流体静力学方程公开课教案教学设计课件案例试卷.pptx

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1、化工原理流体静力学方程复习浙江省高校招生职业技能考试浙江省高校招生职业技能考试大纲大纲化工生产技术掌握流体静力学基本方程及其应用。一、流量与流速一、流量与流速 1.流量流量 单位时间内流过管道任一截面的流体量，称为流量。若流量用体积来计量，称为体积流量VS；单位为：m3/s。若流量用质量来计量，称为质量流量WS；单位：kg/s。体积流量和质量流量的关系是：2023/2/9 2.流速流速实验证明，流体在管道内流动时，由于流体具有粘性，管道横截面上流体质点速度是沿半径变化的。管道中心流速最大，愈靠管壁速度愈小，在紧靠管壁处，由于液体质点粘附在管壁上，其速度等于零。平均速度:在工程计算上为方便起见，

2、流体的流速通常指整个截面上的平均流速，用u表示；单位为：m/s。数学表达式为：流速：单位时间内流体在流动方向上所流过的距离，以u表示，其单位为m/s。A垂直于流向的管路截面积，称为流通截面积，m2，对于圆形管路，A就是截面圆的面积2023/2/92023/2/9流量与流速的关系为：3.流量与流速的关系流量与流速的关系2023/2/9二、定态流动与非定态流动二、定态流动与非定态流动流动系统定态流动流动系统中各截面上流体的流速、压强、密度等有关物理量仅随位置而改变，不随时间而改变。非定态流动上述物理量既随位置而变，又随时间而变。例例:水箱3上部不断地有水从进水管1注入，而从下部排水管4不断地排出，

3、且在单位时间内，进水量总是大于排水量，多余的水由水箱上方溢流管2溢出，以维持箱内水位恒定不变。2023/2/9（排水管不同管径处），经测定发现，该两截面上的流速和压强虽然不相等，但每一截面上的流速与压强并不随时间而变化，这种情况属于定态流动。定态流动：若在流动系统中，任意取两个截面 非定态流动：若将水箱进水管阀门关闭，箱内的水仍由排水管不断排出，由于箱内无水补充，则水位逐渐下降，各截面上水的流速与压强也随之而降低，此时各截面上水的流速与压强不但随位置而变，还随时间而变，这种情况属于非定态流动。后面的讨论都是基于定态流动的问题。2023/2/9三、连续性方程三、连续性方程设流体在如图所示的定态流

4、动管道系统中:作连续稳定流动;从截面1-1流入，从截面2-2流出；若在管道两截面之间无流体漏损，根据质量守恒定律，从截面1-1进入的流体质量流量应等于从截面2-2流出的流体质量流量。即：2023/2/9如果把这一关系推广到管路系统的任一截面，有：若流体为不可压缩流体 管内定态流动的连续性方程管内定态流动的连续性方程 2023/2/9对于圆形管道，表明：当体积流量VS一定时，管内流体的流速与管道直径 的平方成反比。管内定态流动的连续性方程式反映了在定态流动系统中，流量一定时，管路各截面上流速的变化规律。此规律与管路的安排以及管路上是否装有管件、阀门或输送设备等无关。例1 某液体从内径100mm的

5、钢管流入内径80mm的钢管，流量为60m3/h,试求在稳定流动条件下，两管内的流速。2023/2/92023/2/92023/2/9例2 如附图所示的输水管道，管内径为：d1=2.5cm；d2=10cm；d3=5cm。（1）当流量为4L/s时，各管段的平均流速为若干？（2）当流量增至8L/s或减至2L/s时，平均流速如何变化？d1 d2 d32023/2/9解(1)根据平均流速公式，则根据流速与管道直径换算公式，有相应地，2023/2/9 流量减小至2L/s时，即流量减小1/2，各段流速亦为原值的1/2，即 u14.08m/s，u2=0.26m/s，u3=1.02m/s (2)各截面流速比例保持不变，流量增至8L/s时，流量增为原来的2倍，则各段流速亦增加至2倍，即 u116.3m/s，u2=1.02m/s，u3=4.08m/s