化工原理第二版第一章課件

化工原理

ChemicalEngineeringPrinciples第一章液體流動BasicMechanicsofFluids化工原理

ChemicalEngineerin流體流動：最普遍的化工單元操作之一2流體流動：最普遍的化工單元操作之一2§1流體靜止的基本方程ρ——流體的密度，kg/m3；

m——流體的質(zhì)量，kg；V——流體的體積，m3。1.1密度(density)

單位體積流體的質(zhì)量，稱為流體的密度.對一定的流體，其密度是壓力和溫度的函數(shù)，即3§1流體靜止的基本方程ρ——流體的密度，kg/m3；1.液體密度:通常液體可視為不可壓縮流體，認(rèn)為其密度僅隨溫度變化（極高壓力除外），其變化關(guān)系可由手冊中查得。氣體密度:對于氣體，當(dāng)壓力不太高、溫度不太低時，可按理想氣體狀態(tài)方程計算.化工生產(chǎn)中遇到的流體，大多為幾種組分構(gòu)成的混合物，而通常手冊中查得的是純組分的密度，混合物的平均密度ρm可以通過純組分的密度進(jìn)行計算。4液體密度:通常液體可視為不可壓縮流體，認(rèn)為其密度僅隨溫度

——氣體混合物中各組分的體積分率氣體混合物的密度：其組成通常用體積分率表示，各組分在混合前后質(zhì)量不變理想氣體：體積分率=摩爾分率數(shù)值上等于1m3氣體混合物的質(zhì)量5——氣體混合物中各組分的體積分率氣體混合物的密度：比容：單位質(zhì)量流體所具有的體積

υ＝V/m＝1/ρm3/kg[SI制]液體混合物的密度：

其組成通常用質(zhì)量分率表示，假設(shè)各組分在混合前后體積不變，則有—液體混合物中各組分的質(zhì)量分率比重：某物質(zhì)的密度對水的密度之比6比容：單位質(zhì)量流體所具有的體積液體混合物的密度：其組1.2壓力概念：靜止流體單位面積上所受到的壓力，習(xí)慣上又稱靜壓力。

P＝壓力／面積＝F/A壓力的單位：

SI單位：Pa(N/m2)

工程單位：kgf/m2

其它單位：mmHg,mmH2O壓力的單位換算：71.2壓力概念：靜止流體單位面積上所受到的壓力，習(xí)慣上又表壓強：壓強表上的讀數(shù)表示被測流體的絕對壓強比大氣壓強高出的數(shù)值。真空度：真空表上的讀數(shù)表示被測流體的絕對壓強低于大氣壓強的數(shù)值。8表壓強：壓強表上的讀數(shù)表示被測流體的絕對壓強比大氣壓強高出的表壓=絕對壓強—大氣壓強（壓力表度量)真空度=大氣壓強—絕對壓強(真空表度量)9表壓=絕對壓強—大氣壓強（壓力表度量)91.3流體靜力平衡密度為ρ的液體，不可壓縮，其密度不隨壓力變化。

上端面所受總壓力：下端面所受總壓力：液柱的重力：液柱靜止時，三項力的合力應(yīng)為零

重力場中垂直方向分析液柱受力101.3流體靜力平衡密度為ρ的液體，不可壓縮，其密度不隨壓壓力形式能量形式靜力學(xué)基本方程討論：（1）在靜止的、連續(xù)的同種液體內(nèi)，處于同一水平面上各點的壓力處處相等。壓力相等的面稱為等壓面。（2）壓力具有傳遞性：液面上方壓力變化時，液體內(nèi)部各點的壓力也將發(fā)生相應(yīng)的變化。（3）能量形式中分別為單位質(zhì)量流體所具有的位能和靜壓能，反映出在同一靜止流體中，處在不同位置流體的位能和靜壓能各不相同，但總和恒為常量。靜力學(xué)基本方程也反映了靜止流體內(nèi)部能量守恒與轉(zhuǎn)換的關(guān)系。11壓力形式能量形式靜力學(xué)基本方程討論：111.4液柱壓差計（1） U形管壓差計設(shè)指示液的密度為被測流體的密度為

