【正文】 上式中各項(xiàng)的單位都是長度的單位 （ m） ， 因此常把 z、u2/2g、 p/ρg與 Hf分別稱為位壓頭 、 動壓頭 、 靜壓頭和壓頭損失 ，He 則是輸送設(shè)備對流體所提供的能量稱為外加壓頭 。 圖 18 典型化工流動系統(tǒng) 第 1章 流體流動 30 1kg流體從 1— 139。 流體流動時(shí)必然要消耗一部分機(jī)械能來克服這些阻力 。即 (J/kg) ?pugzE ??? 221第 1章 流體流動 28 2． 外加能量和能量損失 (1)外加能量 實(shí)際流體在流動過程中 ， 經(jīng)常有機(jī)械能輸入 ， 如安裝水泵或風(fēng)機(jī) 。 流體穩(wěn)定流動時(shí)的能量衡算 —— 柏努利方程 第 1章 流體流動 27 (3)靜壓能 靜止流體內(nèi)部任一處都具有相應(yīng)的靜壓強(qiáng) p， 流動著的流體內(nèi)部任一位置上也有靜壓強(qiáng) 。假設(shè)流體與基準(zhǔn)面的距離為 z， 則 1kg流體具有的位能為 gz，相當(dāng)于將 1kg流體從基準(zhǔn)面提升到 z(m)高度所做之功 ， 其單位為 N 如果在管道兩截面之間的流體既無積聚也無漏失 ， 根據(jù)質(zhì)量守恒定律 ， 單位時(shí)間內(nèi)通過管道各截面的流體質(zhì)量即質(zhì)量流量應(yīng)當(dāng)相同 。兩截面上流速和壓強(qiáng)隨時(shí)間而改變 ， 像這種系統(tǒng)的運(yùn)動參數(shù)（ 流速 、 壓強(qiáng)等 ） 不但隨所在空間位置變化而且隨時(shí)間而變化的流動過程稱為非穩(wěn)定流動 。 測得兩截面上流速和壓強(qiáng)始終保持恒定 。因此，適宜的流速需根據(jù)經(jīng)濟(jì)權(quán)衡決定。 （ 117） AVu s?AwG s?第 1章 流體流動 21 質(zhì)量流速與平均流速的關(guān)系為 （ 118） 化工管道以圓形截面居多，若以 d表示管道內(nèi)徑，則 （ 119） 或 （ 119a） 式（ 119 a）是確定輸送流體的管道直徑的最基本公式。 （ 116） 式中 A—— 與流動方向相垂直的管道截面積 ， m2。 實(shí)際上流體在管道任一截面沿徑向各點(diǎn)上的速度都不同 ，管道中心處速度最大 ， 越接近管壁處流速越小 ， 管壁處流速為零 。用 Vs表示 ， 單位 m3/s。 （ 114） 由式 （ 114） 可以看出 ， 容器內(nèi)的液面愈低 ， 壓差計(jì)的讀數(shù)愈大；當(dāng)液面達(dá)到最大高度時(shí) ， 壓差計(jì)讀數(shù)為零 。液位的測量同樣是依據(jù)靜止液體內(nèi)部壓強(qiáng)的變化規(guī)律。 2211 gzgRpgzp BAB ??? ????gRpp BA )(21 ?? ???gRpp A??? 21第 1章 流體流動 16 當(dāng) U型管一端連接大氣時(shí) ， 測得的就是管道內(nèi)流體的表壓強(qiáng)或真空度 。 但在化工容器內(nèi)這種變化一般可以忽略 。 第 1章 流體流動 13 ③ 式 （ 111a） 可改寫為 上式說明壓強(qiáng)差的大小可以用液柱高度來表示 。 012 ??? A g hPP ?012 ??? ghpp ?)( 2112 zzgpp ??? ?第 1章 流體流動 12 （ 2） 討論 ① 當(dāng)液體內(nèi)任一點(diǎn) z1上的壓強(qiáng) p1有任何大小改變時(shí) ， 液體內(nèi)部 z2上的壓強(qiáng) p2也有同樣的改變 。即：真空度 =大氣壓強(qiáng) 絕對壓強(qiáng)。 APp ?第 1章 流體流動 7 （ 2） 絕對壓強(qiáng) 、 表壓強(qiáng) 、 真空度 按基準(zhǔn)點(diǎn)不同 ， 流體的壓強(qiáng)有兩種表示方法：一種是以絕對真空為起點(diǎn) ， 稱為絕對壓強(qiáng) ， 用 p表示 。 因此 ， 以 1kg混合液體為基準(zhǔn)得到液體混合物的密度計(jì)算公式： （ 15） 式中 —— 液體混合物的密度 ， kg/m3； xw1， xw2, ? 