化工原理第一章流体流动课件.ppt

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1、化工原理化工原理化工原理化工原理Principles of Chemical EngineeringPrinciples of Chemical Engineering化工原理教研室化工原理教研室化工原理教研室化工原理教研室Chemical Engineering Chemical Engineering Teaching&ResearchTeaching&Research Section Section任课教师：孟霞任课教师：孟霞任课教师：孟霞任课教师：孟霞1化工原理课程简介化工原理课程简介 课程性质课程性质课程性质课程性质 课程任务课程任务课程任务课程任务 课程课程课程课程内容内容内容内容

2、 课程要求课程要求课程要求课程要求 v专业基础课专业基础课工程性、实践性强工程性、实践性强桥梁作用桥梁作用开发、设计、开发、设计、操作、强化操作、强化动量传递动量传递热量传递热量传递 质量传递质量传递 自学能力自学能力创新能力创新能力理论联系实际理论联系实际开发：开发：开发：开发：选择合适的选择合适的选择合适的选择合适的过程及设备（按经过程及设备（按经过程及设备（按经过程及设备（按经济合理性、技术可济合理性、技术可济合理性、技术可济合理性、技术可行性、污染小、能行性、污染小、能行性、污染小、能行性、污染小、能耗低）耗低）耗低）耗低）设计：设计：设计：设计：选择设选择设选择设选择设备的型号及主备

3、的型号及主备的型号及主备的型号及主要尺寸（根据要尺寸（根据要尺寸（根据要尺寸（根据工艺对设备的工艺对设备的工艺对设备的工艺对设备的要求）要求）要求）要求）操操操操作：作：作：作：如何进如何进如何进如何进行操作和调节行操作和调节行操作和调节行操作和调节以适应生产的以适应生产的以适应生产的以适应生产的不同要求不同要求不同要求不同要求强强强强化化化化改造现有的改造现有的改造现有的改造现有的生产过程和设备以生产过程和设备以生产过程和设备以生产过程和设备以提高效率（包括增提高效率（包括增提高效率（包括增提高效率（包括增产、降耗、节能）产、降耗、节能）产、降耗、节能）产、降耗、节能）理论教学理论教学理论教

4、学理论教学实验教学实验教学实验教学实验教学课程设计课程设计课程设计课程设计2v化工过程与单元操作化工过程与单元操作v单元操作的分类单元操作的分类v单元操作的研究方法单元操作的研究方法v单元操作常用基本概念单元操作常用基本概念v化工原理的三个重要工具化工原理的三个重要工具绪论绪论3化工过程与单元操作化工过程与单元操作 化工过程化工过程原料原料前处理前处理化学加工化学加工后处理后处理产品产品除去杂质达到除去杂质达到必要的纯度，必要的纯度，物理变化过程物理变化过程生成新的物质，生成新的物质，化学变化过程化学变化过程精制、分离达精制、分离达必要的纯度，必要的纯度，物理变化过程物理变化过程化工过程包括化

5、工过程包括化学反应过程化学反应过程和和物理过程。物理过程。4单元操作特点：单元操作特点：物理性操作：物理性操作：化工生产中共有的操作化工生产中共有的操作;单元操作：单元操作：化工过程中共有的，不涉及到化学反应的一系列操作。化工过程中共有的，不涉及到化学反应的一系列操作。5按操作的理论基础划分按操作的理论基础划分v动量传递动量传递为基础：为基础：流体输送、搅拌、沉降、过滤，离心分流体输送、搅拌、沉降、过滤，离心分离离v热量传递热量传递为基础：为基础：加热、冷却、蒸发加热、冷却、蒸发、冷凝、冷凝v质量传递质量传递为基础：为基础：蒸馏、吸收、吸附、萃取蒸馏、吸收、吸附、萃取 热、质热、质同时传递：同