對氣體，121.4液柱壓差計（1） U形管壓差計設(shè)指示液的密度為被測流？指示液要與所測流體B不互溶，其密度要大于所測流體的密度。即指示液密度必須大于所測流體的密度。13？指示液要與所測流體B不互溶，其密度要大于所測流體的密度。即思考：若將U形壓差計安裝在傾斜管路中，此時讀數(shù)R反映了什么？水平管14思考：若將U形壓差計安裝在傾斜管路中，此時讀數(shù)R反映了什么？（2）雙液體U管壓差計內(nèi)裝密度接近但不互溶的兩種指示液A和C，？PaPb15（2）雙液體U管壓差計內(nèi)裝密度接近但不互溶的兩種指示液A和（3）倒U形壓差計若被測流體為液體，也可選用比其密度小的流體（液體或氣體）作為指示劑最常用的倒U形壓差計是以空氣作為指示劑16（3）倒U形壓差計若被測流體為液體，也可選用比其密度小的流體例：用U形壓差計測量氣體管道兩點的壓力差，指示液為水，讀數(shù)R為12mm。為了放大讀數(shù)，改為雙液體U管，指示液A為含40％乙醇的水溶液，密度為920kg/m3，指示液C為煤油，密度為850kg/m3。問讀數(shù)可以放大多少倍？此時讀數(shù)為多少？解：用U形壓差計測量時，被測流體為氣體，用雙液體U管壓差計測量時

所測壓力差相同，聯(lián)立二式，可得放大倍數(shù)雙液體U管的讀數(shù)為：17例：用U形壓差計測量氣體管道兩點的壓力差，指示液為水，讀數(shù)R§2流體流動的基本方程

u1

流速u1

=1.3m/s;?D=45mm×3mm;管喉部?d=10mm;壓力表：dA=0.3m;137.5kPa;小管:h=3.0m;?ds=20mm;dA

3.0m

(A)向上流？

(B)向下流？

?or

?18§2流體流動的基本方程u1流速u1=1.3m/§2流體流動的基本方程

Thedensityoficeis0.931gm/cm3.19§2流體流動的基本方程Thedensityof

水的3D結(jié)構(gòu)

冰的3D結(jié)構(gòu)分子間距離的變化引起了密度變化，壓力P、溫度T影響分子間距離。壓縮性是流體的基本屬性。密度不隨P、T變化的流體稱為不可壓縮流體。當(dāng)壓強和溫度變化時，密度變化很小，工程上可作為不可壓縮流體處理。下面的處理都基于不可壓縮流體的假設(shè)§2流體流動的基本方程20水的3D結(jié)構(gòu)冰的3D結(jié)構(gòu)分子間距離的變化引起了密度變1.5概述一、流量與流速

質(zhì)量流量（massflowrate）是：體積流量（volumetricflowrate）是：流速（velocity

）是：每球質(zhì)量1g，球直徑1cm，截面圓形。211.5概述一、流量與流速質(zhì)量流量（massflow1.5概述1、流量：流動物質(zhì)的量/時間（1）體積流量：單位時間內(nèi)流體流過管道任一截面的體積量，以VS表示，單位為m3/s或m3/h。（2）質(zhì)量流量：單位時間內(nèi)流體流過管道任一截面的質(zhì)量，以mS表示，單位為kg/s或kg/h。體積流量與質(zhì)量流量的關(guān)系為：

