《化工流体流动与传热 09-10学时.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工流体流动与传热 09-10学时.ppt（35页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第一章 流体流动,1.4 流体流动的基本方程,1.4.1 连续性方程,1.4.2 柏努利方程,一、柏努利方程的推导,二、柏努利方程的讨论,1. 柏努利方程的注意事项,稳态流动的流体,不可压缩流体,（1）适用条件,理想流体,二、柏努利方程的讨论,单位质量流体所具有的能量，J / kg,（2）各项能量分析,某截面上 流体本身 具有能量,流体在两截面间获得的能量,二、柏努利方程的讨论,流体静力学方程,2. 静止流体,对于静止流体,柏努利方程可描述静止流体的运动规律,二、柏努利方程的讨论,3. 可压缩流体,对于可压缩流体,若,则,两截面间流体密度的平均值,4. 有效功率,单位时间输送设备对流体所做有效
2、功有效功率。,二、柏努利方程的讨论,5. 以压头表示的柏努利方程,由,除以重力加速度 g,单位为 m,二、柏努利方程的讨论,令,以压头表示的 柏努利方程,二、柏努利方程的讨论,位压头,动压头,静压头,输送设备有效压头,压头损失,各项具有高度 单位，相当于 各项能量可以 将自身从基准 面升举的高度 压 头,三、柏努利方程的应用,1. 应用柏努利方程解题要点,（1） 作图与衡算范围的确定,根据题意画出流动系统示意图，标出流动方向。,定出上、下游截面，明确衡算范围。,低位槽,高位槽,水泵,上游 截面,下游 截面,三、柏努利方程的应用,低位槽,高位槽,水泵,（2） 截面的选取,截面与流动方向垂直，两截
3、面间流体必须连续。,待求的未知量应在截面上或两截面间。,截面上有关物理量除所求外，应已知或可计算。,三、柏努利方程的应用,（3） 基准面的确定,基准面可以任意选取，但必须与地面平行。,Z 值指截面中心点与基准水平面间的垂直距离。,取基准面使之通过两截面中相对位置较低者。,低位槽,高位槽,水泵,基准面,三、柏努利方程的应用,（4） 单位一致性,方程式中各物理量要采用一致的单位。,两截面上的压力表示方法应一致。,（5） 压力表示方法,绝压,表压,三、柏努利方程的应用,2. 柏努利方程应用示例,【例1-15】用泵将储槽中的某有机混合液送至精馏塔的中部进行分离。已知储槽内液面维持恒定，其上方压力为 ，
4、流体密度为 ，进口处塔内压力为 进料口高于储槽内液面 8m，输送管道的直径为 ，进料量为 ，料液流经全部管道的能量损失为 ，试求泵的有效功率。,三、柏努利方程的应用,解：,以储槽的液面为上游截面,管路出口内侧为下游截面,截面 为基准面,三、柏努利方程的应用,依题意,（储槽截面比管道截面大得多）,三、柏努利方程的应用,代入得,【例1-16】【例1-17】自学,1.1 流体的物理性质,第一章 流体流动,1.2 流体静力学基本方程,1.3 流体流动的基本概念,1.4 流体流动的基本方程,1.5.1 动量传递的概念,1.5 动量传递与流动阻力导论,一、剪应力与动量通量,由牛顿黏性定律,摩擦应力 （剪应
5、力）,动量 通量,剪 应 力,动量通量,一、剪应力与动量通量,动量 浓度,动量扩 散系数,(动量通量)=(动量扩散系数)(动量浓度梯度),二、流体流动与动量传递,动量传递示意图,黏性流体流过固体壁面,设,在与流向垂直的方向上形成速度分布,流层 1 处速度,流层 2 处速度,流层 1 与流层 2 进行质量交换，单位时间、单位面积上交换的质量为M。,二、流体流动与动量传递,流层 1,动量通量,流层 2,流层 2,动量通量,流层 1,净动量通量,流层 2,流层 1,流体流动,动量传递,动量传递的结果以作用在两流层间的摩擦应力所体现。,1.1 流体的物理性质,第一章 流体流动,1.2 流体静力学基本方
6、程,1.3 流体流动的基本概念,1.4 流体流动的基本方程,1.5.1 动量传递的概念,1.5 动量传递与流动阻力导论,1.5.2 流动阻力导论,一、流体的流动方式与阻力产生机理,1. 流体的流动方式,流动方式,封闭管道内的流动,围绕浸没物体的流动（绕流）,管道内的流动,绕流,一、流体的流动方式与阻力产生机理,2. 流体阻力产生的机理,流动阻力产生机理,流体具有黏性，流体运动时存在内摩擦。,压力在物体表面上分布不均匀（不对称）。,摩擦 阻力,形体 阻力, 总阻力，N, 摩擦阻力，N, 形体阻力，N,1.计算圆形直管阻力的通式,设流体在水平直管段内作稳态流动,直管阻力通式的推导,微元 流柱,二、
7、封闭直管内的流动阻力,长度 L,半径 r,受力情况分析,作用于左端面的压力,二、封闭直管内的流动阻力,作用于右端面的压力,作用于侧表面的摩擦力,对于稳态流动,令,二、封闭直管内的流动阻力,在壁面处,沿径向线性分布,二、封闭直管内的流动阻力,令,压力降,或,（1）,二、封闭直管内的流动阻力,截面间柏努利方程为,与,直管能 量损失,水平直管段流动,二、封闭直管内的流动阻力,（2）,联立（1）和（2）得,摩擦 系数,令,范宁摩擦系数,圆形直管 阻力通式,范宁公式,二、封闭直管内的流动阻力,2.摩擦系数求解步骤,求解流动系统得出速度分布方程。,由速度分布方程求 。,由范宁公式求摩擦系数 。,二、封闭直管内的流动阻力,三、绕流时的流动阻力,绕流流动,流动阻力,阻力系数,物体在垂直于流动方向上的投影面积，m2,远离物体表面的流体速度，m/s,三、绕流时的流动阻力,注意,对于水平直管流动,对于绕流流动,练 习 题 目,思考题,作业题: 13、15、16,1.应用柏努利方程解题有哪些要点？ 2.何为动量通量与动量传递？ 3.流体的流动阻力是如何形成的? 4.圆形直管阻力的通式是如何获得的？ 5.范宁公式是如何获得的？ 6.摩擦系数和范宁摩擦系数的定义如何？,