6、时传递：干燥、结晶、干燥、结晶、增湿、减湿增湿、减湿 新的单元操作新的单元操作膜分离膜分离技术、超临界技术技术、超临界技术单元操作分类单元操作分类6(1)(1)实验研究方法（经验法）实验研究方法（经验法）优点优点：省却方程的建立，直接采用实验数据省却方程的建立，直接采用实验数据 不足不足：实验工作量大、缺乏指导意义实验工作量大、缺乏指导意义(2)(2)数学模型方法（半理论半经验法）数学模型方法（半理论半经验法）必要性必要性：复杂问题的简化复杂问题的简化研究方法研究方法7v平衡关系平衡关系-过程能否进行、进行的方向和达到的限度。过程能否进行、进行的方向和达到的限度。v传递速率传递速率增大速率：增

7、大推动力或减小阻力来实现增大速率：增大推动力或减小阻力来实现 v定态过程与非定态过程定态过程与非定态过程 定态过程：物理量不随时间而变，只随位置变定态过程：物理量不随时间而变，只随位置变 非定态：物理量随时间和位置都变。非定态：物理量随时间和位置都变。单元操作常用基本概念单元操作常用基本概念81 1 1 1物料衡算物料衡算物料衡算物料衡算 (1)(1)(1)(1)衡算依据：质量守恒定律衡算依据：质量守恒定律衡算依据：质量守恒定律衡算依据：质量守恒定律 非定态非定态非定态非定态 ：输入输入输入输入 =输出积存输出积存输出积存输出积存 定态定态定态定态 ：输入量输入量输入量输入量 =输出量输出量输

8、出量输出量化工原理三个重要工具化工原理三个重要工具输入输入系统系统输出输出积存积存9(2)(2)衡算方法：衡算方法：a.a.画物料流程示意图，流向用箭头表示，标明数据画物料流程示意图，流向用箭头表示，标明数据与待求量与待求量b.b.确定衡算基准：一般以单位进料或出料量、时间确定衡算基准：一般以单位进料或出料量、时间或设备的单位体积或设备的单位体积c.c.划定衡算范围，列衡算式，求解划定衡算范围，列衡算式，求解例：连续蒸发过程例：连续蒸发过程例：连续蒸发过程例：连续蒸发过程总物料衡算：总物料衡算：总物料衡算：总物料衡算：F=V+WF=V+W溶质物料衡算：溶质物料衡算：溶质物料衡算：溶质物料衡算：

9、FxFxFF=WxWxWW+Vx+VxVVV xVW xwF xF 蒸发器蒸发器10衡算依据：能量守恒定律衡算依据：能量守恒定律v非定态：非定态：输入输入 =输出积存输出积存v定态：定态：输入量输入量=输出量输出量v指明基准温度（一般物料的焓从指明基准温度（一般物料的焓从00算起，算起，也可选其它温度作基准，必须指明）也可选其它温度作基准，必须指明）2 2 2 2热量衡算热量衡算热量衡算热量衡算11v流体：具有流动性的物体，包括液体和气体。流体：具有流动性的物体，包括液体和气体。v质点：由无数分子所组成的流体微团。质点：由无数分子所组成的流体微团。v流体力学流体力学 ：流体静力学和流体动力学：

10、流体静力学和流体动力学第一章第一章第一章第一章流体流动流体流动流体流动流体流动12质点质点：流体宏观运动的最小考察对象：流体宏观运动的最小考察对象连续性假设：连续性假设：工程上将流体看成是充满所占空间的由无数工程上将流体看成是充满所占空间的由无数质点（分子微团）质点（分子微团）所组成的彼此没有间隙的连续介质。所组成的彼此没有间隙的连续介质。质点的含义：质点的含义：（1）由大量分子构成的微团）由大量分子构成的微团（2）质点间无间隔）质点间无间隔连续连续（3）质点的大小远小于管路或容器的）质点的大小远小于管路或容器的尺寸，但比尺寸，但比分子自由程分子自由程大得多。大得多。一、流体质点与连续介质模型

11、一、流体质点与连续介质模型131.1.流体的热力学性质流体的热力学性质v流体的密度流体的密度单位体积流体的质量。用单位体积流体的质量。用 表示。表示。获得方法获得方法：（：（1）查物性数据手册）查物性数据手册（2）公式计算：）公式计算：液体混合物：液体混合物：气体：气体：-理想气体状态方程气体混合物：气体混合物：质量分率质量分率质量分率质量分率体积分率体积分率体积分率体积分率液体：液体：液体：液体：温度对密度的影响：温度对密度的影响：温度对密度的影响：温度对密度的影响：T TT T.故选用密度数值时要注意所确定故选用密度数值时要注意所确定故选用密度数值时要注意所确定故选用密度数值时要注意所确定

