化工原理-第二節(jié)流體流動(dòng)的基本方程(02)ppt課件

1、第一章第一章 流體流動(dòng)流體流動(dòng)授課人：張棟強(qiáng)授課人：張棟強(qiáng) 聯(lián)絡(luò)方式：聯(lián)絡(luò)方式：zhangdqlut 1. 體積流量體積流量 單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道恣意截面的流體體積。單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道恣意截面的流體體積。 VS=V/m3/s2. 質(zhì)量流量質(zhì)量流量 單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道恣意截面的流體質(zhì)量。單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道恣意截面的流體質(zhì)量。 ms=m/kg/sssVm 二者關(guān)系：二者關(guān)系：(一一)、流量、流量第二節(jié)第二節(jié) 流體流動(dòng)的根本方程流體流動(dòng)的根本方程一、根本概念一、根本概念(二二)、流速、流速1. 流速流速 (平均流速平均流速) 單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道單位截面積的流體體積。單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道單位截面積的流體體

2、積。 AVus-m/s244sssVVVudAud 圓形管道直徑的計(jì)算式：圓形管道直徑的計(jì)算式：2. 質(zhì)量流速質(zhì)量流速 單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道單位截面積的流體質(zhì)量。單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道單位截面積的流體質(zhì)量。-kg/m2suAVAmGss流量與流速的關(guān)系：流量與流速的關(guān)系： GAuAVmss二穩(wěn)定流動(dòng)與非穩(wěn)定流動(dòng)二穩(wěn)定流動(dòng)與非穩(wěn)定流動(dòng)),(,zyxfupT流動(dòng)系統(tǒng)流動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定流動(dòng)：穩(wěn)定流動(dòng)：流動(dòng)系統(tǒng)中流速、壓強(qiáng)、密度等流動(dòng)系統(tǒng)中流速、壓強(qiáng)、密度等有關(guān)物理量?jī)H隨位置而改動(dòng)，而有關(guān)物理量?jī)H隨位置而改動(dòng)，而不隨時(shí)間而改動(dòng)。不隨時(shí)間而改動(dòng)。非穩(wěn)定流動(dòng)：非穩(wěn)定流動(dòng)：物理量不僅隨位置改動(dòng)而且隨時(shí)間物理量不僅隨位置

3、改動(dòng)而且隨時(shí)間變化。變化。 p 判別根據(jù)：物理量能否隨時(shí)間而改動(dòng)。判別根據(jù)：物理量能否隨時(shí)間而改動(dòng)。p 穩(wěn)定流動(dòng)：無(wú)物料、能量的積累。穩(wěn)定流動(dòng)：無(wú)物料、能量的積累。p 非穩(wěn)定流動(dòng)：有物料或能量的積累。非穩(wěn)定流動(dòng)：有物料或能量的積累。),(,zyxfupTFuududy1. 黏性黏性 思索：為什么兩板間會(huì)有如上的運(yùn)動(dòng)呢？思索：為什么兩板間會(huì)有如上的運(yùn)動(dòng)呢？ v大大 v小小 分子 氣體：內(nèi)摩擦力產(chǎn)生的緣由從動(dòng)量傳送角度加以氣體：內(nèi)摩擦力產(chǎn)生的緣由從動(dòng)量傳送角度加以了解了解液體：內(nèi)摩擦力那么是由分子間的吸引力所液體：內(nèi)摩擦力那么是由分子間的吸引力所產(chǎn)生。產(chǎn)生。 三粘性與粘度三粘性與粘度2、 牛頓粘性

