流體流動(dòng)中的能量守恒

流體流動(dòng)中的能量守恒2023/4/301第1頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一1流體流動(dòng)—1.2流體流動(dòng)的基本方程回顧上節(jié)課主要內(nèi)容：

流量與流速的概念穩(wěn)定（定態(tài)）流動(dòng)與不穩(wěn)定（非定態(tài)）流動(dòng)穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的物料衡算——連續(xù)性方程

2023/4/302第2頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一1流體流動(dòng)—1.2流體流動(dòng)的基本方程2023/4/303第3頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一1流體流動(dòng)—1.2流體流動(dòng)的基本方程1.2.4穩(wěn)定流動(dòng)的總能量衡算

研究范圍：1-1′、2-2′截面以及管內(nèi)壁所圍成的空間基準(zhǔn)面：0-0′水平面2023/4/304第4頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一1流體流動(dòng)—1.2流體流動(dòng)的基本方程（1）內(nèi)能貯存于物質(zhì)內(nèi)部的能量。1kg流體具有的內(nèi)能為U（J/kg）。（2）位能流體受重力作用在不同高度所具有的能量。1kg的流體所具有的位能為gz（J/kg）。

（3）動(dòng)能1kg的流體所具有的動(dòng)能為(J/kg)與實(shí)際流體流動(dòng)有關(guān)的能量主要包括：(一)流體本身所具有的能量2023/4/305第5頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一1流體流動(dòng)—1.2流體流動(dòng)的基本方程（4）壓強(qiáng)能

壓強(qiáng)能=1kg的流體所具有的壓強(qiáng)能為

(J/kg)（5）熱設(shè)換熱器向1kg流體提供的熱量為(J/kg)。

（6）外功(有效功)1kg流體從流體輸送機(jī)械所獲得的能量為we(J/kg)。(二)系統(tǒng)與外界交換的能量2023/4/306第6頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一1流體流動(dòng)—1.2流體流動(dòng)的基本方程（7）損失能量

1kg流體損失的能量為wf（J/kg）。實(shí)際流體流動(dòng)時(shí)由于粘性摩擦而引起的能量損失。質(zhì)量為m的流體在流動(dòng)過程中總能量衡算方程為：

輸入輸出機(jī)械能：位能、動(dòng)能、靜壓能、功，特點(diǎn)：在流體流動(dòng)過程中可以相互轉(zhuǎn)變，也可以變成熱或流體的內(nèi)能，還可以用于流體的輸送；內(nèi)能、熱：在流動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)不能直接轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜谳斔土黧w的機(jī)械能。2023/4/307第7頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一1流體流動(dòng)—1.2流體流動(dòng)的基本方程1.2.5機(jī)械能衡算——柏努利方程（1）機(jī)械能衡算方程假設(shè)：①流體是不可壓縮的，ρ=常數(shù)；②流動(dòng)系統(tǒng)中無熱交換器，qe=0；③流體溫度不變，U1=U2。阻力損失即以上兩式為實(shí)際不可壓縮流體穩(wěn)定流動(dòng)的機(jī)械能衡算式。2023/4/308第8頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一1流體流動(dòng)—1.2流體流動(dòng)的基本方程

①若流體為理想流體，且又無外功加入，we=0，則此式稱為柏努利（bernoulli）方程（理想流體）

②對(duì)于實(shí)際流體，根據(jù)管路需要安裝流體輸送機(jī)械設(shè)備。（2）討論2023/4/309第9頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一1流體流動(dòng)—1.2流體流動(dòng)的基本方程

③以單位重量（1N）流體為衡算基準(zhǔn)

（2）討論位頭（位壓頭）壓力頭（靜壓頭）速度頭（動(dòng)壓頭）外加壓頭（泵壓頭）損失壓頭各項(xiàng)單位：m2023/4/3010第10頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一1流體流動(dòng)—1.2流體流動(dòng)的基本方程

④以單位體積（1m3）流體為衡算基準(zhǔn)

（2）討論各項(xiàng)單位：pa

⑤對(duì)于靜止流體，2023/4/3011第11頁，共13頁，2023年，2月20日，星期一1流體流動(dòng)—1.2流體流動(dòng)的基本方程⑥對(duì)可壓縮流體（如氣體）（2）討論（3）柏努利方程的應(yīng)用（下節(jié)課重點(diǎn)介紹）注意：

（1）確定上、下游截面，明確衡算范圍；（2）定出基準(zhǔn)水平面；（3）列機(jī)械能衡算方程求