气体的流速计算伯努利方程
伯努利方程三种形式公式
伯努利方程三种形式公式
第一种形式的伯努利方程公式是:
P₁ + 1/2ρv₁² + ρgh₁ = P₂ + 1/2ρv₂² + ρgh₂
其中P₁和P₂分别表示两个位置的压力,ρ表示流体的密度,v₁和v₂表示两个位置的流速,g为重力加速度,h₁和h₂表示两个位置的高度。
这个公式描述了流体在两个位置之间能量守恒的关系。
等式左边的第
一项表示压力能,第二项表示动能,第三项表示单位质量的重力势能。
等
式右边的三项表示相应位置的压力能、动能和重力势能。
这个公式适用于
流体在不完全关闭的管道、管道两端处于同一高度的情况。
第二种形式的伯努利方程公式是:
P + 1/2ρv² + ρgh = const
这是一个简化形式的伯努利方程,它将两个位置的参数合并成一个常数。
这个公式的物理意义是,当流体在流动过程中没有受到外界力的作用时,流体的总能量保持不变。
这个公式适用于理想的水平管道、无摩擦的
流动。
第三种形式的伯努利方程公式是:
P + 1/2ρv² = const
这是伯努利方程的最简形式,它忽略了重力势能的影响。
这个公式适
用于理想的非粘性流体在无重力情况下的流动,如气体等。
这三种形式的伯努利方程公式分别适用于不同的流体力学问题。
选择
适用的公式取决于具体的流动条件和需要分析的问题。
无论选择哪种形式,
伯努利方程都提供了一个重要的工具,可以帮助我们研究流体力学中的能量转换和守恒。
伯努利定律
伯努利定律在一个流体系统,比如气流、水流中,流速越快,流体产生的压力就越小,这就是被称为“流体力学之父”的丹尼尔·伯努利1738年发现的“伯努利定律”。
这个压力产生的力量是巨大的,空气能够托起沉重的飞机,就是利用了伯努利定律。
飞机机翼的上表面是流畅的曲面,下表面则是平面。
这样,机翼上表面的气流速度就大于下表面的气流速度,所以机翼下方气流产生的压力就大于上方气流的压力,飞机就被这巨大的压力差“托住”了。
当然了,这个压力到底有多大,一个高深的流体力学公式“伯努利方程”会去计算它。
方程式v=流动速度伯努利定律g=地心加速度(地球)h=流体处于的高度(从某参考点计)p=流体所受的压强ρ=流体的密度伯努利方程伯努利理想正压流体在有势彻体力作用下作定常运动时,运动方程(即欧拉方程)沿流线积分而得到的表达运动流体机械能守恒的方程。
因著名的瑞士科学家D.伯努利于1738年提出而得名。
对于重力场中的不可压缩均质流体,方程为p+ρgz+(1/2)*ρv^2=C式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和速度;z 为铅垂高度;g为重力加速度。
上式各项分别表示单位体积流体的压力能p、重力势能ρg z和动能(1/2)*ρv ^2,在沿流线运动过程中,总和保持不变,即总能量守恒。
但各流线之间总能量(即上式中的常量值)可能不同。
对于气体,可忽略重力,方程简化为p+(1/2)*ρv ^2=常量(p0),各项分别称为静压、动压和总压。
显然,流动中速度增大,压强就减小;速度减小,压强就增大;速度降为零,压强就达到最大(理论上应等于总压)。
飞机机翼产生举力,就在于下翼面速度低而压强大,上翼面速度高而压强小,因而合力向上。
据此方程,测量流体的总压、静压即可求得速度,成为皮托管测速的原理。
在无旋流动中,也可利用无旋条件积分欧拉方程而得到相同的结果但涵义不同,此时公式中的常量在全流场不变,表示各流线上流体有相同的总能量,方程适用于全流场任意两点之间。
流体力学伯努利方程公式
流体力学伯努利方程公式
流体力学伯努利方程是物理学中最基本且重要的方程之一。
它是关于流体运动的一组非线性方程,用于以数学方法描述流体运动,它被用于解决流动问题,如气体动力学、湍流流动和热流动。
伯努利方程由英国数学家兼流体力学家约翰·尼科(John von Neumann)在1946年初提出,它是一个具有三个未知量的非线性方程组,同时反映了运动的流体的动量、动能和动量守恒的特性。
伯努利方程的首要用途是计算几何体内流体的参数,它刻画了由于抗力矢量和动量耦合而引起的湍流运动流场。
伯努利方程指定了一个n维流体中特定目标位置上物体的物理参数,它具有一个参数向量,即,流速,流体密度,力学压力,温度和能量密度。
基本伯努利方程可以写成:
∇·(ρu)=0,
∇·u=0,
∇·P+ρ∂u/∂t=ρS,
其中ρ是流体的密度,u是流速,P是静压力,t是时间,S代表的是外力。
伯努利方程被广泛地应用于可解决多维流动,如水流、风流、温度场、抗静电场和对流传输等。
在主动低频技术中,伯努利方程还用于解决超声成像,超声测量和声学设计方面的应用。
它通常被用于数值分析,以解决流动问题的复杂性,并根据实验数据预测流体的行为。
因此,伯努利方程在现代物理学中扮演着一个重要的角色,它不仅可以帮助人们更好地理解流体的行为,还可以帮助我们更特别的设计有效的模拟和预测流体的行为。