2、流速（1）流速：單位時間內(nèi)流體在流動方向上流過的距離，又稱平均流速，工程上以體積流量除以流通截面積：u＝VS/A(m/s)（2）質(zhì)量流速：單位時間內(nèi)流體流過單位截面積的質(zhì)量，工程上以質(zhì)量流量除以流通截面積。(kg/m2.s)221.5概述1、流量：流動物質(zhì)的量/時間體積流量與質(zhì)量流量的§1.6連續(xù)性方程(TheContinuityEquation)通過A1、A2截面，下列那個量保持不變：(a)體積流量(b)質(zhì)量流量(c)流速推廣至任意截面稱為連續(xù)性方程，表明在定態(tài)流動中，流體經(jīng)各截面時的質(zhì)量流量恒定。23§1.6連續(xù)性方程(TheContinuityEqua對不可壓縮流體ρ＝常數(shù)，連續(xù)性方程可寫為不可壓縮性流體流經(jīng)各截面時體積流量也不變，流速u與管截面積成反比，截面積越小，流速越大。對圓形管道，上式可變形為不可壓縮流體在圓形管道中，任意截面的流速與管內(nèi)徑的平方成反比。24對不可壓縮流體ρ＝常數(shù)，連續(xù)性方程可寫為不可壓縮性流體流經(jīng)各123b3aφ60mmφ100mmφ50mmφ50mm體積流量:2.55×10-3m3/s求水在各段管內(nèi)的速度25123b3aφ60mmφ100mmφ50mmφ50mm體積流u動能轉(zhuǎn)換為勢能??轉(zhuǎn)換為動能u26u??轉(zhuǎn)換為動能u26§

1.7總能量衡算

(ConservationofEnergy)定態(tài)流動系統(tǒng)：流體從1-1′截面流入，2-2′截面流出衡算范圍：1-1′、2-2′截面以及管內(nèi)壁所圍成的空間衡算基準(zhǔn)：1kg流體基準(zhǔn)水平面：0-0′水平面（1）內(nèi)能貯存于物質(zhì)內(nèi)部的能量。設(shè)1kg流體具有的內(nèi)能為U，其單位為J/kg。27§1.7總能量衡算(ConservationofE§

1.7總能量衡

(ConservationofEnergy)（2）位能流體受重力作用在不同高度所具有的能量稱為位能。將質(zhì)量為mkg的流體自基準(zhǔn)水平面0-0′升舉到z處所做的功，即為位能。位能=mgz1kg的流體所具有的位能為zg，其單位為J/kg。1kg的流體所具有的動能為，單位為J/kg（3）動能流體以一定速度流動，便具有動能。由靜止加速到u所需的功。動能=28§1.7總能量衡(ConservationofEn§

1.7總能量衡

(ConservationofEnergy)（4）壓力能質(zhì)量m、體積V1的流體，通過1-1′截面所需的作用力F1=p1A1，流體推入管內(nèi)所走的距離V1/A1，故與此功相當(dāng)?shù)撵o壓能為：1kg的流體所具有的靜壓能為，其單位為J/kg。29§1.7總能量衡(ConservationofEn§

1.7總能量衡

(ConservationofEnergy)（5）熱若管路中有加熱器、冷卻器等，流體通過時必與之換熱。設(shè)換熱器向1kg流體提供的熱量為qe，其單位為J/kg。流體吸放熱量時qe為正，放出熱量時qe為負(fù)（6）功在流動系統(tǒng)中，還有流體輸送機械（泵或風(fēng)機）向流體作功，1kg流體從流體輸送機械所獲得的能量稱為外功或有效功.