12、的温度。的温度。的温度。的温度。14混合气体的平均密度混合气体的平均密度v比容比容v：单位质量物体的体积单位质量物体的体积密度的倒数密度的倒数v液体的比重液体的比重d：任一液体的密度与任一液体的密度与4水的密度之比水的密度之比v重度：重度：单位体积的物体重量单位体积的物体重量工程上常用工程上常用152 2流体的压力及其表示方法流体的压力及其表示方法 流体的压力流体的压力：垂直作用于流体单位面积上的力，称为流体：垂直作用于流体单位面积上的力，称为流体 的压强，工程上习惯称之为压力。的压强，工程上习惯称之为压力。（1）压力单位）压力单位S I 制制:N/m2=Pa，称为帕斯卡称为帕斯卡1 atm(

13、标准大气压标准大气压)1.013105 Pa 760 mmHg 10.33 mH2O总压力：作用总压力：作用于整个面上的于整个面上的力。力。工程制：工程制：工程制：工程制：kgfkgfcmcm22生产上：生产上：生产上：生产上：atmatm（标准大气压标准大气压标准大气压标准大气压）、）、）、）、mm（流体液柱高度流体液柱高度流体液柱高度流体液柱高度）1at(工程大气压)=l kgfcm2=10mH20=735.6mmHg=9.81x104Pa16（2）压力的表示方法）压力的表示方法绝对压力绝对压力表压表压(真空度）真空度）绝对真空（零压）为基准绝对真空（零压）为基准绝对真空（零压）为基准绝对

14、真空（零压）为基准大气压力为基准大气压力为基准大气压力为基准大气压力为基准表压绝对压力当地大气压表压绝对压力当地大气压真空度当地大气压绝对压力真空度当地大气压绝对压力绝对真空绝对真空大气压大气压绝对压力绝对压力绝对压力绝对压力表压表压真空度真空度p1p2图图1-1 绝对压力、表压与真空度的关系绝对压力、表压与真空度的关系绝压、表压与真空度的关系绝压、表压与真空度的关系17v例：例：在兰州操作的苯乙烯真空蒸馏塔顶的真空表读数为在兰州操作的苯乙烯真空蒸馏塔顶的真空表读数为80KPa。在。在天津操作时，若要求塔内维持相同的绝对压力，真空表的读数应为天津操作时，若要求塔内维持相同的绝对压力，真空表的读

15、数应为多少多少?兰州地区的平均大气压为兰州地区的平均大气压为85.3Kpa，天津地区的平均大气压为，天津地区的平均大气压为101.33KPa。v解：解：根据兰州地区的大气压，可求得操作时塔顶的绝对压力：根据兰州地区的大气压，可求得操作时塔顶的绝对压力：绝对压力绝对压力=大气压大气压真空度真空度=85.3-80=5.3KPa天津操作时，塔内维持相同的绝对压力，而大气压不同，则塔顶的天津操作时，塔内维持相同的绝对压力，而大气压不同，则塔顶的真空度也不同，其值为真空度也不同，其值为:真空度真空度=大气压大气压绝对压力绝对压力=101.33-5.3=96.03KPa18二二.流体静力学基本方程流体静力

16、学基本方程流体所受到的力流体所受到的力质量力质量力表面力表面力如如重重力力、离离心心力力等等，属于非接触性的力。属于非接触性的力。法向力法向力切向力切向力(剪力剪力)(压力压力)静止流体所受到的力静止流体所受到的力质量力质量力法向力法向力-静止流体内部任一点的压力静止流体内部任一点的压力,习惯上称习惯上称静压力静压力。-重力场中流体所受质量力重力场中流体所受质量力,即即重力重力。191 1静压力静压力的的特点：特点：从各个方向作用于某一点上的静压力相等。从各个方向作用于某一点上的静压力相等。若通过该点指定一作用平面，则压力的方向垂直于作若通过该点指定一作用平面，则压力的方向垂直于作用面；用面；