流体力学--伯努利方程
2 pa α1v12 p2 α 2 v2 H hl12 γ 2g γ 2g P2 P2 Pa ,并取 2 1,则上式变成 由于 A ,所以 V 1 0 ; 1 1 A 2
H
v2
hl 21
流速:
2
S1
2gH 2gH , 1 S2 2 2 2 S1 S2 S1 S2 2 2gH 2 S1 S2 2
体积流量: QV S2 2 S1S2
只要读出两个 竖管的高度差, 就可以测量流 速和流量
应用实例3.虹吸现象
3 3 H 2
O
1
1
2
O
2 v2 V A 02hl 21 H A 1 1 2g
飞机的机翼的翼型使得飞行中前面的 空气掠过机翼向后时,流经机翼上部的 空气要通过的路程大于流经机翼下部的 空气通过的路程,因此上部空气流速大 于下部空气的流速,上部空气对机翼 向下的压力就会小于下部空气对机翼向 上的压力,从而产生升力 ;
应用实例1. 水流抽气机、喷雾器 空吸作用:当流体流速增大时 压强减小,产生对周围气体或液 体的吸入作用; 水流抽气机、喷雾器就是根据空吸 作用的原理(速度大、压强小)设 计的。
应用实例2.汾丘里流量计
汾丘里管:特制的玻璃管,两端较粗,中间较细,在较粗和较细 的部位连通着两个竖直细管。
汾丘里管水平接在液体管道中可以测定液体的流量;
1 2 p v 恒量 2
S 恒量
2 S1
2p1 p 2 2 p1 p 2 gH S1 S2 2
伯努利方程是瑞士物理学家伯努利提出来的,是理想流体作稳定流动时的 基本方程,对于确定流体内部各处的压力和流速有很大的实际意义、在水 利、造船、航空等部门有着广泛的应用。
伯努利方程
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参考链接:/view/94269.htm?fr=ala0_1
还有一个相近回答:这个方程并非是描述液体的运动,而应该是描述理想气体的绝热定常流动的,比如它 可以近似地描述火箭或者喷气式发动机中的气流(你可以参考第26届全国中学生物理竞赛复赛中的热学 题)。其中的伽马(像r一样的那个希腊字母,我打不出来,用r来替代)是气体的比热容比,即气体的定 压摩尔热容与定体摩尔热容之比,对理想气体来说是个常数。这个公式中,左边v是气体流动的速度,p是 气体的压强,p下面的希腊字母代表气体的密度。右边的p0\pho0是指速度为0的地方气体的压强和密度。 这个公式的推导和流体的伯努利方程思想相同,只是要考虑到此时气体是可压缩的,结合理想气体的状态 方程即可推导出。
• •
编辑本段]p+ρgh+(1/2)*ρv^2=C 式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和速度;h为铅垂高度;g为重力加速度。 上式各项分别表示单位体 积流体的压力能 p、重力势能ρg z和动能(1/2)*ρv ^2,在沿流线运动过程中,总和保持不变,即总能量守恒。 但各流线之间总能量(即上式中的常量值)可能不同。对于气体,可忽略重力,方程简化为p+(1/2)*ρv ^2 =常量(p0),各项分别称为静压 、动压和总压。显然 ,流动中速度增大,压强就减小;速度减小, 压强就 增大;速度降为零,压强就达到最大(理论上应等于总压)。飞机机翼产生举力,就在于下翼面速度低而压强 大,上翼面速度高而压强小 ,因而合力向上。 据此方程,测量流体的总压、静压即可求得速度,成为皮托 管测速的原理。在无旋流动中,也可利用无旋条件积分欧拉方程而得到相同的结果但涵义不同,此时公式 中的常量在全流场不变,表示各流线上流体有相同的总能量,方程适用于全流场任意两点之间。在粘性流 动中,粘性摩擦力消耗机械能而产生热,机械能不守恒,推广使用伯努利方程时,应加进机械能损失项[1]。 图为验证伯努利方程的空气动力实验。 补充:p1+1/2ρv1^2+ρgh1=p2+1/2ρv2^2+ρgh2(1) p+ρgh+(1/2)*ρv^2=常量 (2) 均为伯努利方程 其中ρv^2/2项与流速有关,称为动压强,而p和ρgh称为静 压强。 伯努利方程揭示流体在重力场中流动时的能量守恒。 由伯努利方程可以看出,流速高处压力低, 流速低处压力高。 图II.4-3为一喷油器,已知进口和出口直径D1=8mm,喉部直径D2=7.4mm,进口空气压 力p1=0.5MPa,进口空气温度T1=300K,通过喷油器的空气流量qa=500L/min(ANR),油杯内油的密度 ρ=800kg/m。问油杯内右面比喉部低多少就不能将油吸入管内进行喷油? 解: 由气体状态方程,知进口 空气密度ρ=p1/(RT1)=(0.5+0.1)/(287*300)kg/m=6.97kg/m
气体流速与压强的关系公式
气体流速与压强的关系公式气体流速与压强的关系是研究气体动力学的重要内容之一。
在工程领域中,我们经常需要研究气体在管道中的流动情况,而气体流速与压强的关系公式就是我们研究气体流动的基础。
