【正文】 qV—— m3/s或 m3/h 單位時間內(nèi)流經(jīng)管道任意截面的流體質(zhì)量 。 qm—— kg/s或 kg/h。 ?Vm qq ?二者關(guān)系： （ 一 ） 流量 一 、 流量與流速 2022/4/13 28 （ 二 ） 流速 單位時間內(nèi)流經(jīng)管道單位截面積的流體質(zhì)量 。 1. 流速 （ 平均 流速 ） 單位時間內(nèi)流體質(zhì)點在流動方向上所流經(jīng)的距離 。 Aqu V?kg/（ m2s） 流量與流速的關(guān)系： m/s mVqqwuAA? ?? ? ?mVq q u A w A??? ? ?2022/4/13 29 4 Vqdu??對于圓形管道： 流量 qV一般由生產(chǎn)任務(wù)決定 。 流速選擇： 3. 管徑的估算 ↑→ d ↓ →設(shè)備費(fèi)用 ↓ u 流動阻力 ↑ →動力消耗 ↑ →操作費(fèi) ↑ 均衡考慮 u u適宜 費(fèi) 用 總費(fèi)用 設(shè)備費(fèi) 操作費(fèi) 2022/4/13 30 二 、 穩(wěn)態(tài)流動與非 穩(wěn) 態(tài)流動 穩(wěn)態(tài)流動：各截面上的溫度 、 壓力 、 流速等物理量僅隨位置變化 ， 而不隨時間變化； 非 穩(wěn) 態(tài)流動：流體在各截面上的有關(guān)物理量既隨位置變化 ， 也隨時間變化 。 ),(, zyxfupT ??),(, ?zyxfupT ??2022/4/13 31 三 、 連續(xù)性方程式 對于穩(wěn)態(tài)流動系統(tǒng) ， 在管路中流體沒有增加和漏失的情況下： 21 mm qq ?222111 AuAu ?? ?推廣至任意截面 常數(shù)????? uAAuAuq m ??? ?222111—— 連續(xù)性方程式 1 1? 2? 2 2022/4/13 32 常數(shù)????? uAAuAuq V ?2211不可壓縮性流體 ， .Co n s t??圓形管道 ： 2121221??????????ddAAuu 即不可壓縮流體在管路中任意截面的流速與管內(nèi)徑的平方成反比 。 2022/4/13 33 四 、 伯 努利方程式 （ 一 ） 伯努利方程式 ? gdm dz 在 x方向上對微元段受力分析： pA（ 1） 兩端面所受壓力分別為 及 Adpp )( ??（ 2） 重力的分量 zAgxAgmg ds i nds i nd ???? ??故合力為 zAgpAzAgApppA ddd)d( ?? ??????2022/4/13 34 動量變化率 uAuuq ddm ??zAgpAuAu ddd ?? ???0ddd ??? uupzg ?動量原理 —— 伯努利方程式 不可壓縮性流體 ， .Co n s t??（ 1） C o n s t .21 2 ??? ?puzg2022/4/13 35 （ 二 ） 伯努利方程式的物理意義 zg —— 單位質(zhì)量流體所具有的位能 ， J/kg； ?p —— 單位質(zhì)量流體所具有的靜壓能 ， J/kg ； 221u —— 單位質(zhì)量流體所具有的動能 ， J/kg。 各項意義： 2022/4/13 36 21 C o n s t .2pzugg ?? ? ?將 (1)式各項同除重力加速度 g : （ 2） 式中各項單位為 mNJN / k gJ / k g ??z —— 位壓頭 gu22 —— 動壓頭 gp?—— 靜壓頭 總壓頭 2022/4/13 37 式 （ 1） 為以單位質(zhì)量流體為基準(zhǔn)的機(jī)械能衡算式 ， 式 （ 2） 為以重量流體為基準(zhǔn)的機(jī)械能衡算式 ， 表明理想流體在流動過程中任意截面上總機(jī)械能 、 總壓頭為常數(shù) ， 三種能量形式可以相互轉(zhuǎn)換 。 