4、定律牛頓粘性定律 剪應(yīng)力：?jiǎn)挝幻娣e上的內(nèi)摩擦力，以剪應(yīng)力：?jiǎn)挝幻娣e上的內(nèi)摩擦力，以表示。表示。dydx -牛頓粘性定律單位面積上的的內(nèi)摩擦力，單位面積上的的內(nèi)摩擦力，N/m2 速度梯度速度梯度 動(dòng)力黏度動(dòng)力黏度簡(jiǎn)稱黏度簡(jiǎn)稱黏度 3、流體的粘度、流體的粘度 1) 物理意義物理意義dydun 促使流體流動(dòng)產(chǎn)生單位速度梯度的剪應(yīng)力。n 粘度總是與速度梯度相聯(lián)絡(luò)，只需在運(yùn)動(dòng)時(shí)才顯現(xiàn)出來(lái)a) 液體的粘度隨溫度升高而減小，壓強(qiáng)根本無(wú)影響。液體的粘度隨溫度升高而減小，壓強(qiáng)根本無(wú)影響。b)氣體的粘度隨溫度升高而增大，壓強(qiáng)根本無(wú)影響。氣體的粘度隨溫度升高而增大，壓強(qiáng)根本無(wú)影響。2) 粘度與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系粘度與

5、溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系 3粘度的單位粘度的單位 在在SI制中：制中： dydu/msmmN)/(/22.mSNSPa. 在物理單位制中， dydu /cmscmcmdyn2/2.cmsdynscmg.泊）(PSI單位制和物理單位制粘度單位的換算關(guān)系為：?jiǎn)挝恢坪臀锢韱挝恢普扯葐挝坏膿Q算關(guān)系為： 11000c ()10 ()Pa sPP 厘泊泊4) 4) 混合物的粘度混合物的粘度1212iiimiiyMy Mn 對(duì)于分子不締合的液體混合物：對(duì)于分子不締合的液體混合物：lglgmiix 5 5運(yùn)動(dòng)粘度運(yùn)動(dòng)粘度vn 單位： SI制：m2/s； n 物理單位制：cm2/sn對(duì)常壓氣體混合物：對(duì)常壓氣體混合物：

6、在穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中，對(duì)直徑不同的管段做物料衡算u衡算范圍：取截面1-1與截面2-2間的管段。u衡算基準(zhǔn)：1su對(duì)于延續(xù)穩(wěn)定系統(tǒng)：21SSmm二、質(zhì)量衡算延續(xù)性方程二、質(zhì)量衡算延續(xù)性方程推行到管路系統(tǒng)的任一截面，有： 常數(shù)222111uAAuAumS假設(shè)流體為不可緊縮流體 常數(shù)2211uAAuAumVSS延續(xù)性方程延續(xù)性方程 uAms222111AuAu對(duì)于圓形管道：22221144dudu21221dduup 闡明：當(dāng)體積流量闡明：當(dāng)體積流量VSVS一定時(shí)，管內(nèi)流體的流速一定時(shí)，管內(nèi)流體的流速與管徑的平方成反比。與管徑的平方成反比。 m1 m m2思索：思索： 假設(shè)管道有分支，那么穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的延

7、續(xù)性方程又如何？假設(shè)管道有分支，那么穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的延續(xù)性方程又如何？21mmm 2211AuAuuA 例例1-2 如附圖所示，管路由一段如附圖所示，管路由一段684mm的管的管1、一段、一段1084mm的管的管2和兩段和兩段573.5mm的分支管的分支管3a及及3b銜接而銜接而成。假設(shè)水以成。假設(shè)水以5103m3/s的體積流量流動(dòng)，且在兩段分支的體積流量流動(dòng)，且在兩段分支管內(nèi)的流量相等，試求水在各段管內(nèi)的流速。管內(nèi)的流量相等，試求水在各段管內(nèi)的流速。 3a123b 1流體本身具有的能量依靠于流體流體本身具有的能量依靠于流體 物質(zhì)內(nèi)部能量的總和稱為內(nèi)能。 單位質(zhì)量流體的內(nèi)能以 U 表示，單位J/k

