第三章 流体流动
第三章 流体流动
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 本节的主要内容 、管道系统的质量衡算方程 二、管道系统的能量衡算方程
一、管道系统的质量衡算方程 二、管道系统的能量衡算方程 本节的主要内容 第一节 管道系统的衡算方程
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)
第一节管道系统的衡算方程 2.与外界交换的能量 单位质量流体对输送机械的作功 es 为正值;若W为负 值,则表示输送机械对系统内流体作功 单位质量流体在通过系统的过程中交换热量为Q。,吸热时 为正值,放热时为负值 换热器 upp 泵 e 基准面
2．与外界交换的能量 单位质量流体对输送机械的作功，We，为正值；若We为负 值，则表示输送机械对系统内流体作功 单位质量流体在通过系统的过程中交换热量为Qe，吸热时 为正值，放热时为负值 第一节 管道系统的衡算方程