用we表示，其單位為J/kg。外來能量30§1.7總能量衡(ConservationofEn§

1.7總能量衡

(ConservationofEnergy)六種形式的能中：機械能為：非機械能：外部輸入能量：(A)位能

(B)動能

(C)壓力能

(D)功(E)內(nèi)能

(F)熱

機械能在流體流動過程中可以相互轉(zhuǎn)變，亦可轉(zhuǎn)變?yōu)闊峄蛄黧w的內(nèi)能；非機械能在流動系統(tǒng)內(nèi)不能直接轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。31§1.7總能量衡(ConservationofEn§

1.7總能量衡

(ConservationofEnergy)輸入總能量＝輸出總能量In=Out1-1′與2-2′之間范圍內(nèi)：32§1.7總能量衡(ConservationofEn§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli'sequation)假設(shè)流體不可壓縮，則流動系統(tǒng)無熱交換，則流體溫度不變，則實際流體具有粘性，在流動過程中必消耗一定的能量，將1kg流體損失的能量用wf表示，其單位為J/kg,稱為管路阻力損失。1.實際流體的機械能衡算比容:單位質(zhì)量流體的體積33§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli's3434§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli'sequation)

令注意單位35§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli's§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli'sequation)

表示單位重量（1N）流體所具有的能量。各項的單位為m，與長度的單位相同，但應(yīng)理解為m液柱，其物理意義是指單位重量的流體所具有的機械能。位壓頭動壓頭靜壓頭總壓頭壓頭損失外加壓頭(有效壓頭)單位重量的流體從流體輸送機械所獲得的能量把能的概念等效于液柱高度36§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli's§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli'sequation)

2.理想流體的機械能衡算理想流體是指沒有粘性（即流動中沒有摩擦阻力）的不可壓縮流體。

實際流體某些場合可視為理想流體以簡化問題。柏努利方程式Bernoulli’sequation

37§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli's§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli'sequation)

DanielBernoulli

(1700-1782)丹·伯努利：瑞士科學(xué)家，曾在俄國彼得堡科學(xué)院任教，他在流體力學(xué)、氣體動力學(xué)、微分方程和概率論等方面都有重大貢獻(xiàn)，是理論流體力學(xué)的創(chuàng)始人。38§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli's§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli'sequation)

備注：無粘性Inviscid(frictionless)不可壓縮(incompressible)穩(wěn)態(tài)流動Steady在同一條流線上Alongastreamline固定位置上流速不隨時間變化流體基本組成，streamlineflow39§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli's§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli'sequation)

streamlineflow(a)有顏色的液體(b)車手上方的煙霧40§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli's§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli'sequation)

41§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli's§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli'sequation)

（1）如果流體處于靜止?fàn)顟B(tài)，則u=0，沒有能量損失.wf=0，we=0

則伯努利方程變?yōu)?3.伯努利方程的討論可見，伯努利方程除表示流體的運動規(guī)律外，還表示流體靜止?fàn)顟B(tài)的規(guī)律，流體的靜止?fàn)顟B(tài)是流體運動狀態(tài)的一種特殊形式。流體靜力學(xué)基本方程式42§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli's§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli'sequation)

3.伯努利方程的討論（2）理想流體在流動過程中任意截面上總機械能、總壓頭為常數(shù).但各截面上每種形式的能量并不一定相等，它們之間可以相互轉(zhuǎn)換

??轉(zhuǎn)換為動能u43§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli's§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli'sequation)

4.伯努利方程的應(yīng)用

u1

流速u1

=1.3m/s;?D=45mm×3mm;管喉部?d=10mm;壓力表：dA=0.3m;137.5kPa;小管:h=3.0m;?ds=20mm;dA

3.0m

判斷池中水能否被吸入管中，若能，每小時吸入的水量是多少？44§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli's4．柏努利方程的應(yīng)用

