文档介绍：水塔多麽高?泵功率?管道粗细几何?
核心问题
能位 Energy potential
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水往低处流……
流动是流体趋于平衡的自发行为
过程的对比
平衡判定和速率计算是过程科学的核心问题
有关流体流动的概念
流量(自学:概念理解、量纲)
体积流量
质量流量
流体速度(自学:概念理解、量纲)
流速
质量流速
速度的平均含义
流动的稳定性(定态与非定态流动)
流动系统中的任一截面上的物性或流动参数,像密度、速度、压力等,如不随时间变化,该过程为稳定流动。如果这些量随时间变化,则为非稳态过程。
一稳定流动系统内部物性或流动参数可能随位置变化(如因截面大小不同),但其在任一点(或截面)处均不随时间变化。
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流动体系的物料衡算
衡算范围:两截面之间①两截面与流体流向正交;②两截面间无流体流入、流出系统
稳态流动体系衡算关系
输入速率=输出速率
连续性方程
u1A11 = u2A22
uA=常数
uA=常数(不可压缩流体)
由此可知:
在连续稳定的不可压缩流体的流动中,流体流速与管道的截面积成反比。截面积愈大之处流速愈小,反之亦然
流体在均匀管段内流动时,流速沿程恒定,不因有摩擦而减小(这与固体运动不同)
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流动体系的能量衡算
衡算范围:两截面之间两截面与流体流向正交;两截面间无流体流入、流出系统
两截面间可以有机械功we(如通过泵、风机等加入系统,或通过水力机械输出)
两截面间可以有热量qe(如通过加热器加入系统,或通过冷却器输出)
衡算基准:单位质量流体
稳态流动体系衡算关系
输入系统总能量=输出系统总能量
E1+ We + Qe =E2
E= we + qe
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流体的能量形式总能量衡算
内能:温度,U=mcpT,J/kg cpT
动能:速度, E=mu2/2, J/kg (u2/2)
位能:提升高度, E=mgh,J/kg gh
压力能
E=mp/=pV
单位质量的压力能:p/=pv
单位质量稳态流体的总能量衡算
u+ (u2/2)+ (pv)+g  z=we + qe
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推演理解应用掌握
分析
机械能衡算形式
(u2/2)+ (pv)+g  z=we -wf
不可压缩流体:
(u2/2)+ pv+g  z=we -wf
压头表达形式:
静压头(压头)、动压头(速度头)、位压头(位头)
有效压头、压头损失
不可压缩理想流体、无外功输入(Bernoulli方程)
静力学方程是零速度特例:
he= we /g
hf= wf /g
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