气体流速与压强的关系公式可以用来描述气体在管道中的流动速度与压强之间的关系。
这个公式的基本形式为:v = (2ΔP/ρ)^(1/2)其中,v表示气体的流速,ΔP表示气体在管道中的压强差,ρ表示气体的密度。
这个公式的推导过程比较复杂,需要运用一些基本的物理学知识。
在这里,我们只简单介绍一下这个公式的应用。
我们需要知道气体在管道中的流动速度与压强之间存在一定的关系。
当气体在管道中流动时,由于管道的摩擦力和阻力的作用,气体的流速会逐渐减小,而气体的压强则会逐渐增大。
这个过程可以用伯努利方程来描述:P1 + 1/2ρv1^2 + ρgh1 = P2 + 1/2ρv2^2 + ρgh2其中,P1和P2分别表示管道两端的压强,v1和v2分别表示管道两端的流速,h1和h2分别表示管道两端的高度差,ρ表示气体的密度,g表示重力加速度。
根据伯努利方程,我们可以得到气体流速与压强之间的关系公式:v2 = (2(P1 - P2)/ρ)^(1/2)这个公式可以用来计算气体在管道中的流速,但是它只适用于理想气体在水平管道中的流动情况。
在实际应用中,我们需要考虑到气体的压缩性、管道的摩擦力和阻力等因素,因此需要对公式进行修正。
修正后的气体流速与压强的关系公式为:v = (2ΔP/ρ - fL/Dv^2)^(1/2)其中,f表示管道的摩擦系数,L表示管道的长度,D表示管道的直径,v表示气体的流速。
这个公式可以用来计算气体在实际管道中的流速,但是需要注意的是,公式中的摩擦系数f是一个经验值,需要根据实际情况进行确定。
气体流速与压强的关系公式是研究气体动力学的重要工具之一。
在工程领域中,我们经常需要用到这个公式来计算气体在管道中的流动情况,从而保证工程的安全和稳定运行。
0.2mpa压差压缩空气流速
0.2mpa压差压缩空气流速
压差是指空气在流动过程中的压力差,通常用单位面积上的压力差来表示。
在这里,0.2MPa的压差表示每平方米的压力差为
0.2MPa。
要计算压差下的压缩空气流速,我们可以利用伯努利方程和连续方程来进行计算。
首先,我们可以使用伯努利方程来计算流速。
伯努利方程描述了流体在沿流线方向上的能量守恒。
根据伯努利方程,压力、速度和高度之间存在关系,即P + 0.5ρv^2 + ρgh = 常数,其中P是压力,ρ是密度,v是速度,g是重力加速度,h是高度。
在这里,我们可以假设空气是理想气体,密度ρ可以表示为
ρ = P / (RT),其中P是压力,R是气体常数,T是温度。
假设初始状态和最终状态的高度相同,可以忽略重力势能项。
因此,伯努利方程可以简化为P1 + 0.5ρv1^2 = P2 + 0.5ρv2^2,其中1表示初始状态,2表示最终状态。
接下来,我们可以利用连续方程来计算流速。
连续方程描述了流体在流动过程中流速和流量的关系。
连续方程可以表示为A1v1 = A2v2,其中A是流体流过的横截面积,v是流速。
综合利用伯努利方程和连续方程,我们可以解得最终状态下的流速v2。
需要注意的是,这里的计算是在理想条件下进行的,实际情况可能会受到一些因素的影响,如流体粘性等。
流体力学流速计算公式
流体力学流速计算公式一、伯努利方程推导流速公式(理想不可压缩流体定常流动)1. 伯努利方程。
- 对于理想不可压缩流体作定常流动时,在同一条流线上有p+(1)/(2)ρ v^2+ρ gh = C(p是流体压强,ρ是流体密度,v是流速,h是高度,C是常量)。
- 假设水平流动(h_1 = h_2),则方程变为p_1+(1)/(2)ρ v_1^2=p_2+(1)/(2)ρ v_2^2。
- 由此可推导出流速公式v_2=√(v_1^2)+(2(p_1 - p_2))/(ρ)。
2. 适用条件。
- 理想流体(无粘性),实际流体在粘性较小时可近似使用。
- 不可压缩流体,像水在大多数情况下可视为不可压缩流体,气体在低速流动时也可近似为不可压缩流体。
- 定常流动,即流场中各点的流速等物理量不随时间变化。
3. 示例。
- 已知水管中某点1处的压强p_1 = 2×10^5Pa,流速v_1 = 1m/s,另一点2处的压强p_2 = 1.5×10^5Pa,水的密度ρ = 1000kg/m^3。
- 根据v_2=√(v_1^2)+(2(p_1 - p_2))/(ρ),将数值代入可得:- v_2=√(1^2)+frac{2×(2×10^{5-1.5×10^5)}{1000}}- 先计算括号内的值:2×(2×10^5-1.5×10^5)=2×5×10^4=10^5。
- 则v_2=√(1 + 100)= √(101)≈10.05m/s。
二、连续性方程推导流速公式(不可压缩流体定常流动)1. 连续性方程。
- 对于不可压缩流体的定常流动,有S_1v_1 = S_2v_2(S_1、S_2分别是流管中两个截面的面积,v_1、v_2是相应截面处的流速)。
