1.3流体在管内的流动1.3.1流量与流速1、流量：流体在单位时间内流经管道任一截面的量。体积流量Vs：(m3 / s)流量m质量流量m：(Kg / s)ms体积流量与质mSO量流量的关系：
1 1.3 流体在管内的流动 1、流量：流体在单位时间内流经管道任一截面 的量。 1.3.1流量与流速 体积流量VS： （m s） t V VS / 3 = 质量流量m： （Kg s） t m mS = / 体积流量与质 量流量的关系： mS = VS 流量
2、流速：流体在单位时间内在流动方向所流过的距离点速度流体沿管径各点的速度S平均流速u：(m/ s)（简称流速）m(Kg / m=.s)5质量流速G：平均流速与质Eu-p量流速的关系管道截面积，「mA:
2 2、流速：流体在单位时间内在流动方向上所流 过的距离 平均流速u： (简称流速) （m s） A V u s = / 质量流速G： （Kg m s） A m G s = 2 / 平均流速与质 量流速的关系： = = = u A V A m G s S A：管道截面积，m 2 点速度—— 流体沿管径各点的速度
3、流速与管径的关系：7对圆形管道：V=AuTu总费用操作费田都设备费uopt流速u图1-8最优流速的确定
3 3、流速与管径的关系: 对圆形管道： V A u d u s 2 4 = = u V d s 4 =
表1-1某些流体在管道中的常用流速范围流速范围/（m·s-1)流体及其流动类别流速范围/(m·s1)流体及其流动类别高压空气15~25自来水（3×105Pa左右）1~1.5一般气体（常压）10~20水及低粘度液体（1×105Pa～1×106Pa)鼓风机吸入管10~201.5~3.0高粘度液体鼓风机排出管15~200.5~1.0工业供水（8×105Pa以下）1.5~3.0离心泵吸入管（水类液体）1.5~2.0锅炉供水（8×105Pa以下）>3. 0离心泵排出管（水类液体）2.5~3.0饱和蒸气20~40往复泵吸入管（水类液体）0.75~1.0过热蒸气30~50往复泵排出管（水类液体）1.0~2.0<100. 5蛇管、螺旋管内的冷却水液体自流速度（冷凝水等）低压空气12~15真空操作下气体流速<10
表1-1某些流体在管道中的常用流速范围
[例] 某厂精馏塔进料量为50000kg/h，料液的性质和水相近密度为960kg/m3，试选择进料管的管径。解：7根据式1一17计算管径，日即2元u式中:Vs=Wg/p=50000/（3600×960）=0.0145m3/s因料液的性质与水相近，参考表1-1，取u=1.8m/s4x0.0145=0.101md=元×1.8根据附录二十二的管子规格，选用108×4mm的无缝钢管，其内径为d=1084×2=100mm=0.1m重新核算流速u=4×0.0145/（3.14×0.12)=1.85m/s
[例］ 某厂精馏塔进料量为50000kg／h，料液的性质和水相近， 密度为960kg/m3，试选择进料管的管径。 解：根据式1－17计算管径，即； 式中:VS=WS / ρ=50000/(3600× 960)=0.0145m3/s 因料液的性质与水相近，参考表1-1，取u=1.8m/s 0.101m 1.8 4 0.0145 = = d 根据附录二十二的管子规格，选用Ø108×4mm的无缝钢管，其内径为 d=108- 4×2=100mm=0.1m 重新核算流速 u=4×0.0145/(3.14×0.12)=1.85m/s 4 u V d S =
1.3.2定态流动与非定态流动理量仅任一截面上流体的有关物定态流动随位置变，不随时间而变的流动定态流动示意图进水管广槽排水管溢流管
6 1.3.2 定态流动与非定态流动 定态流动 任一截面上流体的有关物 理量仅 随位置变，不随时间而变的流动
任一截面上流体的有关物理量不仅非定态流动随位置变，也随时间而变的流劫非定态流动示意图
7 任一截面上流体的有关物理量不仅 非定态流动 随位置变，也随时间而变的流动
1.3.3连续性方程定态流动系统基准物料衡算：范围1-1~2-2IS4m,l9m,2Ws1=Ws2而w,=uA p所以(1-25)Ws= u,A1P1 = u2A2P2ujA P = u2A2P2= A p=常数(1-25a)Ws=不可压缩流体p=contV= u,A = u2A2= uA=常数(1-25b)
8 1.3.3 连续性方程 定态流动系统 物料衡算：范围1-1～2-2 基准 1s ws1=ws2 而 ws=uA 所以 ws = u1A11 ＝ u2A22 (1-25) ws = u1A1 1 ＝ u2A22＝ u A ＝常数 (1-25a) 不可压缩流体 ＝cont Vs= u1A1 ＝ u2A2＝ uA＝常数 (1-25b)
[例1-9]在定态流动系统中，水连续地从粗管流入细管。粗管内径为细管的两倍，求细管内水的流速是粗管内的若干倍解：以下标1及2分别表示粗管和细管。不可压缩流体的连续性方程式为元d2u,A, = u2A2圆管的截面积A=.4元a-du所以d整理uu2du2由所以di = 2d2u
9 ［例1-9］ 在定态流动系统中，水连续地从粗管流入 细管。粗管内径为细管的两倍，求细管内水的流速是粗 管内的若干倍。 解：以下标1及2分别表示粗管和细管。不可压缩流 体的连续性方程式为： u1A1 ＝ u2A2 圆管的截面积 2 4 A d = 所以 2 2 2 2 1 1 4 4 u d u d = 整理 2 2 1 1 2 = d d u u 由 1 2 d = 2d 4 2 2 2 2 1 2 = = d d u u 所以
1.3.4伯努力方程式，流动系统的总能量衡算流动系统中1kg流体具有的能量：1)内能：物质内部能量的总和称为内能。以U表示单位J/kg2)位能：流体因受重力的作用所作的功，J/kg位能=mgz=kg.(m/s2).m=N.m=J3动能：流体因运动所具有的能量，J/kg动能=mu2/2=kg.(m/ s) 2=N. m=J10
10 1.3.4 伯努力方程式 一、流动系统的总能量衡算 流动系统中1kg流体 具有的能量： 1)内能：物质内部能量的总和称为内能。以U表示， 单位J/kg 2)位能：流体因受重力的作用所作的功，J/kg 位能＝mgz＝kg.(m/s2).m=N.m=J 3)动能：流体因运动所具有的能量, J/kg 动能＝mu2/2=kg.(m/s)2=N.m=J