17、重力场中，同一水平面上各点的静压力相等，随位置重力场中，同一水平面上各点的静压力相等，随位置高低而变。高低而变。作用于薄层下底面的总压作用于薄层下底面的总压力力 pA作用于薄层上底面的总压力作用于薄层上底面的总压力(p+dp)A重力作用重力作用gAdz2 2、静力学方程的推导：、静力学方程的推导：二二.流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式20 三力之和为三力之和为三力之和为三力之和为0 0 0 0：向上作用力为正向上作用力为正向上作用力为正向上作用力为正 pApA(p p+dp)Adp)AgAdzgAdz 0 0 dpdpgdzgdz 0 0 dZ(PdP)A gAdzpA压力形式压力形式

18、压力形式压力形式能量形式能量形式能量形式能量形式 液柱高形式液柱高形式液柱高形式液柱高形式 积分：积分：积分：积分：p pgzgzCC 或或或或p/p/gzgzCC -流体静力学基本方程流体静力学基本方程流体静力学基本方程流体静力学基本方程211.1.液面上方的压力液面上方的压力 一定一定，内部任一点压力与液体密度，内部任一点压力与液体密度 和液和液面深度面深度h 有关。静止的、连通的同种液体，处于同一水平面上有关。静止的、连通的同种液体，处于同一水平面上的各点压力都相等。压力相等的面称为的各点压力都相等。压力相等的面称为等压面。等压面。2.2.液面压力液面压力 改变改变时，内部各点的压力将以

19、同样大小改变时，内部各点的压力将以同样大小改变 帕帕斯卡原理（斯卡原理（压力具有传递性）压力具有传递性）3.3.压力或压力差的大小可用液柱高度来表示。压力或压力差的大小可用液柱高度来表示。4.=z1z2 p1 g p2 g或=z常数 p g适用场合：绝对静止、连续、均质、不可压缩流体适用场合：绝对静止、连续、均质、不可压缩流体三三.流体静力学基本方程的讨论流体静力学基本方程的讨论静力学方程反映了静止流体内部能量守恒与转换的关系。静力学方程反映了静止流体内部能量守恒与转换的关系。静力学方程反映了静止流体内部能量守恒与转换的关系。静力学方程反映了静止流体内部能量守恒与转换的关系。22等压面的确定：

20、等压面的确定：具备四个条件：具备四个条件：静止、连通、同一水平面、同一流体静止、连通、同一水平面、同一流体 Pa Pa PbPbaabb截面截面截面截面aaaa、bbbb 为为为为等压面等压面等压面等压面Pa=Pa=PaPa ，PbPb=PbPb 四四.流体静力学方程的应用流体静力学方程的应用23 1.1.测压力测压力(1)单管压力计p a R A1.p1 pa=p1(表表)=gR(2)U形压力计rpa A 1 h R 2 3 r0p1=pa+0 gR gh U UU U管压差计：管压差计：管压差计：管压差计：U UU U形管内装入与被测流体不同的液体形管内装入与被测流体不同的液体形管内装入与

21、被测流体不同的液体形管内装入与被测流体不同的液体指示液指示液指示液指示液。指示液与所测流体不互溶，密度要大于被测流体的密度，常选指示液与所测流体不互溶，密度要大于被测流体的密度，常选指示液与所测流体不互溶，密度要大于被测流体的密度，常选指示液与所测流体不互溶，密度要大于被测流体的密度，常选HgHgHgHg。242测测压差压差(1)(1)U形管压差计形管压差计 2 1 z2 z1 Ra b 0 1 2p1+g(z1+R)=p2+gz2+0 gRp1-p2=g(z2-z1)+(0 -)gR由由 pa=pb，得得：25若管路水平：若管路水平：z2 z1P1P2(0)gR若是气体若是气体0 0 P1-

22、P2=0gR+g(z2-z1)若若U管一端通大气管一端通大气 读数读数R指示被测流体表压。指示被测流体表压。P表表P1P大大3.3.3.3.倒倒倒倒U U U U管压差计管压差计管压差计管压差计264.4.双液体压差计双液体压差计(微压差计微压差计)1 1略小于略小于 2 2读数放大读数放大p1-p2=(2-1)gR5.5.5.5.斜管压差计斜管压差计斜管压差计斜管压差计276 6、液位的测量：、液位的测量：测液位置测液位置:容器底部器壁及液面容器底部器壁及液面上方器壁处各开一小孔，两孔上方器壁处各开一小孔，两孔间间U形玻璃管相连形玻璃管相连。p paa=p=p00+gh+ghp pbb=p=