8、g。內(nèi)能：內(nèi)能：位能：位能：流體因處于重力場(chǎng)內(nèi)而具有的能量。流體因處于重力場(chǎng)內(nèi)而具有的能量。絕對(duì)值與基準(zhǔn)面的選取有關(guān)絕對(duì)值與基準(zhǔn)面的選取有關(guān)質(zhì)量為質(zhì)量為m流體的位能流體的位能 )(JmgZ單位質(zhì)量流體的位能單位質(zhì)量流體的位能 )/(kgJgZ三、機(jī)械能衡算方程三、機(jī)械能衡算方程靜壓能流動(dòng)功靜壓能流動(dòng)功 將流體壓入流體某截面對(duì)抗前方流體的壓力所做的功。將流體壓入流體某截面對(duì)抗前方流體的壓力所做的功。靜壓能靜壓能 = =力力間隔間隔流體以一定的流速流動(dòng)而具有的能量。流體以一定的流速流動(dòng)而具有的能量。 動(dòng)能：質(zhì)量為質(zhì)量為m，流速為，流速為u的流體所具有的動(dòng)能的流體所具有的動(dòng)能 )(212Jmu單位質(zhì)

9、量流體所具有的動(dòng)能單位質(zhì)量流體所具有的動(dòng)能 )/(212kgJu靜壓能靜壓能= = pVAVpAFl1kg的流體所具有的靜壓能為的流體所具有的靜壓能為 pmpV(J/kg)p 單位質(zhì)量流體本身所具有依靠于流體的總能量為單位質(zhì)量流體本身所具有依靠于流體的總能量為 ：21(/)2pUgzuJ kg2系統(tǒng)與外界交換的能量系統(tǒng)與外界交換的能量熱：熱： 單位質(zhì)量流體經(jīng)過(guò)劃定體積的過(guò)程中所吸的熱為：?jiǎn)挝毁|(zhì)量流體經(jīng)過(guò)劃定體積的過(guò)程中所吸的熱為：qe (J/kg)； 質(zhì)量為質(zhì)量為m的流體所吸的熱的流體所吸的熱= mqe (J)。 當(dāng)流體吸熱時(shí)當(dāng)流體吸熱時(shí)qe為正，流體放熱時(shí)為正，流體放熱時(shí)qe為負(fù)。為負(fù)。 功

10、：功： 單位質(zhì)量經(jīng)過(guò)劃定體積的過(guò)程中接受的功為：?jiǎn)挝毁|(zhì)量經(jīng)過(guò)劃定體積的過(guò)程中接受的功為：We(J/kg) 質(zhì)量為質(zhì)量為m的流體所接受的功的流體所接受的功= mWe(J)流體接受外功時(shí)，流體接受外功時(shí)，We為正，向外界做功時(shí)為正，向外界做功時(shí), We為負(fù)。為負(fù)。n機(jī)械能：機(jī)械能：n 包括位能、動(dòng)能、壓力能和功；包括位能、動(dòng)能、壓力能和功；n 可以相互轉(zhuǎn)變，也可以轉(zhuǎn)變?yōu)闊峄騼?nèi)能；可以相互轉(zhuǎn)變，也可以轉(zhuǎn)變?yōu)闊峄騼?nèi)能；n 對(duì)流體流動(dòng)有奉獻(xiàn)。對(duì)流體流動(dòng)有奉獻(xiàn)。n非機(jī)械能：非機(jī)械能：n 內(nèi)能和熱；內(nèi)能和熱；n 不能直接轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜诒Ｋ土黧w的機(jī)械能；不能直接轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜诒Ｋ土黧w的機(jī)械能；n 對(duì)流體流動(dòng)無(wú)奉獻(xiàn)。對(duì)

11、流體流動(dòng)無(wú)奉獻(xiàn)。機(jī)械能直接用于流體保送機(jī)械能直接用于流體保送p 以上能量方式可分為兩類：以上能量方式可分為兩類：衡算范圍：截面衡算范圍：截面 1 和截面和截面 2 間的管道和設(shè)備。間的管道和設(shè)備。衡算基準(zhǔn)：衡算基準(zhǔn)：1kg流體。流體。設(shè)設(shè) 1 截面的流體流速為截面的流體流速為u1，壓強(qiáng)為，壓強(qiáng)為P1，截面積為，截面積為A1； 截面截面 2 的流體流速為的流體流速為u2，壓強(qiáng)為，壓強(qiáng)為P2，截面積為，截面積為A2。 取取 o 為基準(zhǔn)程度面，截面為基準(zhǔn)程度面，截面 1 和和截面截面 2 中心與基準(zhǔn)程度面的間隔中心與基準(zhǔn)程度面的間隔為為Z1，Z2。0Z112Z2一理想流體的伯努利方程一理想流體的伯努

