计算连续管路中流体流速

模块一

流体输送技术职业教育精细化工技术专业教学资源库（备选）01任务一认识流体输送管路02任务二计算管路中流体的参数03任务三认识管路中的阻力04任务四选择流体输送方式与相关计算05任务五选用液体输送机械0607任务六选用气体输送机械

任务七测定流体输送过程中的参数09综合案例08总结与归纳02任务二计算管路中流体的参数子任务2计算连续管路中流体流速

流体在进入反应设备时，需要计量，如何计算单位时间内流体的质量、体积、流速以及体积流量与质量流量直接的关系。02任务二计算管路中流体的参数一、连续管路中的稳定流动与非稳定流动（1）定态流动与非定态流动

流体流动系统中，若各截面上的温度、压力、流速等物理量仅随位置变化，而不随时间变化，这种流动称之为定态流动（稳定流动,Steadyflow）；若流体在各截面上的有关物理量既随位置变化，又随时间变化，则称为非定态流动（非稳定流动,Non-steadyflow）。02任务二计算管路中流体的参数①流量(Quantityofflow)

体积流量(thefluxofvolume)单位时间内流经管道任意截面的流体体积，称为体积流量，以qv表示，单位为m3/s或m3/h。

质量流量(thefluxofmass)单位时间内流经管道任意截面的流体质量，称为质量流量，以qm表示，单位为kg/s或kg/h。（2）稳定流动中，流量与流速的变化

在生产过程中，流体输送过程中是采用每一批处理多少流体或者是单位时间内处理多少流体来表示的。02任务二计算管路中流体的参数体积流量与质量流量的关系为：

02任务二计算管路中流体的参数②流速

平均流速（bulkvelocity）流速是指单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。实验发现，流体质点在管道截面上各点的流速并不一致，而是形成某种分布。在工程计算中，为简便起见，常常希望用平均流速表征流体在该截面的流速。定义平均流速为流体的体积流量与管道截面积之比。

单位为m/s02任务二计算管路中流体的参数

质量流速（massflux）单位时间内流经管道单位截面积的流体质量，称为质量流速或质量通量，以G表示，单位为kg/（m2·s）。质量流速与流速的关系为：

流量与流速的关系为：

02任务二计算管路中流体的参数（3）定态流动系统的质量守恒——连续性方程

定态流动系统，流体连续地从1-1′截面进入，2-2′截面流出，且充满全部管道。

根据物料衡算，单位时间进入截面1-1′的流体质量与单位时间流出截面2-2′的流体质量必然相等，即：

或02任务二计算管路中流体的参数

对于在任意截面上流体质量守恒：

上式均称为连续性方程，表明在定态流动系统中，流体流经各截面时的质量流量恒定。

对不可压缩流体，

＝常数，连续性方程可写为：

表明不可压缩性流体流经各截面时的体积流量也不变，流速u与管截面积成反比，截面积越小，流速越大；反之，截面积越大，流速越小。对于圆形管道，可变形为：

不可压缩流体在圆形管道中，任意截面的流速与管内径的平方成反比。02任务二计算管路中流体的参数

不可压缩流体

圆形管道

管内定态流动的连续性方程注意：以上各式的适用条件总结02任务二计算管路中流体的参数

串联变径管路中，已知小管规格为φ52×3mm，大管规格为φ80×4mm，均为无缝钢管，水在小管内的平均流速为2m/s，水的密度可取为1000kg/m3。判断大管、小管的速度那个大；体积流量与质量流量的变化？试求：①水在大管中的流速；②管路中水的体积流量和质量流量。02任务二计算管路中流体的参数

①小管直径d1=52－2×3=46mm，u1=2m/s

大管直径d2=80－2×4=72mm

m/s

粗管的速度