概述2静止流体的基本规律3流体在管道内的流动目录CONTENTS流体流动现象流体在管内的流动阻力管路计算
概述 静止流体的基本规律 流体在管道内的流动 目 录 CONTENTS 1 2 3 4 流体流动现象 5 流体在管内的流动阻力 6 管路计算
第三节流体在管道内的流动一、 流量与流速1.流量：单位时间内流体流过管道任一截面的流体量，包括：体积流量：v，m3/s；质量流量：qm，kg/s。2.流速：单位时间内流体在流动方向上流过的距离，包括：平均流速：u，m/s，u=，在管道中，管道中心流速最大，管壁处流速最小，几乎为零。pAupqu-质量流速： G,kg/(m2·s),G=9m=pu.即G=pu。用AAA于当温度或压强变化时对流体体积有影响时的流速测量
第三节 流体在管道内的流动 一、流量与流速 1. 流量：单位时间内流体流过管道任一截面的流体量，包括： 体积流量：qv，m3 /s；质量流量：qm，kg/s。 2. 流速：单位时间内流体在流动方向上流过的距离，包括： 平均流速：u，m/s，𝒖 = 𝒒𝒗 𝑨 ，在管道中，管道中心流速最大，管壁处 流速最小，几乎为零。 质量流速：G，kg/(m2·s)，𝑮 = 𝒒𝒎 𝑨 = 𝝆𝒒𝒗 𝑨 = 𝝆𝑨𝒖 𝑨 = 𝝆𝒖，即 𝑮 = 𝝆𝒖。用 于当 时对流体体积有影响时的流速测量
第三节流体在管道内的流动3. 管道直径的计算:以圆形管道为例。由于 u=%=得：Ta2A4quqv2V0.785uTu1一般情况下，液体流速为0.5~3m/s，气体流速为10~30m/s
第三节 流体在管道内的流动 3. 管道直径的计算：以圆形管道为例。由于 𝒖 = 𝒒𝒗 𝑨 = 𝒒𝒗 𝝅 𝟒 𝒅 𝟐 得： 𝒅 = 𝟒𝒒𝒗 𝝅𝒖 = 𝒒𝒗 𝟎.𝟕𝟖𝟓𝒖 一般情况下，液体流速为0.5~3m/s，气体流速为10~30m/s
第三节流体在管道内的流动二、稳定流动和非稳定流动流动系统中流体的流速、压强、密度稳定流动等有关物理量仅随位置而改变，而不随时间而改变流动系统2---溢流管1---进口管3---水箱4-排水管上述物理量不仅随位置而且随时间非稳定流动变化的流动
第三节 流体在管道内的流动 二、稳定流动和非稳定流动 流动系统 稳定流动 流动系统中流体的流速、压强、密度 等有关物理量仅随位置而改变，而不 随时间而改变 非稳定流动 上述物理量不仅随位置而且随时间 变化的流动
第三节流体在管道内的流动三、连续性方程：在稳定流动系统中，对直径不同的管段做物料衡算：qm一EF+qm2衡算范围：取管内壁截面1-1与截面2-2间的管段。衡算基准：1s对于连续稳定系统：qm1=qm2qm=uApuiAiP1=u2A2P2如果把这一关系推广到管路系统的任一截面，有：iAiP1=u2A2P2=U3A3P3==umAmPm=常数
第三节 流体在管道内的流动 三、连续性方程：在稳定流动系统中，对直径不同的管段做物料衡算： 衡算范围：取管内壁截面1-1’与截面2-2’间的管段。 衡算基准：1s 对于连续稳定系统： 如果把这一关系推广到管路系统的任一截面，有： qm1 qm2 𝒒𝒎𝟏 = 𝒒𝒎𝟐 𝒒𝒎 = 𝒖𝑨𝝆 𝒖𝟏𝑨𝟏𝝆𝟏 = 𝒖𝟐𝑨𝟐𝝆𝟐 𝒖𝟏𝑨𝟏𝝆𝟏 = 𝒖𝟐𝑨𝟐𝝆𝟐 = 𝒖𝟑𝑨𝟑𝝆𝟑 = ⋯ = 𝒖𝒎𝑨𝒎𝝆𝒎 = 常数
第三节流体在管道内的流动若流体为不可压缩流体：u1A1=u2A2=ugA3==umAm=常数一一维稳定流动的连续性方程对于圆形管道 uA1 = u2A2 , 即 ud? = uz d,2-对于圆形管道：兰=（)2，即当体积流量}一定时，圆形管内流体的流2速与管道直径的平方成反比在稳定连续的不可压缩流体流动中，流速与管道的截面积成反比，截面积越大，流速越小