柏努利方程與連續(xù)性方程是解決流體流動問題的基礎(chǔ)。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)的衡算范圍用柏努利方程解題步驟454．柏努利方程的應(yīng)用柏努利方程與連續(xù)性方程是解決流體(1)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、計算方便處解題時需注意的幾個問題：(2)基準(zhǔn)水平面的選取位能基準(zhǔn)面必須與地面平行。為計算方便，宜于選取兩截面中位置較低的截面為基準(zhǔn)水平面。若截面不是水平面，而是垂直于地面，則基準(zhǔn)面應(yīng)選管中心線的水平面。（3）計算中要注意各物理量的單位保持一致，尤其在計算截面上的靜壓能時，p1、p2不僅單位要一致，同時表示方法也應(yīng)一致，即同為絕壓或同為表壓。46(1)截面的選取解題時需注意的幾個問題：(2)基準(zhǔn)水平面的例1求管內(nèi)水的流速,即截面A(管內(nèi))、B、C三處的靜壓力。0.5m0.7mACB1122虹吸管方法一：用表壓計算管徑不變，水在管內(nèi)各處的速度和速度頭不變47例1求管內(nèi)水的流速,即截面A(管內(nèi))、B、C三處的靜壓力。4848堿液密度:100kg/m3管中的流速為1.2m/s泵入口管為φ108×4mm出口管為φ76×3mm堿液池吸收塔1.5m20m管路能量損失為30.8J/kg例2:噴嘴入口壓力為29.4kPa(表壓）泵的效率為60%試求泵所需的功率?49堿液密度:100kg/m3管中的流速為1.2m/s泵入口管z1=0；p1=0（表壓）；

u1≈0z2=20-1.5=18.5m；p2=29.4×103Pa（表壓）ρ=1100kg/m3，wf=30.8J/kg

m/s

J/kg

50z1=0；p1=0（表壓）；u1≈0ρ=1100

泵的有效功率

泵的效率為60%，則泵的軸功率kg/skW51泵的有效功率泵的效率為60%，則泵的軸功率kg/skW5生活中的柏努利方程

52生活中的柏努利方程52生活中的柏努利方程

53生活中的柏努利方程53化工原理

ChemicalEngineeringPrinciples第一章液體流動BasicMechanicsofFluids化工原理

ChemicalEngineerin流體流動：最普遍的化工單元操作之一55流體流動：最普遍的化工單元操作之一2§1流體靜止的基本方程ρ——流體的密度，kg/m3；

m——流體的質(zhì)量，kg；V——流體的體積，m3。1.1密度(density)

單位體積流體的質(zhì)量，稱為流體的密度.對一定的流體，其密度是壓力和溫度的函數(shù)，即56§1流體靜止的基本方程ρ——流體的密度，kg/m3；1.液體密度:通常液體可視為不可壓縮流體，認(rèn)為其密度僅隨溫度變化（極高壓力除外），其變化關(guān)系可由手冊中查得。氣體密度:對于氣體，當(dāng)壓力不太高、溫度不太低時，可按理想氣體狀態(tài)方程計算.化工生產(chǎn)中遇到的流體，大多為幾種組分構(gòu)成的混合物，而通常手冊中查得的是純組分的密度，混合物的平均密度ρm可以通過純組分的密度進(jìn)行計算。57液體密度:通常液體可視為不可壓縮流體，認(rèn)為其密度僅隨溫度

——氣體混合物中各組分的體積分率氣體混合物的密度：其組成通常用體積分率表示，各組分在混合前后質(zhì)量不變理想氣體：體積分率=摩爾分率數(shù)值上等于1m3氣體混合物的質(zhì)量58——氣體混合物中各組分的體積分率氣體混合物的密度：比容：單位質(zhì)量流體所具有的體積

υ＝V/m＝1/ρm3/kg[SI制]液體混合物的密度：

其組成通常用質(zhì)量分率表示，假設(shè)各組分在混合前后體積不變，則有—液體混合物中各組分的質(zhì)量分率比重：某物質(zhì)的密度對水的密度之比59比容：單位質(zhì)量流體所具有的體積液體混合物的密度：其組1.2壓力概念：靜止流體單位面積上所受到的壓力，習(xí)慣上又稱靜壓力。

P＝壓力／面積＝F/A壓力的單位：

SI單位：Pa(N/m2)