2022/4/13 38 gu 221gu 222gp ?1gp ?2H z2 2 1 0 2022/4/13 39 五 、 實際流體的機(jī)械能衡算式 Wp2, u2, ?2p1, u1, ?1239。2139。1039。0z2z1（ 一 ） 實際流體機(jī)械能衡算式 2022/4/13 40 （ 2） 外加功 （ 外加壓頭 ） 1kg流體從流體輸送機(jī)械所獲得的能量為 W (J/kg)。 （ 1） 能量損失 （ 壓頭損失 ） 設(shè) 1kg流體損失的能量為 Σ hf（ J/kg） 。 22121 1 2 21122 fppz g u W z g u h??? ? ? ? ? ? ? ?22121 1 2 21122 fppz u H z u Hg g g g??? ? ? ? ? ? ? ?（ 3） （ 4） 或 —— 伯努利方程式 2022/4/13 41 WHg?ffhHg???其中 He—— 外加壓頭或有效壓頭 ， m。 Σhf—— 壓頭損失 ， m。 （ 二 ） 伯努利方程的討論 （ 1） 若流體處于靜止 ， u=0， Σhf=0， W=0， 則柏努利方程變?yōu)? 說明柏努利方程即表示流體的運(yùn)動規(guī)律 ， 也表示流體靜止?fàn)顟B(tài)的規(guī)律 。 ??2211pgzpgz ???2022/4/13 42 W、 Σ hf —— 在兩截面間單位質(zhì)量流體獲得或消耗的能量 。 （ 2） zg、 、 —— 某 截面上單位質(zhì)量流體所具有的位能 、 動能和靜壓能 ； ?p 221u有效功率 ： e mP q W?軸功率 ： ?ePP ?2022/4/13 43 （ 3） 伯努利方程式 適用于不可壓縮性流體 。 對于可壓縮性流體 ， 當(dāng) 時 ， 仍可用該方程計算 ， 但式中的密度 ρ應(yīng)以兩截面的平均密度 ρm代替 。 %20121 ??ppp2022/4/13 44 （ 三 ） 伯努利方程的應(yīng)用 管內(nèi)流體的流量； 輸送設(shè)備的功率； 管路中流體的壓力； 容器間的相對位置等 。 利用伯努利方程與連續(xù)性方程 ， 可以確定： 2022/4/13 45 （ 1） 根據(jù)題意畫出流動系統(tǒng)的示意圖 ， 標(biāo)明流體的流動方向 ， 定出上 、 下游截面 ， 明確流動系統(tǒng)的衡算范圍 ； （ 2） 位能基準(zhǔn)面的選取 必須與地面平行； 宜于選取兩截面中位置較低的截面； 若截面不是水平面 ， 而是垂直于地面 ， 則基準(zhǔn)面應(yīng)選過管中心線的水平面 。 2022/4/13 46 （ 4） 各物理量的單位應(yīng)保持一致 ， 壓力表示方法也應(yīng)一致 ， 即同為絕壓或同為表壓 。 （ 3） 截面的選取 與流體的流動方向相垂直； 兩截面間流體應(yīng)是定態(tài)連續(xù)流動； 截面宜選在已知量多 、 計算方便處 。 2022/4/13 47 （ 一 ） 牛頓粘性定律 yuAFdd?? ?或 yudd?? ??F u u＋ du dy 式中： F—— 內(nèi)摩擦力 ， N； τ —— 剪應(yīng)力 ， Pa； —— 法向速度梯度 ， 1/s； μ —— 比例系數(shù) ， 稱為流體的粘度 ， Pas 。 yudd?一 、 流體的粘度 第三節(jié) 管內(nèi)流體流動現(xiàn)象 2022/4/13 48 （ 二 ） 流體的粘度 （ 動力粘度 ） 流體流動時在與流動方向垂直的方向上產(chǎn)生單位速度梯度所需的剪應(yīng)力 。 ),