23、p00+HgHggRgR287 7、液封高度的计算：、液封高度的计算：液封目的液封目的液封目的液封目的:防止气体泄漏防止气体泄漏防止气体泄漏防止气体泄漏 保证流体自由流动保证流体自由流动保证流体自由流动保证流体自由流动 气压超标时气压超标时气压超标时气压超标时,保证安全保证安全保证安全保证安全29第二节第二节流体流动的基本方程流体流动的基本方程一、概述：一、概述：1、流量与流速、流量与流速v流量：流量：单位时间流过管路任一截面的流体量。单位时间流过管路任一截面的流体量。v体积流量体积流量单位时间流过管路任一截面的流体体积，用单位时间流过管路任一截面的流体体积，用Vs表表示，单位为示，单位为m3

24、/s。v质量流量质量流量单位时间流过管路任一截面的流体质量，用单位时间流过管路任一截面的流体质量，用ms表表示，单位为示，单位为kg/s。v体积流量和质量流量的关系体积流量和质量流量的关系30v质量流速与流速的关系质量流速与流速的关系：v质量流量与流速的关系：质量流量与流速的关系：v平均流速：平均流速：单位时间质点在流动方向上所流经的距离，简单位时间质点在流动方向上所流经的距离，简称流速，用称流速，用u表示，单位为表示，单位为m/sv质量流速：质量流速：单位时间内流经管路单位截面的流体质量，用单位时间内流经管路单位截面的流体质量，用G表示，单位为表示，单位为kg(m2s)312 2 2 2、管

25、径的计算、管径的计算、管径的计算、管径的计算 圆形管路圆形管路圆形管路圆形管路,若管道内径若管道内径若管道内径若管道内径 d d d d 表示，则表示，则表示，则表示，则一般一般一般一般:密度大或粘度大的液体，密度大或粘度大的液体，密度大或粘度大的液体，密度大或粘度大的液体，uu应小应小应小应小;含固体杂质流体含固体杂质流体含固体杂质流体含固体杂质流体 uu应大，避免固体沉积在管内应大，避免固体沉积在管内应大，避免固体沉积在管内应大，避免固体沉积在管内;气体大气体大气体大气体大10-3010-30m/sm/s，液体液体液体液体0.5-30.5-3m/sm/s。32二、定态流动与非定态流动二、定

26、态流动与非定态流动 1 1、定定态态流流动动：任任一一点点处处流流体体的的流流速速、压压力力、密密度度等等物物理理量量仅仅随位置变，而不随时间改变的流动。随位置变，而不随时间改变的流动。2 2 2 2、非定态流动：、非定态流动：、非定态流动：、非定态流动：各物理量不仅随位置而改变，而且随时间而变各物理量不仅随位置而改变，而且随时间而变各物理量不仅随位置而改变，而且随时间而变各物理量不仅随位置而改变，而且随时间而变的流动。的流动。的流动。的流动。33三、粘性与粘度三、粘性与粘度内摩擦力：内摩擦力：运动着的流体内部相邻两流体层间的相互作用力。运动着的流体内部相邻两流体层间的相互作用力。粘性：粘性：

27、流体流动时产生内摩擦力并阻碍流体相对运动的特性。流体流动时产生内摩擦力并阻碍流体相对运动的特性。粘性是内摩擦力的表现，粘性是阻力产生的根本原因粘性是内摩擦力的表现，粘性是阻力产生的根本原因。yfAfBvBvABA34粘度，衡量流体粘性大小的物理量，粘性越大粘度，衡量流体粘性大小的物理量，粘性越大粘度，衡量流体粘性大小的物理量，粘性越大粘度，衡量流体粘性大小的物理量，粘性越大 越大越大越大越大。法向速度梯度，垂直于流动方向上速度的变化率，法向速度梯度，垂直于流动方向上速度的变化率，法向速度梯度，垂直于流动方向上速度的变化率，法向速度梯度，垂直于流动方向上速度的变化率，速度梯度有正负。速度梯度有正