工程單位：kgf/m2

其它單位：mmHg,mmH2O壓力的單位換算：601.2壓力概念：靜止流體單位面積上所受到的壓力，習(xí)慣上又表壓強：壓強表上的讀數(shù)表示被測流體的絕對壓強比大氣壓強高出的數(shù)值。真空度：真空表上的讀數(shù)表示被測流體的絕對壓強低于大氣壓強的數(shù)值。61表壓強：壓強表上的讀數(shù)表示被測流體的絕對壓強比大氣壓強高出的表壓=絕對壓強—大氣壓強（壓力表度量)真空度=大氣壓強—絕對壓強(真空表度量)62表壓=絕對壓強—大氣壓強（壓力表度量)91.3流體靜力平衡密度為ρ的液體，不可壓縮，其密度不隨壓力變化。

上端面所受總壓力：下端面所受總壓力：液柱的重力：液柱靜止時，三項力的合力應(yīng)為零

重力場中垂直方向分析液柱受力631.3流體靜力平衡密度為ρ的液體，不可壓縮，其密度不隨壓壓力形式能量形式靜力學(xué)基本方程討論：（1）在靜止的、連續(xù)的同種液體內(nèi)，處于同一水平面上各點的壓力處處相等。壓力相等的面稱為等壓面。（2）壓力具有傳遞性：液面上方壓力變化時，液體內(nèi)部各點的壓力也將發(fā)生相應(yīng)的變化。（3）能量形式中分別為單位質(zhì)量流體所具有的位能和靜壓能，反映出在同一靜止流體中，處在不同位置流體的位能和靜壓能各不相同，但總和恒為常量。靜力學(xué)基本方程也反映了靜止流體內(nèi)部能量守恒與轉(zhuǎn)換的關(guān)系。64壓力形式能量形式靜力學(xué)基本方程討論：111.4液柱壓差計（1） U形管壓差計設(shè)指示液的密度為被測流體的密度為

對氣體，651.4液柱壓差計（1） U形管壓差計設(shè)指示液的密度為被測流？指示液要與所測流體B不互溶，其密度要大于所測流體的密度。即指示液密度必須大于所測流體的密度。66？指示液要與所測流體B不互溶，其密度要大于所測流體的密度。即思考：若將U形壓差計安裝在傾斜管路中，此時讀數(shù)R反映了什么？水平管67思考：若將U形壓差計安裝在傾斜管路中，此時讀數(shù)R反映了什么？（2）雙液體U管壓差計內(nèi)裝密度接近但不互溶的兩種指示液A和C，？PaPb68（2）雙液體U管壓差計內(nèi)裝密度接近但不互溶的兩種指示液A和（3）倒U形壓差計若被測流體為液體，也可選用比其密度小的流體（液體或氣體）作為指示劑最常用的倒U形壓差計是以空氣作為指示劑69（3）倒U形壓差計若被測流體為液體，也可選用比其密度小的流體例：用U形壓差計測量氣體管道兩點的壓力差，指示液為水，讀數(shù)R為12mm。為了放大讀數(shù)，改為雙液體U管，指示液A為含40％乙醇的水溶液，密度為920kg/m3，指示液C為煤油，密度為850kg/m3。問讀數(shù)可以放大多少倍？此時讀數(shù)為多少？解：用U形壓差計測量時，被測流體為氣體，用雙液體U管壓差計測量時

所測壓力差相同，聯(lián)立二式，可得放大倍數(shù)雙液體U管的讀數(shù)為：70例：用U形壓差計測量氣體管道兩點的壓力差，指示液為水，讀數(shù)R§2流體流動的基本方程

u1

流速u1

=1.3m/s;?D=45mm×3mm;管喉部?d=10mm;壓力表：dA=0.3m;137.5kPa;小管:h=3.0m;?ds=20mm;dA

3.0m

(A)向上流？

(B)向下流？

?or

?71§2流體流動的基本方程u1流速u1=1.3m/§2流體流動的基本方程

Thedensityoficeis0.931gm/cm3.72§2流體流動的基本方程Thedensityof

水的3D結(jié)構(gòu)