12、利方程 理想流體：理想流體：0 0對(duì)于定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)：對(duì)于定態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)：輸入能量輸入能量=輸出能量輸出能量輸入的機(jī)械能能量輸入的機(jī)械能能量 輸出的機(jī)械能能量輸出的機(jī)械能能量 eWpugz11211212222221pugz22222112112121pugzWpugze對(duì)于理想流體，當(dāng)沒(méi)有外功參與時(shí)，對(duì)于理想流體，當(dāng)沒(méi)有外功參與時(shí)， We=0 2222121122pugZpugZ柏努利方程柏努利方程 對(duì)于不可緊縮流體，對(duì)于不可緊縮流體，12121211221122比較以下圖中比較以下圖中1-1、2-2截面的動(dòng)能、位能、壓力能截面的動(dòng)能、位能、壓力能1實(shí)踐流體的機(jī)械能衡算方程實(shí)踐流體的機(jī)械能衡算方

13、程 (1) 以單位質(zhì)量流體為基準(zhǔn)以單位質(zhì)量流體為基準(zhǔn) 式中各項(xiàng)單位為式中各項(xiàng)單位為J/kg。-機(jī)械能衡算方程機(jī)械能衡算方程wf稱為阻力損失，永遠(yuǎn)為正，單位稱為阻力損失，永遠(yuǎn)為正，單位J/kg二實(shí)踐流體的機(jī)械能衡算二實(shí)踐流體的機(jī)械能衡算 (1)fewpugzwpugz 22221211222 2以單位分量流體為基準(zhǔn)以單位分量流體為基準(zhǔn) 將將(1)(1)式各項(xiàng)同除重力加速度式各項(xiàng)同除重力加速度g :g :gwgpu2g1zgwgpu2g1zf2222e1211令令 gwheegwhff那么那么 式中各項(xiàng)單位為式中各項(xiàng)單位為mNJkgNkgJ/fehgpugzhgpugz2222121121212z

14、 位壓頭位壓頭gu22動(dòng)壓頭動(dòng)壓頭he外加壓頭或有效壓頭。外加壓頭或有效壓頭。gp靜壓頭靜壓頭總壓頭總壓頭hf 壓頭損失壓頭損失fehgpugzhgpugz22221211212123 3以單位體積流體為基準(zhǔn)以單位體積流體為基準(zhǔn) 將將(1)(1)式各項(xiàng)同乘以式各項(xiàng)同乘以 : :feWpugzWpugz222212112121式中各項(xiàng)單位為式中各項(xiàng)單位為PamJmkgkgJ33fp壓力損失壓力損失eepwffpw3feppugzppugz222212112121npe外加能量外加能量1 1假設(shè)流體處于靜止，假設(shè)流體處于靜止，u=0u=0，Wf=0Wf=0，We=0We=0，那，那么機(jī)械能衡算方程

15、變?yōu)槊礄C(jī)械能衡算方程變?yōu)?闡明機(jī)械能衡算方程即表示流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，也表示流體靜止形狀的規(guī)律 。2211pgzpgz2 2理想流體沒(méi)有外功參與時(shí)，恣意截面上的總機(jī)理想流體沒(méi)有外功參與時(shí)，恣意截面上的總機(jī)械能為一常數(shù)，即械能為一常數(shù)，即.212Constpuzg.212Constgpugz2. 2. 機(jī)械能衡算的意義機(jī)械能衡算的意義gu221gu222gp1gp2Hz2210流體在管道流動(dòng)時(shí)的壓力變化規(guī)律We、Wf 在兩截面間單位質(zhì)量流體獲得或耗在兩截面間單位質(zhì)量流體獲得或耗費(fèi)的能量。費(fèi)的能量。3式中各項(xiàng)的物理意義式中各項(xiàng)的物理意義zg、 、 某截面某截面上單位質(zhì)量流體所具有的位能、靜壓能和動(dòng)能；

