流体流动与输送(课件)

二、柏式的引申
实际流体有粘性，所以在流动时有摩擦阻 力产生，其数值的大小视 流体的性质 流动的状况 管壁的粗糙程度 而定。
有外加流体输送机械对流体作功。所以， 实际流体的柏努利方程式变为：
2 u12 p1 u2 p2 Z1 He Z2 Hf 2 g g 2 g g
第三章流体流动过程及流体输送设备
流体的基本性质 流体流动的基本规律 流体压力和流量的测量 管内流体流动的阻力 流体输送设备
研究流体的流动与输送要解决以下问题
流体输送所需管径尺寸的选择 输送流体所需能量和设备的确定 流体性能参数的测量和控制 研究流体的流动形态 了解流体输送设备的工作原理和操作性能
V1 S1
流体带入系统的静压能= 单位：
P 1 S1
V1 P 1 V1 S1
N 3 P1V1 2 m Nm J m
同理：2—2’截面处流体所具有的静压能为 P 2 V 2。
根据能量守恒与转化定律，两截面所具有 的总机械能相等，
mu mu m gZ P P2V2 1 1V1 m gZ 2 2 2
真空度=大气压力-绝对压力
4.流量和流速 （1）流量：单位时间内流体经过管道任一 截面的流体的量。若用流体的体积量来表 示，称为体积流量。 （2）流速：单位时间内，流体在管道内沿 流动方向所流过的距离 。用u表示 u =qv/S S：与流体流动方向相垂直的管道截面积
5.粘度：衡量流体粘性 大小的物理量。

[m]
(3)
流体输送所需功率是指：单位时间耗用的 能量，
实际功率
Na Ne qv gHe qm gHe





式中：Ne－理论功率 －输送设备的效率 工程上将每kg流体所具有的各种形式的能 量统称为压头，如 Z：位压头（简称位头） u2 2 g ：动压头，又称速度头。 P ：静压头

3、流体定态流动过程的能量衡算
一、柏努利方程式的建立 流体作稳定流动时，有四种能量可能发生 变化。即 位能 动能 机械能 静压能 内能 能量之间是可以互相转化的，内能与机械 能之间也是如此。
为了使问题简化，我们首先建立理想液体 的柏式。 理想液体的特点 ： （1）绝对不可压缩（比容不随压强P而变） （2）完全没有粘性（无内摩擦力，即没 有机械能向内能的转化，即T不变） （3）流动时无阻力。 理想流体流动时，只有机械能之间的转化， 而无内能的增减。
1、定态流动和非定态流动
定态流动：流速、压力、密度等物理量不 随时间而改变 非定态流动：流速、压力、密度等物理量 中任意一项随时间而改变
2、流体定态流动过程的物料衡算
当流体在流动系统中作定态流动时，根 据质量作用定律，在没有物料累积和泄 漏的情况下，单位时间内通过流动系统 任一截面的流体的质量应相等。 qm,1= qm,2
3.1 流体的基本性质
1.密度:单位体积流体所具有的质量称为流 体的密度. 2.比体积: 单位质量流体所具有的体积 3.压力: 流体垂直作用于单位面积上的力 (1)绝对压力：以绝对零压为起点而计量 （2）表压：以大气压力为基准而计量的压 力。＞大气压 为表压 ＜大气压 为真空度
表压=绝对压力-大气压力
牛顿粘性定律
式中：μ——流体的粘 度，Pa.s（N.s/m2）; ——法向速 度梯度，1/s。
牛顿粘性定律
（3）牛顿粘性定律
式中：μ——流体的粘度，Pa.s（N.s/m2）; ——法向速 1、定态流动和非定态流动 2、流体定态流动过程的物料衡算（连续性 方程） 3、流体定态流动过程的能量衡算（柏努力 方程） 4、流体流动规律的应用举例
2 p2 A2 v2 2 1 p1 A1 v1 H2
H1 1 O O
对于稳定流动，每m kg流体经截面1—1’进 入系统内，必有m kg流体经截面2—2’离开 这个系统。∴，以m kg流体作为衡算的基 准。
1、位能 流体受重力的作用，在不同的高度具有不 同的位能。它是个相对值。 位能= mgZ 单位：mgZ= kg×m/s2×m = Nm =J ∴，mgZ流体在截面1—1’ ，2—2’所具有的 位能分别为：mgZ1 , mgZ2
2 1 2 2
两边除以m
m ， V
m V
V=V1=V2
2 u12 P u P2 1 2 gZ1 gZ2 2 2
两边除以g，
2 u12 p1 u2 p2 Z1 Z2 2 g g 2 g g
[J/kg] （1）

[米液柱]（2）
2、动能 流体流动时所具有的能量。 mu 动能= 1 2 这一能量相当于将mkg流体从速度为零加速到速 度为所做的功。 单位：= kg×m /s2= Nm = J mkg流体在截面1—1’，2—2’处所具有的动能分别 为：，
2
2
mkg流体在截面1—1’，2—2’处所具有的
1 动能分别为： mu12 2
1 ， mu22 2
3、静压能（流动功）
在静止或流动的流体内部任一处都有一定 的静压强。
液体v
V V P11A1 1 P1 V1 A1 A1
如mkg流体，体积为V[m3]，通过截面1—1’， 把该流体推进此截面所需的作用力=P1S1。 流体通过此截面所走的距离= ，
g
He：输送设备对流体所提供的能量，又称 有效压头。 Hf：因阻力所消耗的能量，又称压头损失。 压头—可以互相转化，是某一截面的能量。 压头损失—为沿程的压头损失，不是某一 截面的。压头一经损失掉，就不能变回系 统里任何一种形式的压头。
三、柏努利的讨论
1、方程使用条件：连续系统，稳定流动， 不可压缩性流体。 P P 20% 2、对于气体，当压强变化 P 时，公式仍适用，其结果是足够准确的。 计算时只需将气体的密度 用平均密度 m 代替，即 。 2