冰的3D結(jié)構(gòu)分子間距離的變化引起了密度變化，壓力P、溫度T影響分子間距離。壓縮性是流體的基本屬性。密度不隨P、T變化的流體稱為不可壓縮流體。當(dāng)壓強和溫度變化時，密度變化很小，工程上可作為不可壓縮流體處理。下面的處理都基于不可壓縮流體的假設(shè)§2流體流動的基本方程73水的3D結(jié)構(gòu)冰的3D結(jié)構(gòu)分子間距離的變化引起了密度變1.5概述一、流量與流速

質(zhì)量流量（massflowrate）是：體積流量（volumetricflowrate）是：流速（velocity

）是：每球質(zhì)量1g，球直徑1cm，截面圓形。741.5概述一、流量與流速質(zhì)量流量（massflow1.5概述1、流量：流動物質(zhì)的量/時間（1）體積流量：單位時間內(nèi)流體流過管道任一截面的體積量，以VS表示，單位為m3/s或m3/h。（2）質(zhì)量流量：單位時間內(nèi)流體流過管道任一截面的質(zhì)量，以mS表示，單位為kg/s或kg/h。體積流量與質(zhì)量流量的關(guān)系為：

2、流速（1）流速：單位時間內(nèi)流體在流動方向上流過的距離，又稱平均流速，工程上以體積流量除以流通截面積：u＝VS/A(m/s)（2）質(zhì)量流速：單位時間內(nèi)流體流過單位截面積的質(zhì)量，工程上以質(zhì)量流量除以流通截面積。(kg/m2.s)751.5概述1、流量：流動物質(zhì)的量/時間體積流量與質(zhì)量流量的§1.6連續(xù)性方程(TheContinuityEquation)通過A1、A2截面，下列那個量保持不變：(a)體積流量(b)質(zhì)量流量(c)流速推廣至任意截面稱為連續(xù)性方程，表明在定態(tài)流動中，流體經(jīng)各截面時的質(zhì)量流量恒定。76§1.6連續(xù)性方程(TheContinuityEqua對不可壓縮流體ρ＝常數(shù)，連續(xù)性方程可寫為不可壓縮性流體流經(jīng)各截面時體積流量也不變，流速u與管截面積成反比，截面積越小，流速越大。對圓形管道，上式可變形為不可壓縮流體在圓形管道中，任意截面的流速與管內(nèi)徑的平方成反比。77對不可壓縮流體ρ＝常數(shù)，連續(xù)性方程可寫為不可壓縮性流體流經(jīng)各123b3aφ60mmφ100mmφ50mmφ50mm體積流量:2.55×10-3m3/s求水在各段管內(nèi)的速度78123b3aφ60mmφ100mmφ50mmφ50mm體積流u動能轉(zhuǎn)換為勢能??轉(zhuǎn)換為動能u79u??轉(zhuǎn)換為動能u26§

1.7總能量衡算

(ConservationofEnergy)定態(tài)流動系統(tǒng)：流體從1-1′截面流入，2-2′截面流出衡算范圍：1-1′、2-2′截面以及管內(nèi)壁所圍成的空間衡算基準(zhǔn)：1kg流體基準(zhǔn)水平面：0-0′水平面（1）內(nèi)能貯存于物質(zhì)內(nèi)部的能量。設(shè)1kg流體具有的內(nèi)能為U，其單位為J/kg。80§1.7總能量衡算(ConservationofE§

1.7總能量衡

(ConservationofEnergy)（2）位能流體受重力作用在不同高度所具有的能量稱為位能。將質(zhì)量為mkg的流體自基準(zhǔn)水平面0-0′升舉到z處所做的功，即為位能。位能=mgz1kg的流體所具有的位能為zg，其單位為J/kg。1kg的流體所具有的動能為，單位為J/kg（3）動能流體以一定速度流動，便具有動能。由靜止加速到u所需的功。動能=81§1.7總能量衡(ConservationofEn§