16、上單位質(zhì)量流體所具有的位能、靜壓能和動(dòng)能；p221u有效功率有效功率 ：eseWmN 軸功率軸功率 ：eNN 4機(jī)械能衡算方程式適用于不可緊縮性流體。機(jī)械能衡算方程式適用于不可緊縮性流體。 對(duì)于可緊縮性流體，當(dāng)對(duì)于可緊縮性流體，當(dāng) 時(shí)，仍可時(shí)，仍可用該方程計(jì)算，但式中的密度用該方程計(jì)算，但式中的密度應(yīng)以兩截面的平均應(yīng)以兩截面的平均密度密度m替代。替代。%20121 ppp1確定管道中流體的流量確定管道中流體的流量(流速流速)；2確定保送設(shè)備的有效功率；確定保送設(shè)備的有效功率；3確定容器間的相對(duì)位置；確定容器間的相對(duì)位置；4確定管路中流體的壓強(qiáng)。確定管路中流體的壓強(qiáng)。5流向的判別流向的判別few

17、pugZwpugZ2222121122四、機(jī)械能衡算式的運(yùn)用四、機(jī)械能衡算式的運(yùn)用 1 1運(yùn)用機(jī)械能衡算方程的本卷須知運(yùn)用機(jī)械能衡算方程的本卷須知 1 1作圖并確定衡算范圍作圖并確定衡算范圍 畫出流動(dòng)系統(tǒng)表示圖，并指明流體的流動(dòng)方向，定出畫出流動(dòng)系統(tǒng)表示圖，并指明流體的流動(dòng)方向，定出上下截面，以明確衡算范圍。留意截面內(nèi)外側(cè)的選取。上下截面，以明確衡算范圍。留意截面內(nèi)外側(cè)的選取。2 2截面的截取截面的截取 與流動(dòng)方向垂直，兩截面的流體必需是延續(xù)的，與流動(dòng)方向垂直，兩截面的流體必需是延續(xù)的， 所求的未知量應(yīng)在截面上或截面間，其他量應(yīng)所求的未知量應(yīng)在截面上或截面間，其他量應(yīng) 知或可求。知或可求。3

18、3基準(zhǔn)程度面的選取基準(zhǔn)程度面的選取 必需與地面平行，通常取兩個(gè)截面中的恣意一個(gè)。必需與地面平行，通常取兩個(gè)截面中的恣意一個(gè)。 程度管道，取中心線。程度管道，取中心線。4 4單位必需一致單位必需一致 有關(guān)物理量用國(guó)際單位，壓力要求基準(zhǔn)一致。有關(guān)物理量用國(guó)際單位，壓力要求基準(zhǔn)一致。1確定流體的流量確定流體的流量例：例：20的空氣在直徑為的空氣在直徑為 80 mm的程度管流過(guò)，現(xiàn)于管路中接的程度管流過(guò)，現(xiàn)于管路中接一文丘里管，如此題附圖所示，文丘里管的上游接一水銀一文丘里管，如此題附圖所示，文丘里管的上游接一水銀U管管壓差計(jì)，在直徑為壓差計(jì)，在直徑為 20 mm的喉徑處接一細(xì)管，其下部插入水槽的喉徑

