化工原理 第一章 流体流动 小结

1、流体基本概念流体基本概念 1.1.严格定义：严格定义： 运动时各质点间可以相互改变相对位置的物体运动时各质点间可以相互改变相对位置的物体 2.2.流体包括气体与液体。流体包括气体与液体。3.3.基本特性：具有流动性、黏性、可压缩性等基本特性：具有流动性、黏性、可压缩性等 第一章第一章 流体流动流体流动 流体流动规律流体流动规律 1.1.连续性方程连续性方程质量守恒质量守恒 s2211VuAAuAu常数常数 不可压缩流体不可压缩流体 反映稳态流动系统中，流量一定时管截面上流反映稳态流动系统中，流量一定时管截面上流速的变化规律，该规律与管路的安排以及管路速的变化规律，该规律与管路的安排以及管路上是

2、否有管件、阀门、输送设备无关。上是否有管件、阀门、输送设备无关。 2.2.柏努利柏努利方程方程能量守恒能量守恒 2222121122pugZpugZ条件：稳态流动、不可压缩、理想流体、无外加条件：稳态流动、不可压缩、理想流体、无外加功、重力场功、重力场 黏度为黏度为0的流体（或流动阻力为的流体（或流动阻力为0的流体）。的流体）。意义：意义：理想流体在管路内作稳定流动而又无外功理想流体在管路内作稳定流动而又无外功加入时，流体的各种机械能（位能、静压加入时，流体的各种机械能（位能、静压能、动能）之间可相互转换，但其总和保能、动能）之间可相互转换，但其总和保持不变。持不变。 （1）作图，）作图，标明

3、流体的流动方向，定出上、下游截标明流体的流动方向，定出上、下游截面，明确流动系统的衡算范围面，明确流动系统的衡算范围 ；（2）截面的选取）截面的选取 与流体的流动方向相垂直；与流体的流动方向相垂直； 两截面间流体应是稳态连续流动；两截面间流体应是稳态连续流动； 截面宜选在已知量多、计算方便处；截面宜选在已知量多、计算方便处； 未知数应包含在两截面间或截面上。未知数应包含在两截面间或截面上。 f2222e121122hpugZWpugZ f2222e121122HgpguZHgpguZ 柏努利方程式柏努利方程式kgJNJ（3）压强表示方法应一致，即同为绝压或同为表压。压强表示方法应一致，即同为绝

4、压或同为表压。 （4）压强的单位换算。压强的单位换算。 （6）位能基准面的选取，位能基准面的选取，Z截面中心到基准水平面的截面中心到基准水平面的距离，距离，g9.819.81。压强的表示：绝对压、表压、真空度压强的表示：绝对压、表压、真空度压强表压强表表压、真空表表压、真空表真空度真空度 Pa=N/m2、mH2O、mmHg、atm、at=kgf/cm2 （5）密度：液体密度：液体 tf RTpMtp ，f 气体气体 查资料查资料 （7）u涉及到连续性方程、流量与流速关系涉及到连续性方程、流量与流速关系s2211VuAAuAu常数常数 AVus GAuAVw ss管径选择：管径选择： 取决于流量

5、与流速，流量一定，则主要为流速取决于流量与流速，流量一定，则主要为流速 管径的表示方法管径的表示方法如何计算管内径如何计算管内径ud 设备费设备费 阻力阻力操作费操作费 38 3A流通截面积（计算）流通截面积（计算） （8）We：设备参数：设备参数 swWNee eNN 2221fudlh 直管直管层流层流 Re64 ， u 湍流湍流 ),(dRe 完全湍流，完全湍流， u2 局部局部 22fuh 22efudlh 若管件两端的直径不同，若管件两端的直径不同，le指管径小的指管径小的管子的直管长度，管子的直管长度，u为小管中流速。为小管中流速。 注意：注意：进口进口 = 0.5 出口出口 =

6、1数学推导数学推导量纲分析法量纲分析法（9）流动阻力（能量损失）流动阻力（能量损失）起因：流体具有黏性（表现为内摩擦力）。起因：流体具有黏性（表现为内摩擦力）。Re2000时，层流；时，层流；Re4000时，湍流；时，湍流；2000Re4000 时，过渡区。时，过渡区。流型判断：流型判断： duRe 当量直径当量直径 被流体润湿的周边长度被流体润湿的周边长度流通截面积流通截面积44e HrdoiedDd 套管环隙套管环隙 黏度单位换算黏度单位换算 sPa10cP13 udRee 层流（或滞流）：流体质点仅沿着与管轴平行的层流（或滞流）：流体质点仅沿着与管轴平行的方向作直线运动，质点无径向脉动，

7、质点之间互不方向作直线运动，质点无径向脉动，质点之间互不混合；混合；两种流型基本特点（本质区别）：两种流型基本特点（本质区别）： 湍流（或紊流）湍流（或紊流） ：流体质点除了沿管轴方向向前：流体质点除了沿管轴方向向前流动外，还有径向脉动，各质点的速度在大小和方流动外，还有径向脉动，各质点的速度在大小和方向上都随时变化，质点互相碰撞和混合。向上都随时变化，质点互相碰撞和混合。 层流（或滞流）：呈抛物线，层流（或滞流）：呈抛物线， u=0.5umax ；管截面上速度分布：管截面上速度分布： 湍流（或紊流）湍流（或紊流） ：呈舌形分布。：呈舌形分布。流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式 描述流体

8、静止时规律描述流体静止时规律(3) (3) 等压面的四个条件：等压面的四个条件： 静止、连续、同一液体、同一水平面静止、连续、同一液体、同一水平面ghpp 上上下下2211gzpgzp (1) (1) 形式：形式：压力形式压力形式能量形式能量形式(2) (2) 意义：静止流体内部静态机械能处处相等意义：静止流体内部静态机械能处处相等(4) (4) 应用：应用： 求压强、压差、液位、液封高度以及求压强、压差、液位、液封高度以及 判断流向。判断流向。U U形压差计测量公式：形压差计测量公式： gRgzpgzpi 2211 gRgzpgzpi 2211 iRzgpzgp2211（3 3）孔板流量计与文丘里流量计：）孔板流量计与文丘里流量计： 流量计流量计（2 2）测