1.7總能量衡

(ConservationofEnergy)（4）壓力能質(zhì)量m、體積V1的流體，通過1-1′截面所需的作用力F1=p1A1，流體推入管內(nèi)所走的距離V1/A1，故與此功相當(dāng)?shù)撵o壓能為：1kg的流體所具有的靜壓能為，其單位為J/kg。82§1.7總能量衡(ConservationofEn§

1.7總能量衡

(ConservationofEnergy)（5）熱若管路中有加熱器、冷卻器等，流體通過時必與之換熱。設(shè)換熱器向1kg流體提供的熱量為qe，其單位為J/kg。流體吸放熱量時qe為正，放出熱量時qe為負(fù)（6）功在流動系統(tǒng)中，還有流體輸送機械（泵或風(fēng)機）向流體作功，1kg流體從流體輸送機械所獲得的能量稱為外功或有效功.

用we表示，其單位為J/kg。外來能量83§1.7總能量衡(ConservationofEn§

1.7總能量衡

(ConservationofEnergy)六種形式的能中：機械能為：非機械能：外部輸入能量：(A)位能

(B)動能

(C)壓力能

(D)功(E)內(nèi)能

(F)熱

機械能在流體流動過程中可以相互轉(zhuǎn)變，亦可轉(zhuǎn)變?yōu)闊峄蛄黧w的內(nèi)能；非機械能在流動系統(tǒng)內(nèi)不能直接轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。84§1.7總能量衡(ConservationofEn§

1.7總能量衡

(ConservationofEnergy)輸入總能量＝輸出總能量In=Out1-1′與2-2′之間范圍內(nèi)：85§1.7總能量衡(ConservationofEn§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli'sequation)假設(shè)流體不可壓縮，則流動系統(tǒng)無熱交換，則流體溫度不變，則實際流體具有粘性，在流動過程中必消耗一定的能量，將1kg流體損失的能量用wf表示，其單位為J/kg,稱為管路阻力損失。1.實際流體的機械能衡算比容:單位質(zhì)量流體的體積86§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli's8734§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli'sequation)

令注意單位88§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli's§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli'sequation)

表示單位重量（1N）流體所具有的能量。各項的單位為m，與長度的單位相同，但應(yīng)理解為m液柱，其物理意義是指單位重量的流體所具有的機械能。位壓頭動壓頭靜壓頭總壓頭壓頭損失外加壓頭(有效壓頭)單位重量的流體從流體輸送機械所獲得的能量把能的概念等效于液柱高度89§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli's§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli'sequation)

2.理想流體的機械能衡算理想流體是指沒有粘性（即流動中沒有摩擦阻力）的不可壓縮流體。

實際流體某些場合可視為理想流體以簡化問題。柏努利方程式Bernoulli’sequation

90§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli's§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli'sequation)

DanielBernoulli

(1700-1782)丹·伯努利：瑞士科學(xué)家，曾在俄國彼得堡科學(xué)院任教，他在流體力學(xué)、氣體動力學(xué)、微分方程和概率論等方面都有重大貢獻(xiàn)，是理論流體力學(xué)的創(chuàng)始人。91§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli's§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli'sequation)

備注：無粘性Inviscid(frictionless)不可壓縮(incompressible)穩(wěn)態(tài)流動Steady在同一條流線上Alongastreamline固定位置上流速不隨時間變化流體基本組成，streamlineflow92§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli's§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli'sequation)

streamlineflow(a)有顏色的液體(b)車手上方的煙霧93§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli's§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli'sequation)

94§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli's§1.8機械能衡算——柏努利方程(Bernoulli'sequation)

（1）如果流體處于靜止?fàn)顟B(tài)，則u=0，沒有能量損失.wf=0，we=0

則伯努利方程變?yōu)?