工學(xué)流體流動流體動力學(xué)

第一章流體流動 ——〔2〕流體動力學(xué)1精選ppt1.2流體動力學(xué)1.2.1流體的流量與流速1.2.2定態(tài)流動與非定態(tài)流動1.2.3定態(tài)流動系統(tǒng)的質(zhì)量守恒

——連續(xù)性方程1.2.4定態(tài)流動系統(tǒng)的能量守恒

——柏努利方程2精選ppt1.2.1流體的流量與流速一、流量

1.體積流量

單位時間內(nèi)流經(jīng)管道任意截面的流體體積。

VS=V/t——m3/s或Vh=V/t——m3/h3精選ppt2.質(zhì)量流量單位時間內(nèi)流經(jīng)管道任意截面的流體質(zhì)量。

wS＝w/t

——kg/s或kg/h。兩流量間關(guān)系：（1）4精選pptm/s二、流速1.流速〔平均流速〕單位時間內(nèi)流體質(zhì)點在流動方向上所流經(jīng)的距離?！?〕5精選ppt2.質(zhì)量流速單位時間內(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：

〔3〕〔4〕6精選ppt對于圓形管道：流量VS由生產(chǎn)確定。流速選擇：↑→d↓→設(shè)備費用↓

流動阻力↑→動力消耗↑

→操作費↑均衡考慮uu適宜費用總費用設(shè)備費操作費三、管徑的估算7精選ppt常用流體適宜流速范圍：

水及一般液體1~3m/s粘度較大的液體0.5~1m/s低壓氣體8~15m/s壓力較高的氣體

15～25m/s8精選ppt1.2.2定態(tài)流動與非定態(tài)流動非定態(tài)流動：流體在各截面上的有關(guān)物理量既隨位置變化，也隨時間變化。9精選ppt定態(tài)流動：各截面上的溫度、壓力、流速等物理量僅隨位置變化，而不隨時間變化；10精選ppt定態(tài)流動系統(tǒng)任意截面

——連續(xù)性方程11

2

2〔5〕1.2.3定態(tài)流動系統(tǒng)的質(zhì)量守恒

——連續(xù)性方程11精選ppt不可壓縮性流體，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。（6）（7）12精選ppt例1如附圖所示，管路由一段φ89×4.5mm的管1、一段φ108×4mm的管2和兩段φ57×3.5mm的分支管3a及3b連接而成。假設(shè)水以9×10－3m3/s的體積流量流動，且在兩段分支管內(nèi)的流量相等，試求水在各段管內(nèi)的速度。3a123b13精選ppt1.2.4定態(tài)流動系統(tǒng)的能量守恒

——柏努利方程一、總能量衡算14精選ppt衡算范圍：1-1′、2-2′截面以及管內(nèi)壁所圍成的空間衡算基準(zhǔn)：1kg流體基準(zhǔn)面：0-0′水平面15精選ppt〔1〕內(nèi)能貯存于物質(zhì)內(nèi)部的能量。1kg流體具有的內(nèi)能為U〔J/kg〕?！?〕位能流體受重力作用在不同高度所具有的能量。1kg的流體所具有的位能為zg〔J/kg〕。16精選ppt（3）動能

1kg的流體所具有的動能為(J/kg)（4）靜壓能

1kg的流體所具有的靜壓能為

(J/kg)17精選ppt〔5〕熱設(shè)換熱器向1kg流體提供的熱量為qe(J/kg)?！?〕外功(有效功)1kg流體從流體輸送機械所獲得的能量為We(J/kg)。18精選ppt能量守恒〔8〕19精選ppt假設(shè)流體不可壓縮，那么(1)以單位質(zhì)量流體為基準(zhǔn)

Σhf：1kg流體損失的機械能為〔J/kg〕式中各項單位為J/kg。二、實際流體的機械能衡算

（9）20精選ppt〔2〕以單位重量流體為基準(zhǔn)〔10〕式中各項單位為21精選pptz——位壓頭——動壓頭He——外加壓頭或有效壓頭?！o壓頭總壓頭ΣHf——壓頭損失22精選ppt〔3〕以單位體積流體為基準(zhǔn)式中各項單位為（11）——壓強損失23精選ppt理想流體是指流動中沒有摩擦阻力的流體。

〔12〕〔13〕——柏努利方程式

三、理想流體的機械能衡算24精選ppt〔1〕假設(shè)流體處于靜止，u=0，Σhf=0，We=0，那么柏努利方程變?yōu)?/p>

說明柏努利方程即表示流體的運動規(guī)律，也表示流體靜止?fàn)顟B(tài)的規(guī)律。四、柏努利方程的討論25精選ppt〔2〕理想流體在流動過程中任意截面上總機械能、總壓頭為常數(shù)，即26精選pptWe、ΣWf——在兩截面間單位質(zhì)量流體獲得或消耗的能量。（3）zg、、——某截面上單位質(zhì)量流體所具有的位能、動能和靜壓能；有效功率：軸功率：27精選ppt28精選ppt〔4〕柏努利方程式適用于不可壓縮性流體。對于可壓縮性流體，當(dāng)時，仍可用該方程計算，但式中的密度ρ應(yīng)以兩截面的平均密度ρm代替。29精選ppt

管內(nèi)流體的流量；輸送設(shè)備的功率；管路中流體的壓力；容器間的相對位置等。利用柏努利方程與連續(xù)性方程，可以確定：五、柏努利方程的應(yīng)用30精選ppt〔1〕根據(jù)題意畫出流動系統(tǒng)的示意圖，標(biāo)明流體的流動方向，定出上、下游截面，明確流動系統(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；假設(shè)截面不是水平面，而是垂直于地面，那么基準(zhǔn)面應(yīng)選過管中心線的水平面。31精選ppt〔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?！?〕截面的選取與流體的流動方向相垂直；兩截面間流體應(yīng)是定態(tài)連續(xù)流動；截面宜選在量多、計算方便處。32精選ppt

例2如附圖所示，從高位槽向塔內(nèi)進料，高位槽中液位恒定，高位槽和塔內(nèi)的壓力均為大氣壓。送液hpa管為φ45×2.5mm的鋼管，要求送液量為3.6m3/h。設(shè)料液在管內(nèi)的壓頭損失為1.2m〔不包括出口能量損失〕，試問高位槽的液位要高出進料口多少米？33精選ppt例3在φ45×3mm的管路上裝一文丘里管，文丘里管的上游接一壓力表，其讀數(shù)為5kPa，壓力表軸心與管中心的垂直距離為0.3m，管內(nèi)水的流速為1.5m/s，文丘里管的喉徑為15mm。文丘里喉部接一內(nèi)徑為15mm的玻璃管，玻璃管的下端插入水池中，池內(nèi)水面到管中心的垂直距離為3m。假設(shè)將水視為理想流體，試判斷池中水能否被吸入管中。假設(shè)能吸入，再求每小時吸入的水量為多少m3/h。34精選ppt3.0m1120.3m200u35精選ppt例4某化工廠用泵將敞口堿液池中的堿液〔密度為1100kg/m3〕輸送至吸收塔頂，經(jīng)噴嘴噴出，如附圖所示。泵的入口管為φ108×4mm的