- 由此可推导出流速公式v_2=(S_1)/(S_2)v_1。
2. 适用条件。
- 不可压缩流体,如液体或低速流动的气体。
伯努利流体力学方程
伯努利流体力学方程
伯努利流体力学方程是描述理想流体在恒定流动状态下,沿着一根流线流动过程中能量守恒的基本物理定律。
它在流体力学中具有广泛的应用,特别是对于液体和气体流动问题。
伯努利流体力学方程可以写成如下形式:
$$P+\frac{1}{2}\rho v^2+\rho gh=C$$
其中:
- P是流体的静压力,即流体在静止状态下所受的压强;
- ρ是流体的密度;
- v是流体的流速,即在流体中某一点上,每单位时间通过该点的流体体积;
- g是重力加速度;
- h是流体在该点上的高度差,相对于某一基准面;
- C是一个常数,即伯努利常数,它在整个流体的过程中保持不变。
伯努利方程从能量的角度来描述了流体在流动中的变化,它表明流体的总能量保持不变,即流体压力、动能和重力势能之和在任意一点上都保持相等,从而可以用于分析流体在不同处的流态变化。
例如,当流体贯穿缩流器或狭窄部分的管道时,流速会增加,而压力会降低,这是因为伯努利方程中流速的平方项会导致压力降低。
类似地,当流体流经扩张部分的管道时,
流速会降低,而压力会升高,这是由于伯努利方程对能量的绝对守恒要求。
3气体流动的基本方程
p1
v12 2
gh1
p2
v22 2
gh2
ghw
如果忽略位置高度的影响,则有:
p1
v12
2
p2
v22
2
hw
总压力损失计算式:
hw hl h
l d
v2 2g
v2 2g
pw hw (
hl
h ) (
l v2
d 2g
v2 )
2g
l d
v2
2
v2
声速流动:当 M=1 时,dA/ds=0,此时速度v不变
▪当v ≤50m/s 时,不必考虑压缩性。 ▪当v ≈140m/s 时,应考虑压缩性。 ▪在气动装置中,气体流动速度较低,且经过压缩,可以认为
声速是一个很重要的量,是判断流体压缩性影响的一个
标准,在气体力学中,低于声速和高于声速的流动具有本质 的区别,因此常以马赫数的比较来划分流体流动的类型:
M <0.5 M>5
不可压缩流体 超高声速流动
流体的压缩性大则扰动波传播的慢,声速就小,15℃ 度空气中声速为340m/s,水中的声速1449m/s。
对流量连续性方程和流管伯努利方程微分,并忽略高度 影响,最后整理得出面积与速度之间的关系式为:
1 dA (M 2 1) 1 dv
A ds
v ds
式中:m = v/a 是马赫数
1 dA (M 2 1) 1 dv
A ds
v ds
由上式可求出:
亚声速流动: 当 M <1 时,M 2 -1 为负值
dA dv ds ds 当A增大时,dA为正,则 dv 必为负,即 v 降低;反之当A 减小时,dA为负,则 dv 必为正,即 v 增大。
恒定总流能量方程(伯努利方程)
恒定总流能量方程(伯努利方程)
恒定总流能量方程式也称作恒定总流伯努利方程式,是流体力学领域极其实用的一个公式,其表达
式如下:
式中,h 、h ——流体截面被研究点相对于选定基准面的高度;
p 、p ——流体截面被研究点的压强;
v 、v ——流体截面被研究点的平均流速;
h ——流体在两截面被研究点之间的水头损失。
注意:截面上的被研究点可以为截面上的任意点。
伯努利方程的适用性分析:
(1)方程是在恒定流速前提下推导得到。
从理论上将讲,没有绝对的恒定流;但是,对于多数流动,流速随时间变化缓慢,由此所导致的惯性力较小,方程仍然适用。
(2)方程的推导以不可压缩流体为基础。
当在工程应用中,它仍然适用于压缩性极小的液体流动,也适用于常规的大多数气体流动。
只有当气体压强变化较大、流速很高时,才需要考虑气体的可压缩性。
(3)方程推导所选流体截面处于渐变流段。
渐变流是指各流线接近于平行直线的流动。
这在一般条件下是要遵守的,特别是断面流速非常大时,更应该严格遵守。
伯努利方程的扩展应用:
121212l1-2
(1)对于两截面之间有能量输出(水轮机或汽轮机)或输入(水泵或风机)的场合。
(2)对于两截面之间有分流或合流的场合。
方程的推导是根据两截面间没有分流或合流的情况下推得到的。
但是,对于两截面间存在两分流或合流的情况,方程仍然适用。
气体的流速计算伯努利方程-20210711093808
气体的流速计算伯努利方程20210711093808一、伯努利方程概述伯努利方程是流体力学中描述流体流动的基本方程之一,它反映了在流体流动过程中,速度、压力和高度之间的关系。
对于气体而言,伯努利方程同样适用,可以用来计算气体的流速。
伯努利方程的基本形式如下:P + 1/2ρv^2 + ρgh = 常数其中,P为气体压力,ρ为气体密度,v为气体流速,g为重力加速度,h为气体所处的高度。
二、气体流速计算1. 已知条件要计算气体流速,我们需要知道气体的压力、密度、重力加速度和高度。
这些参数可以通过实验测量得到,或者根据气体的性质和所处环境进行估算。
