、總能量衡算（三）總能量平衡方程式在截面1-1′和截面2-2′之間對(duì)單位質(zhì)量流體作總能量衡算為：機(jī)械能：位能、動(dòng)能、壓力能和外功－可轉(zhuǎn)化為熱及內(nèi)能，或者相互轉(zhuǎn)化內(nèi)能和熱：不能轉(zhuǎn)化為用于流體輸送的能量五、伯努利方程式（一）伯努利方程式總熱能：Qe=qe+∑hf熱力學(xué)第一定律：△U=Qe－W=qe+∑hf-P·△V不可壓縮性流體：ρ=const，△V=0則：△U=U2-U1=qe+∑hf代入總能量平衡方程：－－穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能衡算式或廣義柏努利方程五、伯努利方程式（一）伯努利方程式對(duì)于理想流體：∑hf=0，沒(méi)有外功加入時(shí)：上式可簡(jiǎn)化為稱為伯努利方程式或總機(jī)械能（1）（二）伯努利方程式的物理意義——單位質(zhì)量流體所具有的位能，J/kg；——單位質(zhì)量流體所具有的靜壓能，J/kg；——單位質(zhì)量流體所具有的動(dòng)能，J/kg。各項(xiàng)意義：將上式各項(xiàng)同除重力加速度g:稱為單位重量流體能量守恒方程式式中各項(xiàng)單位為z——位壓頭——?jiǎng)訅侯^——靜壓頭總壓頭（2）式（1）為以單位質(zhì)量流體為基準(zhǔn)的機(jī)械能衡算式，式（2）為以重量流體為基準(zhǔn)的機(jī)械能衡算式，表明理想流體在流動(dòng)過(guò)程中任意截面上總機(jī)械能、總壓頭為常數(shù)，三種能量形式可以相互轉(zhuǎn)換。Hz2210（三）實(shí)際流體機(jī)械能衡算式（2）外加功（外加壓頭）1kg流體從流體輸送機(jī)械所獲得的能量為W

(J/kg)。（1）能量損失（壓頭損失）設(shè)1kg流體損失的能量為Σhf（J/kg）。（3）（4）或——伯努利方程式

位壓頭動(dòng)壓頭靜壓頭有效壓頭壓頭損失（四）伯努利方程的分析與討論（1）不同表現(xiàn)形式總結(jié)以單位質(zhì)量流體為基準(zhǔn)，單位:J/kg以單位重量流體為基準(zhǔn)，單位：m液柱以單位體積流體為基準(zhǔn)，單位：Pa（四）伯努利方程的分析與討論（2）總比能和流向判斷：總比能：柏努利方程式：無(wú)外功加入時(shí)：We=0，于是：E1=E2+∑hf實(shí)際流體：∑hf＞0→E1

＞E2

自流管路，流向判斷的依據(jù)

J/kg（四）伯努利方程的分析與討論（3）能量轉(zhuǎn)化關(guān)系：如圖:流體為理想流體,則對(duì)1-1截面和2-2截面列柏努利方程可得:故：靜壓能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。（四）伯努利方程的分析與討論（4）柏努利方程與靜力學(xué)方程之間的關(guān)系：流體靜止時(shí)：即：靜力學(xué)方程即：流體靜力學(xué)基本方程式為柏努利方程的特例說(shuō)明柏努利方程即表示流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，也表示流體靜止?fàn)顟B(tài)的規(guī)律。（四）伯努利方程的分析與討論（5）泵功率計(jì)算有效功率：W外加機(jī)械能單位質(zhì)量流體從輸送機(jī)械獲得的外功J/Kg軸功率：泵效率η泵的有效功率Pe：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)輸送機(jī)械對(duì)流體所做的有效功，

單位：W，kW；Pe=We·W=We·ρVη=Pe/P×100%（四）伯努利方程的分析與討論（6）伯努利方程式適用于不可壓縮性流體。

對(duì)于可壓縮性流體，當(dāng)時(shí)，仍可用該方程計(jì)算，但式中的密度ρ應(yīng)以兩截面的平均密度ρm代替。（三）伯努利方程的應(yīng)用管內(nèi)流體的流量；輸送設(shè)備的功率；管路中流體的壓力；容器間的相對(duì)位置等。利用伯努利方程與連續(xù)性方程，可以確定：（1）根據(jù)題意畫出流動(dòng)系統(tǒng)的示意圖，標(biāo)明流體的流動(dòng)方向，定出上、下游截面，明確流動(dòng)系統(tǒng)的衡算范圍；（2）位能基準(zhǔn)面的選取必須與地面平行；宜于選取兩截面中位置較低的截面；若截面不是水平面，而是垂直于地面，則基準(zhǔn)面應(yīng)選過(guò)管中心線的水平面。

（三）伯努利方程的應(yīng)用（4）各物理量的單位應(yīng)保持一致，壓力表示方法也應(yīng)一致，即同為絕壓或同為表壓。

（3）截面的選取與流體的流動(dòng)方向相垂直；兩截面間流體應(yīng)是定態(tài)連續(xù)流動(dòng)；截面宜選在已知量多、計(jì)算方便處。截面無(wú)分支

