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1、流体静力学原理,1.U,2.液位高度的测量,3.液封高度的计算,流动的流体：,西气东输工程：,流量,流速,稳态流动,体积流量,单位时间内流过任一流通截面的流体体积称为体积流量。,是一种瞬时特性，不是一段时间的积累量。,质量流量,管的截面积，与流动方向垂直,平均流速,质量流速,气体体积受压力影响大时，使用质量流速更方便,管径小，材料费低；但流速高，阻力增大，动力消耗大，操作费用高。 采用低流速，操作费用低；但管径大，管路材料费高。 适宜的流速需综合考虑，根据经济情况决定。,圆管:,一定流量需求下：,非稳态流动,II,稳态流动,同一位置的流体的流速或其它物理量不随时间变化,同一位置的流体的流速或其
2、它物理量随时间的变化而发生变化,稳态流动,非稳态流动,工业生产除了开车、停车流体是非稳态，其它时间都是稳态流动,P19例1-6， 用115mmx5mm的钢管输送压力为202.6kPa，温度120的空气。已知空气在标况下的流量是630m3/h，求空气在管内的流速和质量流速。 例1-7 安装一根输水量为30m3/h的管路，试选择合适的管径。,质量守恒,-连续性方程,稳态流动，质量守恒： 入=出,不可压缩流体：,以1s为基准：,推广到任意截面：,质量流量不变； 体积流量不变。,-连续性方程,稳态流动,稳态流动，不可压缩流体。,动量定理推导出,-伯努利方程,在x方向上对微元段受力分析：,（1）两端面所
3、受压力分别为,及,（2）重力的分量,故合力为,流体动量变化率：,动量原理：,伯努利方程式,对于不可压缩流体，上式积分，得：,（1）,物体所受合力的冲量等于物体的动量变化,等于所受合力：,所以：,单位质量流体所具有的位能，J/kg；,单位质量流体所具有的静压能，J/kg ；,单位质量流体所具有的动能，J/kg。,各项意义：,在管路中任一截面上的流体，总机械能守恒。,理想流体，稳态连续流动,前提条件：,如果流体静止，,流体静止是流体运动的特例。,（1）式中各项同除以g :,（2）,式中各项单位为,式（1）：以单位质量流体为基准的机械能衡算式，式（2）：以单位重量流体为基准的机械能衡算式。 表明理想
4、流体在流动过程中任意截面上总机械能（或者总压头）为常数，三种能量形式可以相互转换。,（1）,（2）,实际流体，有能量损失：,若有外力做功（外加能量）：,-柏努利方程的扩展式,则：,对于可压缩流体（气体）：,时， 变化不大，此方程仍适用， 一般用两截面间的平均密度表示。,令,位压头,动压头,静压头,压头损失,外加压头,扩展式可表示为：,伯努利方程的应用,注意问题： 1.衡算范围的划定 2. 控制面的选取 3. 基准面的确定 4. 单位一致性,应用： 1. 设备有效功率的计算 2. 容器相对位置的计算 3. 流量（流速）的计算 4. 流体压强的计算,例题1-9,有效功率 ：,轴功率 ：,泵前管内径82mm，泵后管内径70mm，泵前管内的流速1.5m/s。总能量损失40J/kg，蒸发器表压20kPa，密度1100kg/m3。求泵提供的外加能量？若泵的效率为60%，求泵的轴功率？,例题1-10,管内流速0.5m/s，总压头损失为1.2m液柱，塔内为大气压。问：储槽液面与塔入口处的高度为多少？,