19、處接一細(xì)管，其下部插入水槽中。空氣流入文丘里管的能量損失可忽略不計(jì)，當(dāng)中?？諝饬魅胛那鹄锕艿哪芰繐p失可忽略不計(jì)，當(dāng)U管壓差計(jì)管壓差計(jì)讀數(shù)讀數(shù) R=25mm，h=0.5m時(shí)，時(shí)，試求此時(shí)空氣的流量為多少試求此時(shí)空氣的流量為多少 m3/h? 當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)為 101.33103Pa。2機(jī)械能衡算方程的運(yùn)用機(jī)械能衡算方程的運(yùn)用243600duVh求流量求流量Vh知知d求求u任取一截面任取一截面機(jī)械能衡算機(jī)械能衡算判別能否運(yùn)用？判別能否運(yùn)用？直管直管氣體氣體分析：分析：解：取測(cè)壓處及喉頸分別為截面解：取測(cè)壓處及喉頸分別為截面1-1和截面和截面2-2 截面截面1-1處壓強(qiáng)處壓強(qiáng) ：流經(jīng)截面流

20、經(jīng)截面1-1與與2-2的壓強(qiáng)變化為：的壓強(qiáng)變化為： gRPHg1025. 081. 913600表壓）(3335PaghP25 . 081. 91000表壓）(4905Pa079. 0%9 . 7%20 截面2-2處壓強(qiáng)為 ：)3335101330()4905101330()3335101330(121PPP 在截面1-1和2-2之間列機(jī)械能衡算方程式。以管道中心線作基準(zhǔn)程度面。 由于兩截面無(wú)外功參與，we=0。 能量損失可忽略不計(jì) wf=0。 機(jī)械能能算方程式可寫為： 2222121122PugZPugZ式中：式中： Z1=Z2=0 P1=3335Pa表壓表壓 ，P2= - 4905Pa表壓

21、表壓 004 .22TPPTMmm101330293)49053335(2/11013302734 .22293/20. 1mkg2 . 14905220. 1333522221uu化簡(jiǎn)得：化簡(jiǎn)得： (a) 137332122uu由延續(xù)性方程有：由延續(xù)性方程有： 2211AuAu22112dduu(b) 1612uu 聯(lián)立聯(lián)立(a)、(b)兩式兩uusmu/34. 7112143600udVh34. 708. 0436002hm /8 .1323 2確定容器間的相對(duì)位置確定容器間的相對(duì)位置 例：如此題附圖所示，密度為例：如此題附圖所示，密度為850kg/m3的料液從高

22、位槽送入的料液從高位槽送入塔中，高位槽中的液面維持恒定，塔內(nèi)表壓強(qiáng)為塔中，高位槽中的液面維持恒定，塔內(nèi)表壓強(qiáng)為9.81103Pa，進(jìn)料量為，進(jìn)料量為5m3/h，銜接，銜接管直徑為管直徑為382.5mm，料液在銜接，料液在銜接管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的能量損失為管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的能量損失為30J/kg(不包不包括出口的能量損失括出口的能量損失)，試求高位槽內(nèi)，試求高位槽內(nèi)液面應(yīng)為比塔內(nèi)的進(jìn)料口高出多少？液面應(yīng)為比塔內(nèi)的進(jìn)料口高出多少？分析：分析： 解：解： 取高位槽液面為截面取高位槽液面為截面1-1，銜接納出口內(nèi)側(cè)為截面，銜接納出口內(nèi)側(cè)為截面2-2,并以截面并以截面2-2的中心線為基準(zhǔn)程度面，在兩截面間列機(jī)械的中心

23、線為基準(zhǔn)程度面，在兩截面間列機(jī)械能方程式：能方程式：高位槽、管道出口兩截面高位槽、管道出口兩截面u、p知知求求Z機(jī)械能衡算機(jī)械能衡算fewpugZwpugZ2222121122式中：式中： Z2=0 ；Z1=? P1=0(表壓表壓) ； P2=9.81103Pa(表壓表壓由延續(xù)性方程由延續(xù)性方程 we=0 ，wf=30 J/kgu1d3確定保送設(shè)備的有效功率確定保送設(shè)備的有效功率 例：如下圖，用泵將河水打入洗滌塔中，噴淋下來(lái)后例：如下圖，用泵將河水打入洗滌塔中，噴淋下來(lái)后流入下水道，知管道內(nèi)徑均為流入下水道，知管道內(nèi)徑均為0.1m，流量為，流量為84.82m3/h，水，水在塔前管路中流動(dòng)的總摩