28、负。速度梯度有正负。速度梯度有正负。牛顿粘性定律牛顿粘性定律：物理意义：物理意义：物理意义：物理意义：流体流动过程中，产生单位速度梯度时的剪应力。流体流动过程中，产生单位速度梯度时的剪应力。流体流动过程中，产生单位速度梯度时的剪应力。流体流动过程中，产生单位速度梯度时的剪应力。粘度总是与速度梯度相联系，又称动力粘度。粘度总是与速度梯度相联系，又称动力粘度。粘度总是与速度梯度相联系，又称动力粘度。粘度总是与速度梯度相联系，又称动力粘度。35粘度的影响因素：粘度的影响因素：v液体液体的粘度随温度升高而减小，的粘度随温度升高而减小，气体气体的粘度随温度升高的粘度随温度升高而增大而增大。液体：液体：T

29、体积膨胀体积膨胀分子间距分子间距吸引力吸引力气体：气体：Tu分子碰撞分子碰撞v牛顿型流体：牛顿型流体：服从牛顿粘性定律的流体。所有气体和大服从牛顿粘性定律的流体。所有气体和大多数液体。多数液体。v非牛顿型流体：非牛顿型流体：不符合牛顿粘性定律的流体不符合牛顿粘性定律的流体.36四、连续性方程四、连续性方程质量衡算：质量衡算：截面截面截面截面1 1 1 11 1 1 1与与与与2 2 2 22 2 2 2为衡算范围，为衡算范围，为衡算范围，为衡算范围，质量守恒定律，质量守恒定律，质量守恒定律，质量守恒定律，定态流动的连续性方程定态流动的连续性方程定态流动的连续性方程定态流动的连续性方程推广到管路

30、上任何一个截面推广到管路上任何一个截面推广到管路上任何一个截面推广到管路上任何一个截面不可压缩的流体不可压缩的流体Vs1=Vs2=Vs3=Vs=常数37圆形管路：圆形管路：分支管路：分支管路：总管质量流量为各分支管路质量流量之和。总管质量流量为各分支管路质量流量之和。ms=ms1ms2msms2ms1以上各式都称为以上各式都称为管内定态流动的连续性方程。管内定态流动的连续性方程。38五五.伯努利方程伯努利方程 传热速率传热速率qe，能量能量：运动着的流体涉及的能量形式有运动着的流体涉及的能量形式有内能内能、位能、动能、位能、动能、静压能、静压能、热、热、功功u2/2，J/kggz，J/kg功率

31、功率we，He取决于温取决于温度，度，U，J/kg图图2-4 2-4 控制体的能量衡算控制体的能量衡算p/，J/kg.能量衡算能量衡算39流体稳定流动时的能量衡算：流体稳定流动时的能量衡算：输入能量输入能量U1 +gZ1 +u12/2 +p1/1 +qe+we输出能量输出能量U2 +gZ2 +u22/2 +p2/2由能量守恒定律：由能量守恒定律：输入能量输入能量 输出能量输出能量U1 +gZ1 +u12/2 +p1/1 +qe+weU2 +gZ2 +u22/2 +p2/2总能量衡算式：总能量衡算式：(J/kg)机械能衡算式：机械能衡算式：gZ1 +u12/2 +p1/1 +wegZ2 +u22

32、/2 +p2/241理想流体伯努利方程：理想流体伯努利方程：gZ1 +u12/2 +p1/gZ2 +u22/2 +p2/常数常数流体的机械能流体的机械能2.2.实际流体流动过程的能量衡算实际流体流动过程的能量衡算能量损失：能量损失：Wf (J/kg)由摩擦阻力引起能量补充能量补充：We (J/kg)由流体输送设备提供 gZ1 +u12/2 +p1/We gZ2 +u22/2 +p2/Wf实际流体伯努利方程：实际流体伯努利方程：1.1.理想流体流动过程的能量衡算理想流体流动过程的能量衡算理想流体：理想流体：没有粘性没有粘性（=0）的流体的流体42对实际流体的能量衡算：机械能衡算方程机械能衡算方程

