二、流體流動(dòng)規(guī)律

主要內(nèi)容1.基本概念——流速、流量2.定態(tài)流動(dòng)和非定態(tài)流動(dòng)3.流體流動(dòng)類型——雷諾準(zhǔn)數(shù)4.流體流動(dòng)速度分布5.流速變化規(guī)律——連續(xù)性方程6.流體流動(dòng)規(guī)律——伯努利方程5.流速變化的基本規(guī)律——連續(xù)性方程

（1）連續(xù)方程的導(dǎo)出連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律的一種表現(xiàn)形式，本節(jié)通過(guò)物料衡算進(jìn)行推導(dǎo)。

a.定范圍在穩(wěn)定連續(xù)流動(dòng)系統(tǒng)中，對(duì)直徑不同的管段作物料衡算,如圖。以管內(nèi)壁、截面1-1′與2-2′為衡算范圍。由于把流體視連續(xù)為介質(zhì)，即流體充滿管道，并連續(xù)不斷地從截面1-1′流入、從截面2-2′流出。

b.定基準(zhǔn)單位時(shí)間t內(nèi)，對(duì)于連續(xù)穩(wěn)態(tài)的一維流動(dòng)，如果沒(méi)有流體的泄漏或補(bǔ)充，由物料衡算的基本關(guān)系：

G入=

G出+G輸入質(zhì)量流量=輸出質(zhì)量流量c.列方程

若以１s為基準(zhǔn)，則物料衡算式為:ws1=ws2

因ws=uAρ，故上式可寫成:

推廣到管路上任何一個(gè)截面，即:

都稱為管內(nèi)穩(wěn)定流動(dòng)的連續(xù)性方程式。它反映了在穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中，流體流經(jīng)各截面的質(zhì)量流量不變時(shí)，管路各截面上流速的變化規(guī)律。此規(guī)律與管路的安排以及管路上是否裝有管件、閥門或輸送設(shè)備等無(wú)關(guān)。（2）推論：a.對(duì)于不可壓縮的流體即:ρ＝常數(shù)，可得到：對(duì)于在圓管內(nèi)作穩(wěn)態(tài)流動(dòng)的不可壓縮流體：b.適用前提流體流動(dòng)的連續(xù)性方程式僅適用于穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的連續(xù)性流體。例從高位槽向塔內(nèi)加料。高位槽中液位恒定，高位槽和塔內(nèi)的壓力均為大氣壓。送液管為φ45mm×2.5mm的鋼管，要求料液在管內(nèi)以3.6m^3/h的速度流動(dòng)。設(shè)料液在管內(nèi)壓頭損失為1.2m（不包括出口壓頭損失），試求高位槽的液面應(yīng)該比塔入口處高出多少米？引入：流體流動(dòng)時(shí)輸送設(shè)計(jì)問(wèn)題22001.管路及管件設(shè)計(jì)（長(zhǎng)度、壁厚、內(nèi)徑、材質(zhì)等）2.壓差設(shè)計(jì)3.流速設(shè)計(jì)4.落差設(shè)計(jì)5.損耗設(shè)計(jì)6.動(dòng)力設(shè)計(jì)例從高位槽向塔內(nèi)加料。高位槽中液位恒定，高位槽和塔內(nèi)的壓力均為大氣壓。送液管為φ45mm×2.5mm的鋼管，要求料液在管內(nèi)以3.6m^3/h的速度流動(dòng)。設(shè)料液在管內(nèi)壓頭損失為1.2m（不包括出口壓頭損失），試求高位槽的液面應(yīng)該比塔入口處高出多少米？7：流體流動(dòng)基本規(guī)律22001.管路及管件設(shè)計(jì)（長(zhǎng)度、壁厚、內(nèi)徑、材質(zhì)等）2.壓差設(shè)計(jì)3.流速設(shè)計(jì)4.落差設(shè)計(jì)5.損耗設(shè)計(jì)6.動(dòng)力設(shè)計(jì)7.1流體流動(dòng)規(guī)律——柏努利方程式(Bernoulliequation）（1）引入：流體輸送系統(tǒng)中，物料能量的變化規(guī)律(2)方程導(dǎo)出定范圍內(nèi)壁面1－1`面至2－2`面之間b.定基準(zhǔn)定基準(zhǔn)面：平衡于水平面0-0`面時(shí)間基準(zhǔn)：?jiǎn)挝粫r(shí)間t衡算基準(zhǔn)：1kg流體c.列方程

能量守恒定律輸送系統(tǒng)中：管路上裝有對(duì)流體作功的泵及造成阻力損失的管件。（C.1）提假設(shè)：——

簡(jiǎn)化

（a）連續(xù)穩(wěn)定流體；（b）兩截面間無(wú)旁路流體輸入、輸出；

(c）系統(tǒng)熱損失QL=0。（C.2）設(shè)參數(shù)u1、u2──流體分別在截面1-1′與2-2′處的流速,m/s；

p1、p2──流體分別在截面1-1′與2-2′處的壓強(qiáng),N/m２；

Z１、Z２──截面1-1′與2-2′的中心至o-o′的垂直距離,m；

A1、A2──截面1-1′與2-2′的面積，m2；

ρ1

、ρ2──流體分別在截面1-1′與2-2′處的密度,kg/m3。（2.2）機(jī)械能分析（單位質(zhì)量）位能基準(zhǔn)面以上為正，下為負(fù)位能＝gzb.動(dòng)能動(dòng)能＝c.靜壓能靜壓能＝d.摩擦能——能量損失摩擦能記為e.外加功