第三章流体流动 本章主要内容 第一节箮道系统的衡算方程 第二节流体流动的内摩擦力 第三节边界层理论 第四节流体流动的阻力损失 第五节管路计篁 第六节流体测量
第三章 流体流动 本章主要内容 第一节 管道系统的衡算方程 第二节 流体流动的内摩擦力 第三节 边界层理论 第四节 流体流动的阻力损失 第五节 管路计算 第六节 流体测量
第一节管道系统的衡算方程 、管道系统的质量衡算方程qn1=pun41 维流动 , P2 9m2= p2u m11 若截面A、属上流体的密度分布均匀,且流 速取各截面的平均流速,则 们2÷(h dt (3.1.1) dt 对于稳态过程如=04mnA4=nln24281 对于不可压缩流体,p为常数 A=um2 A 313) 不可压缩流体管内流动的连续性方程
若截面A1、A2上流体的密度分布均匀,且流 速取各截面的平均流速,则 一维流动 1 2 d d m m m q q t − = 1 m1 1 2 m2 2 d d m u A u A t − = d 0 d m t = 1 m1 1 2 m2 2 u A u A = m1 1 m2 2 u A u A = 对于稳态过程 对于不可压缩流体,ρ为常数, 不可压缩流体管内流动的连续性方程 m1 1 m1 1 q u A = m m 2 2 2 2 q u A = 第一节 管道系统的衡算方程 (3.1.1) (3.1.2) (3.1.3) 一、管道系统的质量衡算方程
第一节管道系统的衡算方程 对于圆形管道 2 4 m 314) 流体在均匀直管内作稳态流动时,平均速度恒定不变
对于圆形管道 2 2 m1 1 m2 2 π π 4 4 u d u d = 即 2 m2 1 m1 2 u d u d = 流体在均匀直管内作稳态流动时,平均速度恒定不变 第一节 管道系统的衡算方程 (3.1.4)
第一节管道系统的衡算方程 【例题3.1.1】直径为800mm的流化床反应器,底部装有布水 板,板上开有直径为10mm的小孔640个。反应器内水的流速 为0.5m/s,求水通过分布板小孔的流速。 解:设反应器和小孔中的流速分别为u1、u2,截面积分别为 、A2,根据不可压缩流体的连续性方程,有 兀×0.82 0.5 5 m/s 兀×0.01×640
【例题3.1.1】直径为800mm的流化床反应器,底部装有布水 板,板上开有直径为10mm的小孔640个。反应器内水的流速 为0.5m/s,求水通过分布板小孔的流速。 解:设反应器和小孔中的流速分别为u1、u2,截面积分别为 A1、A2,根据不可压缩流体的连续性方程,有 u1 A1 =u2 A2 2 1 2 1 2 2 π 0.8 4 0.5 5 π 0.01 640 4 A u u A = = = m/s 第一节 管道系统的衡算方程
第一节管道系统的衡算方程 二、管道系统的能量衡算方程 换热器 流体携带能量 Qe 系统与外界交换能量 基准面 0 0 稳态流动 (输出系统的物质的总能量)一(输入系统的物质的总能量) (从外界吸收的热量)一(对外界所作的功)
(输出系统的物质的总能量)-(输入系统的物质的总能量) =(从外界吸收的热量)-(对外界所作的功) 稳态流动 系统与外界交换能量 流体携带能量 第一节 管道系统的衡算方程 二、管道系统的能量衡算方程
第一节管道系统的衡算方程 (一)总能量衡算方程 1.流体携带的能量E=E内能十E动能十E位能+E静压能 单位质量流体S|单位为kJ/kg ①内能:e,物质内部所具有的能量,是温度的函数 ②动能:流体流动时具有的能量 kJ/kg ③位能:流体质点受重力场的作用具有的能量,取决于它相 对基准水平面的高度gz,k/kg ④静压能:流动着的流体內部任何位置上也具有一定的静压 力。流体进入系统需要对抗压力做功,这部分功成为流体的 静压能输入系统
1.流体携带的能量 单位质量流体 SI单位为kJ/kg (一)总能量衡算方程 ①内能:e,物质内部所具有的能量,是温度的函数 ③位能:流体质点受重力场的作用具有的能量,取决于它相 对基准水平面的高度 1 2 , 2 u ④静压能:流动着的流体内部任何位置上也具有一定的静压 力。流体进入系统需要对抗压力做功,这部分功成为流体的 静压能输入系统。 ②动能:流体流动时具有的能量 gz, kJ/kg kJ/kg E E内能 E动能+E位能 E静压能 = + + 第一节 管道系统的衡算方程
第一节管道系统的衡算方程 若质量为m、体积为W的流体进入某静压强为p、面积为A的 截面,则输入系统的功为 这种功是在流体流动时产生的,故称为流动功。 单位质量流体的静压能 pV U=——流体的比体积,或称流体的质量体积,单位为m3/kg 单位质量流体的总能量为 e=e+=u'+g=+ pu (3.1.6)
pV A V ( pA) = 若质量为m、体积为V的流体进入某静压强为p、面积为A的 截面,则输入系统的功为 这种功是在流体流动时产生的,故称为流动功。 第一节 管道系统的衡算方程 pV p m = V m = 单位质量流体的静压能 ——流体的比体积,或称流体的质量体积,单位为m 3/kg 单位质量流体的总能量为 1 2 2 E e u gz p = + + + (3.1.6)