24、擦損失在塔前管路中流動(dòng)的總摩擦損失(從管子口至噴頭進(jìn)入管子從管子口至噴頭進(jìn)入管子的阻力的阻力忽略不計(jì)忽略不計(jì))為為10J/kg，噴，噴頭處的壓強(qiáng)較塔內(nèi)壓強(qiáng)頭處的壓強(qiáng)較塔內(nèi)壓強(qiáng)高高0.02MPa，水從塔中，水從塔中流到下水道的阻力損失流到下水道的阻力損失可忽略不計(jì)，可忽略不計(jì)，泵的效率為泵的效率為65%，求泵所需的功率。求泵所需的功率。 2 2 氣體氣體 洗滌塔洗滌塔 5m 泵泵 氣體氣體 3 3 1m 1m 4 4 貯槽貯槽 廢水池廢水池 1 1 0.2m 分析：求分析：求NNe=msWe求We機(jī)械能衡算P2=?塔內(nèi)壓強(qiáng)整體流動(dòng)非延續(xù)截面的選?。?2 2 氣體氣體 洗滌塔洗滌塔 5m 泵泵 氣

25、體氣體 3 3 1m 1m 4 4 貯槽貯槽 廢水池廢水池 1 1 0.2m N=Ne/ 解：取塔內(nèi)水面為截面解：取塔內(nèi)水面為截面3-3，下水道截面為截面，下水道截面為截面4-4，取，取地平面為基準(zhǔn)程度面，在地平面為基準(zhǔn)程度面，在3-3和和4-4間列機(jī)械能衡算方程間列機(jī)械能衡算方程：4244323322pugzpugz，mZmZ2 . 01433/1000mkg將知數(shù)據(jù)代入機(jī)械能衡算方程式得：將知數(shù)據(jù)代入機(jī)械能衡算方程式得： 96. 13pg表壓）(117703PaP表壓）(04p式中：式中：043 uufehpugzWpugz2222221211式中式中 ：mZmZ6121，表壓），(01P

26、（表壓）Pap8230117701002. 062，kgJhf/10?eWAVuS221 . 04360082.84 計(jì)算塔前管路，取河水外表為1-1截面，噴頭內(nèi)側(cè)為2-2截面，在1-1和2-2截面間列機(jī)械能衡算方程。 將知數(shù)據(jù)代入機(jī)械能衡算方程式將知數(shù)據(jù)代入機(jī)械能衡算方程式 10100082302362gWgekgJWe/4 .91seemWN 1000360082.844 .91W2153泵的功率：泵的功率：W3313kW3 . 365. 02153eNN 4) 管道內(nèi)流體的內(nèi)壓強(qiáng)管道內(nèi)流體的內(nèi)壓強(qiáng)例例1：如圖，一管路由兩部分組成，一部分管內(nèi)徑為：如圖，一管路由兩部分組成，一部分管內(nèi)徑為4

27、0mm，另一部分管內(nèi)徑為，另一部分管內(nèi)徑為80mm，流體為水。在管路，流體為水。在管路中的流量為中的流量為13.57m3/h，兩部分管上均有一測(cè)壓點(diǎn)，測(cè)，兩部分管上均有一測(cè)壓點(diǎn)，測(cè)壓管之間連一個(gè)倒壓管之間連一個(gè)倒U型管型管壓差計(jì)，其間充以一定量壓差計(jì)，其間充以一定量的空氣。假設(shè)兩測(cè)壓點(diǎn)所在的空氣。假設(shè)兩測(cè)壓點(diǎn)所在截面間的摩擦損失為截面間的摩擦損失為260mm水柱。求倒水柱。求倒U型管型管壓差計(jì)中水柱的高度壓差計(jì)中水柱的高度R為多少為為多少為mm?求求R1、2兩點(diǎn)間的壓強(qiáng)差兩點(diǎn)間的壓強(qiáng)差機(jī)械能衡算機(jī)械能衡算解：取兩測(cè)壓點(diǎn)處分別為截面解：取兩測(cè)壓點(diǎn)處分別為截面1-1和截面和截面2-2，管道中心，管