本章著重討論流體流動過程的基本原理以及流體在管道內(nèi)的流動規(guī)律，并應(yīng)用這些原理與規(guī)律去分析和計(jì)算流體的輸送問題。第 1章 流體流動 流體靜力學(xué) 流體動力學(xué) 流體阻力 管路計(jì)算和流量的測量 第 1章 流體流動 2 ? 液體和氣體統(tǒng)稱為流體。在水利電力工程、船舶制造、鍋爐制造、動力機(jī)械、交通運(yùn)輸以及化工、冶金、礦山、機(jī)械制造及建材工業(yè)等各個(gè)生產(chǎn)部門都必須應(yīng)用流體力學(xué)的知識來解決實(shí)際問題。 Vm??? 流體靜力學(xué) 流體的主要物理量 第 1章 流體流動 4 （ 2） 液體混合物的密度 液體混合時(shí)體積變化不大 ， 為了便于計(jì)算 ， 一般忽略這種變化 ， 認(rèn)為各純液體混合后總體積等于各純液體的體積之和 。, xwn—— 液體混合物中各組分的質(zhì)量分率； , , ???????n1i iwinwn22w11wmxxxx1????? ?m?1? 2? n?第 1章 流體流動 5 （ 3） 氣體混合物的密度 氣體混合物的密度可用加和法則計(jì)算 ， 以 1m3混合氣體為基準(zhǔn) ，得出計(jì)算公式： （ 16） 式中 —— 氣體混合物的密度 ， kg/m3； a1, a2, 其表達(dá)式為 （ 17） 式中 Ｐ ——垂直作用于流體截面積 A上的壓力 ， N； A——流體的截面積 ， m2； p——流體的平均靜壓力強(qiáng)度 （ Pa） ， 又稱靜壓強(qiáng)簡稱 壓強(qiáng) 。 令 pa為環(huán)境大氣壓強(qiáng) ， 則被測流體的絕對壓強(qiáng)與表壓強(qiáng)的關(guān)系為 （ 18） appp ??表第 1章 流體流動 8 當(dāng) 時(shí)，表示被測流體的壓強(qiáng)大于環(huán)境大氣壓強(qiáng)； 當(dāng) 時(shí)，表示被測流體的壓強(qiáng)等于環(huán)境大氣壓強(qiáng)； 當(dāng) 時(shí) , 表示被測流體的壓強(qiáng)小于環(huán)境大氣壓強(qiáng)， 此時(shí)流體的壓強(qiáng)用真空度表示。 圖 11 絕對壓強(qiáng)、表壓強(qiáng)和真空度之間的關(guān)系 第 1章 流體流動 10 1．流體靜力學(xué)基本方程式 （ 1）方程式的推導(dǎo) 圖 12 靜止液體內(nèi)部力的平衡情況 流體靜力學(xué)基本方程式及其應(yīng)用 第 1章 流體流動 11 如圖 12所示 ， 設(shè)作用在上表面上的壓力為 P1（ N） 作用在下表面上的壓力為 P2（ N） ， 液柱的重力為 W， 則得 （ 19） 把上式各項(xiàng)除以面積 A得 （ 110） 由于所以式 （ 110） 可寫為 （ 111） 式 （ 111） 稱為流體靜力學(xué)基本方程式 ， 說明靜止流體內(nèi)部壓強(qiáng)的變化規(guī)律 。 因此 ， 在靜止的同一種連續(xù)液體內(nèi) ，處于同一水平面上各點(diǎn)的壓強(qiáng)都相等 。 ④ 氣體的密度除隨溫度變化外還隨壓強(qiáng)發(fā)生變化 ， 因此會隨它在容器內(nèi)的位置的高低不同而變化 。 圖 13 U型管壓差計(jì) 第 1章 流體流動 15 將 U型管兩端與管道上兩截面 1— 1’與 2— 2’相連 ， 如果作用于兩截面上的靜壓強(qiáng)不等 ， 則對于等壓面 e— f應(yīng)用式（ 111） 得 把 z1=z2+R代入上式 ， 并整理得 （ 112） 若被測流體是氣體 ， 則因?yàn)闅怏w的密度遠(yuǎn)小于指示液的密度 ， 所以 （ 113） 式 （ 112） 為測量液體壓強(qiáng)差的計(jì)算公式 ， 式 （ 113）為測量氣體壓強(qiáng)差的計(jì)算公式 。 圖 14 測量管道某截面上的靜壓強(qiáng) 第 1章 流體流動 17 (2)液位的測量 化工生產(chǎn)中，經(jīng)常要測量和控制各種設(shè)備和容器內(nèi)的液位。 用一裝有指示