2. 计算步骤(1) 确定气体压力P、密度ρ、重力加速度g和高度h的数值。
(2) 将这些数值代入伯努利方程,求解气体流速v。
(3) 分析计算结果,确保流速值在合理范围内。
三、实际应用伯努利方程在气体流速计算中有着广泛的应用,例如:1. 气体管道输送:在气体输送过程中,利用伯努利方程可以计算管道中气体的流速,从而确定管道的设计参数,如直径、壁厚等。
2. 气体喷射:在气体喷射设备中,利用伯努利方程可以计算喷射气体的流速,从而优化喷射效果。
3. 气体风机:在气体风机的设计和运行中,利用伯努利方程可以计算气体流速,从而提高风机效率。
4. 气体扩散:在气体扩散过程中,利用伯努利方程可以计算气体流速,从而分析气体扩散的规律。
伯努利方程在气体流速计算中具有重要的作用。
通过合理应用伯努利方程,我们可以更好地理解和解决气体流动问题,为工程实践提供有力支持。
气体的流速计算伯努利方程20210711093808四、伯努利方程的适用条件伯努利方程在应用时需要满足一定的条件,以确保计算的准确性。
这些条件包括:1. 流体不可压缩:伯努利方程适用于不可压缩流体,即流体密度在流动过程中保持不变。
对于气体而言,当气体流速较低,压力变化不大时,可以近似认为气体是不可压缩的。
2. 流动是稳定的:伯努利方程适用于稳定的流动,即流体的速度、压力和高度随时间保持不变。
气体流速与压力的计算公式
气体流速与压力的计算公式咱们在生活中啊,经常会碰到跟气体流速和压力有关的事儿。
比如说,吹气球的时候,你使劲吹气,气球里的气体流速变快,压力也跟着变化。
这气体流速与压力之间,可是有着神秘的计算公式呢!咱们先来说说伯努利方程,这可是理解气体流速和压力关系的关键。
它就像是一把神奇的钥匙,能打开气体世界的秘密大门。
伯努利方程是这样的:p + 1/2ρv² + ρgh = 常量。
这里的“p”代表压力,“ρ”是气体的密度,“v”是气体的流速,“h”是高度,“g”是重力加速度。
就拿咱们常见的吹风机来说吧。
吹风机的口子越小,风出来的速度就越快。
这时候,根据伯努利方程,口子那里的压力就会变小。
我记得有一次,我在家用吹风机吹头发,不小心把风口对准了一块小纸片,结果那小纸片一下子就被吸进了风口里。
当时我就特别好奇,为啥纸片会被吸进去呢?后来一琢磨,这不就是因为气体流速快了,压力变小,外面的大气压就把纸片给推进去了嘛!再比如说,飞机能飞起来,也跟这个原理有关。
飞机的机翼上面是弧形的,下面是平的。
当空气流过机翼时,上面的气体流速快,压力小;下面的流速慢,压力大。
这样就产生了一个向上的升力,飞机就能飞起来啦。
还有在工厂的通风系统里,也是利用这个原理来控制气流的。
通过调整管道的粗细和形状,改变气体的流速和压力,让空气能够有效地流通。
在汽车设计中,也得考虑气体流速和压力的关系。
汽车的外形设计可不是随便搞的,得让气流能够顺畅地流过车身,减少阻力,这样不仅能提高车速,还能节省燃油呢。
咱们平时吹泡泡的时候也能感受到。
你轻轻地吹,泡泡慢悠悠地变大,这时候气体流速慢,压力相对稳定。
要是你猛地一吹,泡泡可能一下子就破了,因为气体流速太快,压力变化太大。
总之啊,气体流速与压力的计算公式在咱们生活中到处都能派上用场。
了解了它,就能更好地理解身边的很多现象,是不是还挺有趣的?所以说,别小看这个看似复杂的公式,它可是藏在我们日常生活的方方面面呢。
化工原理伯努利方程
化工原理伯努利方程伯努利方程是流体力学中的重要定律,它描述了流体在不同位置的动能、压力和重力势能之间的关系。
化工原理中,伯努利方程被广泛应用于流体力学、管道设计、泵站运行等方面,对于化工工程的设计和运行具有重要意义。
首先,让我们来了解一下伯努利方程的基本原理。
伯努利方程是以瑞士数学家伯努利的名字命名的,它描述了沿着流体流线的动能、压力和重力势能之间的定量关系。
在没有粘性损失和外力做功的情况下,沿着流体流线的总能量保持不变。
伯努利方程的数学表达式为:\[P + \frac{1}{2} \rho v^2 + \rho gh = \text{常数}\]其中,\(P\)为流体的静压力,\(\rho\)为流体密度,\(v\)为流体流速,\(g\)为重力加速度,\(h\)为流体的重力势能。
这个方程表明了流体在不同位置的动能、压力和重力势能之间的平衡关系。
在化工工程中,伯努利方程可以用于分析流体在管道中的流动情况。
例如,在管道的设计中,我们可以利用伯努利方程来计算流体在管道中的流速、压力等参数,从而确定管道的尺寸和泵站的选型。
此外,在泵站的运行中,我们也可以利用伯努利方程来分析流体在管道中的流动情况,从而确定泵站的运行参数,保证流体能够正常输送。
除此之外,伯努利方程还可以用于分析流体在不同高度的能量转换。
例如,在化工生产中,我们经常需要将流体从低处输送到高处,这涉及到流体的重力势能的变化。