（三）伯努利方程的應(yīng)用（三）伯努利方程的應(yīng)用計(jì)算流體輸送機(jī)械的功率：在1-1和2-2間列柏努利方程：功率J/kg（三）伯努利方程的應(yīng)用計(jì)算高位槽的高度：在1-1和2-2間，列柏努利方程：m液柱（三）伯努利方程的應(yīng)用計(jì)算輸送需要的壓力：在1-1和2-2間，列柏努利方程：Pa例:水在如圖所示的虹吸管內(nèi)作定態(tài)流動(dòng)，管徑?jīng)]有變化，水流經(jīng)管路的能量損失可以忽略不計(jì)，試計(jì)算管內(nèi)截面2-2’、3-3’、4-4’、5-5’處的壓強(qiáng)。大氣壓為1.013×105Pa，流體密度ρ=1000kg/m3。例1解：為計(jì)算管內(nèi)各截面的壓強(qiáng)，應(yīng)首先計(jì)算管內(nèi)水的流速。先在貯槽水面1-1'及管子出口內(nèi)側(cè)截面6-6'間列柏努利方程式，并以截面6-6'為基準(zhǔn)水平面。由于管路的能量損失忽略不計(jì)，解得u6=4.43m/s由于管路直徑無(wú)變化，則管路各截面積相等。根據(jù)連續(xù)性方程式知Vs=Au=常數(shù)，故管內(nèi)各截面的流速不變，即u2=u3=u4=u5=u6=4.43m/s；則：即，故柏努利方程式可寫為式中Z1=1mZ6=0p1=0（表壓）p6=0（表壓）u1≈0將上列數(shù)值代入上式，并簡(jiǎn)化得總機(jī)械能可以用系統(tǒng)內(nèi)任何截面去計(jì)算，但根據(jù)本題條件，以貯槽水面1-1'處的總機(jī)械能計(jì)算較為簡(jiǎn)便?，F(xiàn)取截面2-2'為基準(zhǔn)水平面，則上式中Z=3m，p=101330Pa，u≈0，所以總機(jī)械能為計(jì)算各截面的壓強(qiáng)時(shí)，亦應(yīng)以截面2-2'為基準(zhǔn)水平面，則Z2=0，Z3=3m，Z4=3.5m，Z5=3m。（1）截面2-2'的壓強(qiáng)因流動(dòng)系統(tǒng)的能量損失可忽略不計(jì)，故水可視為理想流體，則系統(tǒng)內(nèi)各截面上流體的總機(jī)械能E相等，即（3）截面4-4'的壓強(qiáng)（4）截面5-5'的壓強(qiáng)從以上結(jié)果可以看出，壓強(qiáng)不斷變化，這是位能與靜壓強(qiáng)反復(fù)轉(zhuǎn)換的結(jié)果。（2）截面3-3'的壓強(qiáng)1.什么是連續(xù)性方程式，說(shuō)明其物理意義及應(yīng)用。2.掌握理想流體和實(shí)際流體的柏努利方程式，說(shuō)明各項(xiàng)單位及物理意義。3.應(yīng)用柏努利方程式時(shí)，應(yīng)注意哪些問(wèn)題？如何選取基準(zhǔn)面和截面？4.應(yīng)用柏努利方程式可以解決哪些問(wèn)題？思考題

第三節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)現(xiàn)象從這節(jié)開始，求第二個(gè)基本點(diǎn)總的能量損失，而能量損失前面我們提過(guò)和物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。能量損失與粘性有關(guān)。本節(jié)將討論產(chǎn)生能量損失的原因及管內(nèi)速度分布等。牛頓粘性定律流體流動(dòng)類型和雷諾數(shù)流體在圓管中的速度分布一、流體的粘度流體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)，稱為粘性。

流體粘性越大，其流動(dòng)性就越小。例如：桶底把一桶甘油放完要比把一桶水放完慢得多。粘性是流體流動(dòng)阻力的根源是流體的重要的物理性質(zhì)只有在流動(dòng)時(shí)才表現(xiàn)出來(lái)。粘性流體速度分布：（1）流體粘性（2）牛頓粘性定律一、流體的粘度平板實(shí)驗(yàn)寫成微分形式：——牛頓粘性定律或

內(nèi)摩擦力

剪應(yīng)力粘度(viscosity）

速度梯度（3）流體的粘度（動(dòng)力粘度）

1)粘度的物理意義

流體流動(dòng)時(shí)在與流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生單位速度梯度所需的剪應(yīng)力。液體:T↑→↓氣體:一般T↑→

↑超高壓p↑→

↑粘度的物理本質(zhì)：分子間的引力和分子的運(yùn)動(dòng)與碰撞。2)粘度的影響因素3)粘度的單位SI制：Pa·s或kg/(m·s)物理制：P(泊）cP(厘泊）換算關(guān)系1cP＝10-3Pa·s4)運(yùn)動(dòng)粘度粘度μ與密度ρ之比。m2/s（4）剪應(yīng)力與動(dòng)量通量分子動(dòng)量傳遞是由于流體層之間速度不同，動(dòng)量由速度大處向速度小處傳遞。動(dòng)量通量：?jiǎn)挝粫r(shí)間、通過(guò)單位面積傳遞的動(dòng)量。剪應(yīng)力＝動(dòng)量通量——?jiǎng)恿繚舛忍荻取\(yùn)動(dòng)粘度