33、（柏努利方程（柏努利方程）外外加加压压头头静静压压头头动动压压头头位位压压头头压压头头损损失失或写成：或写成：43四种形式的柏努利方程：四种形式的柏努利方程：单位质量流体单位质量流体单位质量流体单位质量流体J/kgJ/kg单位重量流体单位重量流体单位重量流体单位重量流体J/J/N,mN,m液柱液柱液柱液柱mkgmkg流体流体流体流体JJ、单位体积流体单位体积流体单位体积流体单位体积流体J/mJ/m33或或或或PaPaNmNm22 注意：注意：流体的衡算基准不同，柏努利方程形式不同，单位不同，流体的衡算基准不同，柏努利方程形式不同，单位不同，衡算中基准要一致。衡算中基准要一致。44柏努利方程的讨

34、论：柏努利方程的讨论：-静力学方程静力学方程（1 1 1 1）理想流体在管道内作定态流动时各截面上所具有的）理想流体在管道内作定态流动时各截面上所具有的）理想流体在管道内作定态流动时各截面上所具有的）理想流体在管道内作定态流动时各截面上所具有的总机总机总机总机械能相等械能相等械能相等械能相等，每一种形式的机械能不一定相等，但各种形式的每一种形式的机械能不一定相等，但各种形式的每一种形式的机械能不一定相等，但各种形式的每一种形式的机械能不一定相等，但各种形式的机械能可以相互转化。机械能可以相互转化。机械能可以相互转化。机械能可以相互转化。45(4)(4)柏努利方程的适用条件：柏努利方程的适用条件

35、：连续的、不可压缩流体的定态流动连续的、不可压缩流体的定态流动;没有考虑流体能量随时间的没有考虑流体能量随时间的变化，按定态推导；变化，按定态推导；对于可压缩流体，若对于可压缩流体，若,仍可用柏努利进行计算，仍可用柏努利进行计算，但此时流体密度应以两截面间流体的平均密度计算。但此时流体密度应以两截面间流体的平均密度计算。46（5 5）柏努利方程式中柏努利方程式中zg、-1kg流体在某截面上所具有的位能、动能和静流体在某截面上所具有的位能、动能和静压能，是状态参数；压能，是状态参数；we、wf-1kg流体在两截面间获得或消耗能量，为过程函数流体在两截面间获得或消耗能量，为过程函数.WWee：输送

36、设备对单位质量流体所作的有效功；输送设备对单位质量流体所作的有效功；输送设备对单位质量流体所作的有效功；输送设备对单位质量流体所作的有效功；NNee：单位时间输送设备对总流体所作的有效功，单位时间输送设备对总流体所作的有效功，单位时间输送设备对总流体所作的有效功，单位时间输送设备对总流体所作的有效功，即即即即NNee=m=msswwee mmss：流体的质量流量，流体的质量流量，流体的质量流量，流体的质量流量，NNee的单位：的单位：的单位：的单位：J Js s或或或或WW -转换效率转换效率转换效率转换效率NeN NN 输送机械的轴功率输送机械的轴功率输送机械的轴功率输送机械的轴功率47柏努

37、利方程的应用柏努利方程的应用应用柏努利方程计算，须注意：应用柏努利方程计算，须注意：画流程示意图；标流向；定上下游截面；确定衡算范围画流程示意图；标流向；定上下游截面；确定衡算范围截面选取：截面选取：连续连续两截面间流体必须连续两截面间流体必须连续垂直垂直截面与流体流动方向垂直截面与流体流动方向垂直技巧：技巧：截面宜选在已知量多的位置，便于计算截面宜选在已知量多的位置，便于计算基准面的选取：基准面的选取：位能基准水平面须与地面平行，位能基准水平面须与地面平行，选两截面低的为基准，若截面不是垂直于地面，应选管选两截面低的为基准，若截面不是垂直于地面，应选管中心线的水平面。中心线的水平面。压力：压