利用伯努利方程,我们可以计算出流体在不同高度的压力和流速,从而确定输送过程中所需的能量消耗和泵站的选型。
总之,伯努利方程在化工工程中具有重要的应用价值。
它可以帮助我们分析流体在管道中的流动情况,确定管道的尺寸和泵站的选型;同时,它还可以帮助我们分析流体在不同高度的能量转换,确定输送过程中所需的能量消耗和泵站的选型。
因此,对于化工工程师来说,掌握伯努利方程的原理和应用是非常重要的。
希望本文的介绍能够帮助大家更好地理解伯努利方程在化工原理中的应用。
压力与流速相关公式整理攻略
压力与流速相关公式整理攻略在流体力学中,压力与流速之间存在一定的关系,并且可以通过相关公式来描述。
对于工程师、物理学家和其他研究流体力学的人来说,掌握这些公式对于解决实际问题和进行流体力学分析至关重要。
本文将整理一些与压力和流速相关的常用公式,并提供一些在实际应用中的注意事项。
一、无压缩流体的流速与压力关系1.伯努利方程伯努利方程是描述无压缩流体在沿流线上的流速与压力之间的关系的重要公式。
它可以用来分析管道、涡轮机械以及空气动力学等领域的问题。
伯努利方程的形式如下:P + 0.5 * ρ * v^2 = constant其中,P表示流体的压力,ρ表示流体的密度,v表示流体的流速。
这个公式表明,当流速增大时,压力将下降,反之亦然。
注意,这个公式是在忽略摩擦力、湍流等因素的基础上推导得出的,所以只适用于理想情况。
2.托利密斯定理托利密斯定理是另一个描述无压缩流体流速与压力关系的重要公式。
它可以用来计算流体通过管道或孔隙的流量。
托利密斯定理的形式如下:Q = A * v其中,Q表示流体通过的流量,A表示流体流动的横截面积,v表示流体的流速。
这个公式表明,流体通过的流量与流速成正比,且与流动的横截面积有关。
在实际应用中,可以利用这个公式来计算液体、气体等的流量。
二、压缩流体的流速与压力关系在处理压缩流体的问题时,需要考虑流体的可压缩性。
以下是一些描述压缩流体流速与压力关系的公式。
1.伊辛方程伊辛方程是描述压缩流体流动的恒定流动公式。
它可以用来分析压缩流体通过收缩管道或喷嘴时的流速与压力分布。
伊辛方程的形式如下:P + 0.5 * ρ * v^2 + ρ * g * h = constant其中,P表示流体的压力,ρ表示流体的密度,v表示流体的流速,g表示重力加速度,h表示流体流动的高度。
这个公式表明,流体流动时,压力、速度以及流动高度综合作用下的总能量保持不变。
2.马赫数马赫数是描述压缩流体流速与声速之比的无量纲数值。
气体的流速计算伯努利方程
不可压缩气流的伯努利方程公式及意义由于气流的密度同外部空气的密度是相同的数量级,在用相对压强进行计算时,需要考虑外部大气压在不同高度的差值。
下面为气流伯努利方程:气流的密度为ρ,外部空气的密度为ρa,p1、p2为1-1、2-1断面上的静压,ρυ1^2/2、ρυ2^2/2是动压,(ρa-ρ)g是单位体积气体所受的有效浮力,(z2-z1)是气体沿浮力方向升高的距离,(ρa-ρ)g(z2-z1)是1-1断面相对于2-2断面单位体积气体的位能(称为位压),pw是压强损失。
当气流的密度与外界空气的密度相同时或两计算点的高度相同时,上式可以简化为:其中静压和动压之和称为总压。
当气流的密度远大于外界空气的密度时,此时相当于液体总流前一式中的ρa可忽略不计,认为各点的当地大气压相同,可以简化为:注意事项(1)动能修正系数动能修正系数α为实际动能与按平均速度计算的动能的比值,α值反映了断面速度分布的不均匀程度。
由于气体的动力黏度值较小,过流断面速度梯度小,实际的气流运动的速度分布比较均匀,接近于断面平均流速。
所以,气体运动中的动能修正系数常常取1.0。
(2)气流能量方程应采用压强量纲能量方程用于液体时,因液体中水头概念很直观具体,采用长度量纲很方便。
但是气体流动则不同,由于气体重度γ很小,压强一般比较大,水头概念不明确。
所以一般采用压强量纲。
(3)气流能量方程应采用绝对压强其原因是:方程中两个过流断面之间的高差比较大时,由于不同高度大气压强不同,而导致两断面相对压强的起算基准不同。
因此,将总流能量方程的两端,直接代入该断面处得相对压强值进行计算,必定会产生误差。
有能量输入或输出的伯努利方程总流伯努利方程是在两过流断面间除水头损失之外,再无能量输入或输出的条件下导出的。
第一章3气体流动的基本方程
Q cd A
2
p
式中:cd— 流量系数, cd =α cv
α — 断面收缩系数, α =0.62~0.64
cv— 速度系数, cv =0.97 A— 小孔面积。
三、可压缩气体通过节流小孔的流量
如图所示,容器内的压力、 密度、温度分别为 p1 、ρ1 、T1 , 当气体以声速或近似声速通过节流 孔时,出口处的压力、密度、温度 分别为 p2 、ρ2 、T2 ,只要节流孔 前后压差 p1 –p2 足够大,气体的流 速就能达到声速,此时由于流速较 大, ρ ≠const ,所以应按绝热流 动处理。 ①阀门关闭, p1 = p2 ,v2 = 0, p2/p1 =1 ②打开阀门, ③使 p2 p2 v2 Qm = Qmmax v2 p2/ p1 < 1 Qm= ρ2 A v2