28、道中心線為基準(zhǔn)程度面。在截面線為基準(zhǔn)程度面。在截面1-1和截面和截面2-2間列單位分量流間列單位分量流體的柏努利方程。體的柏努利方程。fhgpguzgpguz2222121122式中：式中： z1=0， z2=0u知知204. 04360057.13sm/3分析：分析：11AVuS)水柱(26. 0260mmmhf代入機(jī)械能衡算方程式：代入機(jī)械能衡算方程式： fHguugpp222211226. 08 . 9275. 0322水柱m17. 012212.uddu125. 0usm/75. 0因倒因倒U型管中為空氣，假設(shè)型管中為空氣，假設(shè)不不計(jì)空氣質(zhì)量，計(jì)空氣質(zhì)量，P3=P4=P ghPP水1)

29、(2RhgPP水gRPP12RgPP12gPPR12水柱m17. 0水柱mm170例例2：水在此題附圖所示的虹：水在此題附圖所示的虹吸管內(nèi)作定態(tài)流動(dòng)，管路直徑?jīng)]有吸管內(nèi)作定態(tài)流動(dòng)，管路直徑?jīng)]有變化，水流經(jīng)管路的能量損失可以變化，水流經(jīng)管路的能量損失可以忽略不計(jì)，計(jì)算管內(nèi)截面忽略不計(jì)，計(jì)算管內(nèi)截面2-2 ,3-3 ,4-4和和5-5處的壓強(qiáng)，大氣壓強(qiáng)為處的壓強(qiáng)，大氣壓強(qiáng)為760mmHg，圖中所標(biāo)注的尺寸均以，圖中所標(biāo)注的尺寸均以mm計(jì)。計(jì)。分析：分析：求求P求求u機(jī)械能衡算機(jī)械能衡算某截面的總機(jī)械能某截面的總機(jī)械能理想流體理想流體求各截面求各截面P22 解：在水槽水面11及管出口內(nèi)側(cè)截面66間列

30、柏努利方程式，并以66截面為基準(zhǔn)程度面6266121122pugZpugZ，mmmZ110001式中：式中：mZ06 P1=P6=0表壓 u10 代入柏努利方程式 2181. 926u22u6=4.43m/s u2=u3=u6=4.43m/s 常數(shù)pugzE22取 截 面取 截 面 2 - 2 基 準(zhǔn) 程 度 面基 準(zhǔn) 程 度 面 , z 1 = 3 m ，P1=760mmHg=101330Pa01ukgJE/8 .1301000101330381. 9對(duì)于各截面壓強(qiáng)的計(jì)算，仍以對(duì)于各截面壓強(qiáng)的計(jì)算，仍以2-2為基準(zhǔn)程度面，為基準(zhǔn)程度面，Z2=0，Z3=3m ，Z4=3.5m，Z5=3m222

31、222625242322uuuuu1截面截面2-2壓強(qiáng)壓強(qiáng) 22222pugZE2-2222ugZEp)2(2222ugZEP1000)81. 98 .130(Pa1209902截面截面3-3壓強(qiáng)壓強(qiáng))2(2333ugZEp1000)81. 9381. 98 .130(Pa915603截面截面4-4 壓強(qiáng)壓強(qiáng))2(4244gZuEp10003.59.81-81. 9-8 .130Pa866604截面截面5-5 壓強(qiáng)壓強(qiáng))2u-gZ-(2555Ep 10009.87-39.81-8 .130Pa91560 從計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)：P2P3P4 ，而P4P5P6，這是由于流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，位能和靜壓能相互轉(zhuǎn)換的結(jié)果。 222222121122pugZpugZ(1)fewpugzwpugz 2222121122fehgpugzhgpugz22221211212123feppug