第三节 流体在管道内的流动 若流体为不可压缩流体：𝒖𝟏𝑨𝟏 = 𝒖𝟐𝑨𝟐 = 𝒖𝟑𝑨𝟑 = ⋯ = 𝒖𝒎𝑨𝒎 = 常数 ——一维稳定流动的连续性方程 对于圆形管道：𝒖𝟏𝑨𝟏 = 𝒖𝟐𝑨𝟐 ，即 𝒖𝟏 𝝅 𝟒 𝒅𝟏 𝟐 = 𝒖𝟐 𝝅 𝟒 𝒅𝟐 𝟐 对于圆形管道：𝒖𝟏 𝒖𝟐 = ( 𝒅𝟐 𝒅𝟏 ) 𝟐 ，即当体积流量qv一定时，圆形管内流体的流 速与管道直径的平方成反比。 在稳定连续的不可压缩流体流动中，流速与管道的截面积成反比，截面 积越大，流速越小
第三节流体在管道内的流动例：如图所示，管路由一段内径为均为60mm的管1，一段内径为100mm的管2及两段内径均为50mm的分支管3a及3b连接而成。水以5.0×10-3m3/s的体积流量自左侧入口送入，若两段分支管内的体积流量相等，试求各段管内的流速。3a213b
第三节 流体在管道内的流动 例：如图所示，管路由一段内径为均为60mm的管1，一段内径为100mm 的管2及两段内径均为50mm的分支管3a及3b连接而成。水以5.0×10-3m3 /s 的体积流量自左侧入口送入，若两段分支管内的体积流量相等，试求各 段管内的流速。 1 2 3a 3b
第三节流体在管道内的流动5.0×10~3解: 通过内径为 60m的流速为 : u= -= 1.77(m/s)#x(0.06)2由兰= ()2 得 u2 = u1()2 = 1.77 × (09)2 =0.64(m/s)uz水离开管2后分成体积流量相等的两股，故uid2=2u3d36011×1.77×(G)2 = 1. 27(m/s)1u = zui(a2注：如果管路存在分支，则支于稳定流动时总管中的质量流量应等于各支管质量流量之和，即1m=m1+qm2+..+1mm
第三节 流体在管道内的流动 解：通过内径为60mm管的流速为：𝒖𝟏 = 𝒒𝒗 𝑨𝟏 = 𝟓.𝟎×𝟏𝟎 − 𝟑 𝝅 𝟒 ×(𝟎.𝟎𝟔) 𝟐 = 𝟏. 𝟕𝟕(𝐦/𝐬) 由 𝒖𝟏 𝒖𝟐 = ( 𝒅𝟐 𝒅𝟏 ) 𝟐 得 𝑢2 = 𝑢1 ( 𝒅𝟏 𝒅𝟐 ) 𝟐 = 1.77 × ( 0.06 0.1 ) 2 =0.64(m/s) 水离开管2后分成体积流量相等的两股，故𝒖𝟏𝒅𝟏 𝟐 = 𝟐𝒖𝟑𝒅𝟑 𝟐 𝒖𝟑 = 𝟏 𝟐 𝒖𝟏 ( 𝒅𝟏 𝒅𝟑 ) 𝟐 = 𝟏 𝟐 × 𝟏. 𝟕𝟕 × ( 𝟔𝟎 𝟓𝟎) 𝟐 = 𝟏.𝟐𝟕(𝐦/𝐬) 注：如果管路存在分支，则支于稳定流动时总管中的质量流量应等于各 支管质量流量之和，即 qm =qm1+qm2+.+qmn
第三节流体在管道内的流动作业：某饮料流经由大小管组成的串联管路，饮料密度为1830kg/m，体积流量为150L/min，大小管尺寸分别为Φ67×3.5mm和@57×3.5mm，试分别求硫酸在大管和小管内的质量流量、平均流速和质量流速
第三节 流体在管道内的流动 作业： 某饮料流经由大小管组成的串联管路，饮料密度为1830kg/m3 ，体积 流量为150L/min，大小管尺寸分别为Φ67×3.5mm和Φ57×3.5mm，试分 别求硫酸在大管和小管内的质量流量、平均流速和质量流速
第三节流体在管道内的流动四、流体流动过程中的能量方程柏努利方程1.理想流体：指没有黏性的流体，即黏度为零。2.理想流体的柏努力方程假设一流动系统，如图所示。在稳定条件下，若有1kg的流体通过截面1-1进入系统，亦必有1kg的流体从截面2-2送出。而在这一过程中，将2涉及以下形式的能量：2Z2
第三节 流体在管道内的流动 四、流体流动过程中的能量方程——柏努利方程 1. 理想流体：指没有黏性的流体，即黏度为零。 2. 理想流体的柏努力方程 假设一流动系统，如图所示。在稳定条件下，若有1kg的流体通过截 面1-1′进入系统，亦必有1kg的流体从截面2-2′送出。而在这一过程中，将 涉及以下形式的能量： Z1 Z2 1` 1 2` 2