§1—4 气体流动的基本方程
一、质量守恒定律—连续性方程
• 流体在管道中作稳定流动时,同一时间内流过 管道任一截面的质量流量应相等,即:
ρ1v1A1 =ρ2v2A2 = Qm =const(注意ρ1≠ρ2)
在低速流动时,气体可认为是不可压缩的( ρ =常数), 则有:
v1A1 =v2A2 = Q =const
二、气体在管道中的流动特性
由流体力学知识可知,对于不可压缩流体(如液压油), 其速度的变化规律符合流量连续性方程或能量方程,断面增 加,流速减小,压力增大,但对于可压缩气体来说,流动情 况并非如此。当流速较低时,符合上述规律,当流速达到一 定值时,将会出现截然相反的变化规律,现分析如下:
对流量连续性方程和流管伯努利方程微分,并忽略高度 影响,最后整理得出面积与速度之间的关系式为:
273 T1 273 T1
L / min L / min
流速计算——精选推荐
流速计算1、流速计算:按照伯努利⽅程,假设条件为⽔平管,管⼝为⼤⽓压。
则p1+ρ1gz1+(1/2)*ρ1v1^2=p2+ρ2gz2+(1/2)*ρ2v2^2由于ρ1gz1=ρ2gz2;v1=0;p2=0.1MPa;ρ2为⽔的密度=1000kg/m3;p1=1.1MPa(管道内的绝对压⼒);公式化简为:p1=p2+(1/2)*ρ2v2^2按照已知条件计算得出v2=44.72m/s这是管道敞⼝端的计算流速,实际中不会有这么⾼,因为管道敞⼝端压⼒不⼀定是⼤⽓压。
2、流量计算:Q=ρ.s.v2=1000*3.14/4*0.2*0.2*44.72=1404 kg/s每⼩时的出⽔量=1404*3600/1000=5054(吨)这个计算值明显偏⼤,但是计算结果是这样,我⽆奈。
根据我实际中见到的⾃来⽔管道的⽔量估算,压⼒为4公⽄,管径为DN40,每⼩时最⼤的流量⼤概16吨。
按照这个⽐例折下来你的管⼦每⼩时流量⼤概为1000吨。
DN15、DN25、DN50管径的截⾯积分别为:DN15:152*3.14/4=176.625平⽅毫⽶,合0.0177平⽅分⽶。
DN25:252*3.14/4=490.625平⽅毫⽶,合0.0491平⽅分⽶。
DN50:502*3.14/4=1962.5平⽅毫⽶,合0.1963平⽅分⽶。
设管道流速为V=4⽶/秒,即V=40分⽶/秒,且1升=1⽴⽅分⽶,则管道的流量分别为(截⾯积乘以流速):DN15管道:流量Q=0.0177*40=0.708升/秒,合2.55⽴⽅⽶/⼩时。
DN25管道:流量Q=0.0491*40=1.964升/秒,合7.07⽴⽅⽶/⼩时。
DN50管道:流量Q=0.1963*40=7.852升/秒,合28.27⽴⽅⽶/⼩时。
注:必须给定流速才能计算流量,上述是按照4⽶/秒计算的。
任何⽓体流量的计算都可以⽤密度乘速度乘⾯积来计算,你给的条件中⾯积已经知道了,密度可以通过压⼒和温度来计算(⽤理想⽓体公式或者查表),速度虽然计算不出来,但是可以⽤两个公式解⽅程得到。
伯努利方程计算流速
伯努利方程计算流速伯努利方程是流体力学中的重要定律,它描述了在稳态流动中,流体在不同位置上的速度、压力和高度之间的关系。
通过应用伯努利方程,我们可以计算出流体的流速。
本文将介绍伯努利方程的基本原理,并给出一些应用实例。
伯努利方程的基本原理是基于能量守恒定律。
在没有外力作用的情况下,流体的总能量在流动过程中保持不变。
伯努利方程表示了流体在不同位置上的总能量相等。
伯努利方程的数学表达式如下:P + 1/2ρv^2 + ρgh = constant其中,P表示压力,ρ表示流体的密度,v表示流体的速度,g表示重力加速度,h表示流体元素所在位置的高度。
根据伯努利方程,我们可以计算流体的流速。
以水流为例,我们可以通过测量流体的压力和高度差来计算流速。
假设我们有一个水箱,水箱上方有一个小孔,水从小孔中流出。
我们可以测量水箱的高度和小孔处的压力,根据伯努利方程计算出水流的速度。
我们测量水箱的高度差,记作Δh。
然后,我们测量小孔处的压力,记作P。
假设水的密度为ρ,重力加速度为g。
根据伯努利方程,我们可以得到以下等式:P + 1/2ρv^2 + ρgh = constant由于小孔处的速度非常小,我们可以忽略1/2ρv^2这一项。
此外,我们将参考点设为水箱底部,即Δh为小孔处的高度差。
根据这些假设,我们可以简化伯努利方程为:P + ρgh = constant将P和ρgh的值代入上述方程,我们可以解出水流的速度v。
除了上述实例,伯努利方程还可以应用于其他许多情况。
例如,在空气动力学中,伯努利方程可以用于计算飞机在不同位置上的空速。
在涡流流量测量中,伯努利方程可以用于计算流体的流速。