38、力：表压、绝压、真空度均可，但两边必须一致。表压、绝压、真空度均可，但两边必须一致。11481 1、机械能的相互转化（例、机械能的相互转化（例1 13 3、1 14 4）2 2、外功的计算（、外功的计算（1 15 5）3 3、容器间相对位置的计算、容器间相对位置的计算如图所示，从高位槽向塔内进料，高位槽中液位如图所示，从高位槽向塔内进料，高位槽中液位恒定，高位槽和塔内的压力均为大气压。送液管恒定，高位槽和塔内的压力均为大气压。送液管为为45452.5mm2.5mm的钢管，要求送液量为的钢管，要求送液量为3.6m3.6m3 3/h/h。设料液在管内的压头损失为设料液在管内的压头损失为1.2m 1

39、.2m（不包括出口（不包括出口能量损失），试问高位槽的液位要高出进料口多能量损失），试问高位槽的液位要高出进料口多少米？少米？494、管内流体压力的计算管内流体压力的计算如图所示，某厂利用喷射泵输送氨。管中稀氨水的质量流量为如图所示，某厂利用喷射泵输送氨。管中稀氨水的质量流量为1104kg/h，密度为，密度为1000kg/m3，入口处的表压为，入口处的表压为147kPa。管。管道的内径为道的内径为53mm，喷嘴出，喷嘴出口处内径为口处内径为13mm，喷嘴能量损失，喷嘴能量损失可忽略不计，试求喷嘴出口处的压力。可忽略不计，试求喷嘴出口处的压力。50雷诺实验装置5152zzAABBh hB B53

40、1、与时间无关的粘性流体、与时间无关的粘性流体 假塑性假塑性(PseudoplasticPseudoplastic)流体：流体：涨塑性涨塑性(dilatantdilatant)流体流体：宾汉塑性宾汉塑性(BinghamplasticBinghamplastic)流体流体：2 2、与时间有关的粘性流、与时间有关的粘性流、与时间有关的粘性流、与时间有关的粘性流体体体体触变性触变性(thixotropicthixotropic)流体流体：aabbccdda-a-宾汉塑性流体宾汉塑性流体b-b-涨塑性流体涨塑性流体c-c-牛顿流体牛顿流体d-d-假塑性流体假塑性流体粘弹性粘弹性(Rhexopectic

41、Rhexopectic)流体：流体：54若所测压力差很小，若所测压力差很小，若所测压力差很小，若所测压力差很小，UU管压差计的读数管压差计的读数管压差计的读数管压差计的读数RR也就很也就很也就很也就很小，普通压差计难以准确读出小，普通压差计难以准确读出小，普通压差计难以准确读出小，普通压差计难以准确读出RR值。为把读数值。为把读数值。为把读数值。为把读数RR放放放放大，使大，使大，使大，使UU管的两侧上部管的两侧上部管的两侧上部管的两侧上部增设扩张室增设扩张室增设扩张室增设扩张室，而且扩张室要，而且扩张室要，而且扩张室要，而且扩张室要有足够大的截面积，压差计内两种有足够大的截面积，压差计内两种

42、有足够大的截面积，压差计内两种有足够大的截面积，压差计内两种密度相近且不密度相近且不密度相近且不密度相近且不互溶互溶互溶互溶的指示液的指示液的指示液的指示液 22和和和和 11，而指示液，而指示液，而指示液，而指示液 11与被测流与被测流与被测流与被测流体应不互溶。若扩大室的截面积比体应不互溶。若扩大室的截面积比体应不互溶。若扩大室的截面积比体应不互溶。若扩大室的截面积比UU管的截面积大管的截面积大管的截面积大管的截面积大很多，即使很多，即使很多，即使很多，即使UU管内指示液的液面差管内指示液的液面差管内指示液的液面差管内指示液的液面差RR很大，两扩大室很大，两扩大室很大，两扩大室很大，两扩大室内指示液的液面变化却很微小，可以认为基本维持等内指示液的液面变化却很微小，可以认为基本维持等内指示液的液面变化却很微小，可以认为基本维持等内指示液的液面变化却很微小，可以认为基本维持等高。高。高。高。p p11p p22=(=(22 11)gR)gR 3、微压差计、微压差计55斜管压差计：当所测量的流体压力差较小时，可将压差计倾斜放当所测量的流体压力差较小时，可将压差计倾斜放置，即为斜管压差计，用以放大读数，提高测量精度置，即为斜管压差计，用以放大读数，提高测量精度v此时，此时，R与与R的关系为的关系为 为倾斜角，其值越小，则读数放大倍数越大。56