此外,在水力工程中,伯努利方程可以用于计算水流的速度和压力。
伯努利方程是流体力学中的重要定律,可以用于计算流体的流速。
通过测量流体的压力和高度差,并应用伯努利方程,我们可以准确地计算出流体的速度。
除了上述实例,伯努利方程还可以应用于各种不同的情况中。
伯努利原理计算流速
伯努利原理计算流速伯努利原理是流体力学中的一个重要定律,描述了流体在不同位置的速度、压力和高度之间的关系。
根据伯努利原理,流体在流动过程中,速度增加时压力会降低,而速度减小时压力会增加。
利用伯努利原理可以计算流体的流速,下面将详细介绍如何利用伯努利原理计算流速。
我们需要明确一些基本概念。
在流体力学中,流速是指单位时间内流体通过某一横截面的体积。
流速的单位通常用立方米/秒表示。
而压力是指单位面积上施加的力,常用帕斯卡表示。
伯努利原理告诉我们,当流体在流动过程中,速度增加时,压力会降低,速度减小时,压力会增加。
那么,如何利用伯努利原理计算流速呢?首先,我们需要知道流体在两个不同位置的压力差。
假设我们有一个水管,水管的一端处于高压状态,另一端处于低压状态。
根据伯努利原理,我们可以通过测量这两个位置的压力差来计算流速。
接下来,我们需要确定两个位置之间的高度差。
伯努利原理告诉我们,高度差也会影响流体的压力,因此在计算流速时必须考虑高度差。
在进行计算之前,我们还需要确定一些参数,如流体的密度和管道的截面积。
密度可以通过实验测量得到,而管道的截面积可以通过测量管道的直径来计算得到。
现在,我们可以利用伯努利原理来计算流速了。
首先,我们计算出两个位置之间的压力差。
然后,根据压力差和高度差,利用伯努利原理的公式进行计算。
最后,我们可以得到流速的值。
需要注意的是,伯努利原理只适用于理想流体和稳态流动的情况。
在实际应用中,还需要考虑流体的粘性、湍流等因素,因此计算得到的流速只是一个近似值。
总结起来,利用伯努利原理可以计算流体的流速。
通过测量两个位置的压力差和高度差,然后利用伯努利原理的公式进行计算,最终可以得到流速的值。
然而,在实际应用中,还需要考虑其他因素的影响,因此计算得到的流速只是一个近似值。
因此,在实际应用中,还需要结合实际情况进行综合考虑和分析,以得到更准确的结果。
通过对伯努利原理计算流速的介绍,我们可以更好地理解流体力学中的基本原理,并且可以应用于实际工程和科学研究中。
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公式及意义
由于气流的密度同外部空气的密度是相同的数量级,在用相对压强进行计算时,需要考虑外部大气压在不同高度的差值。下面为气流伯努利方程:
气流的密度为ρ,外部空气的密度为ρa,p1、p2为1-1、2-1断面上的静压,ρυ1^2/2、ρυ2^2/2是动压,
(ρa-ρ)g是单位体积气体所受的有效浮力,(z2-z1)是气体沿浮力方向升高的距离,(ρa-ρ)g(z2-z1)是1-1断面相对于2-2断面单位体积气体的位能(称为位压),pw是压强损失。
有能量输入或输出的伯努利方程
总流伯努利方程是在两过流断面间除水头损失之外,再无能量输入或输出的条件下导出的。当两过流断面间有水泵、风机或水轮机等流体机械时,则存在机械能的输入或输出。在这种情况下,根据能量守恒原理,计入单位重量流体流经流体机械获得或失去的机械能Hm,总流能量方程便扩展为有能量输入或输出的伯努利方程:
当气流的密度与外界空气的密度相同时或两计算点的高度相同时,上式可以简化为:
其中静压和动压之和称为总压。
当气流的密度远大于外界空气的密度时,此时相当于液体总流前一式中的ρa可忽略不计,认为各点的当地大气压相同,可以简化为:
注意事项
(1)动能修正系数
动能修正系数α为实际动能与按平均速度计算的动能的比值,α值反映了断面速度分布的不均匀程度。由于气体的动力黏度值较小,过流断面速度梯度小,实际的气流运动的速度分布比较均匀,接近于断面平均流速。所以,气体运动中的动能修正系数常常取1.0。
两断面间有分流或汇流的伯努利方程
恒定总流的伯努利方程是在两过流断面间无分流或汇流的条件下导出的,而实际的输水、供气管道,沿程大多都有分流或汇流。在这种情况下应用上下游断面之间全部重量流体的能量守恒原理写出能量方程。
非恒定总流伯努利方程
以上的总流的伯努利方程都是恒定总流,下面补充非恒定总流的伯努利方程。
(2)气流能量方程应采用压强量纲
能量方程用于液体时,因液体中水头概念很直观具体,采用长度量纲很方便。但是气体流动则不同,由于气体重度γ很小,压强一般比较大,水头概念不明确。所以一般采用压强量纲。
(3)气流能量方程应采用绝对压强
其原因是:方程中两个过流断面之间的高差比较大时,由于不同高度大气压强不同,而导致两断面相对压强的起算基准不同。因此,将总流能量方程的两端,直接代入该断面处得相对压强值进行计算,必定会产生误差。
hw为非恒定Biblioteka 流的水头损失,hi是单位重量流体的惯性水头。