《流体流动基本规律PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流体流动基本规律PPT课件（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程1.3.1 1.3.1 1.3.1 1.3.1 流量与流速流量与流速流量与流速流量与流速流量流量流量流量-单位时间流体流经管道任一截面的流体量。单位时间流体流经管道任一截面的流体量。单位时间流体流经管道任一截面的流体量。单位时间流体流经管道任一截面的流体量。若用体积来计量，则为体积流量若用体积来计量，则为体积流量若用体积来计量，则为体积流量若用体积来计量，则为体积流量V Vss（mm3 3/s/s） 若用质量来衡量，则为质量流量若用质量来衡量，则为质量流量若用质量来衡量，则为质量流量若用质量来衡量，则为质量流量w wss(kg/s)(kg/s) w w
2、s s与与与与V Vs s的关系：的关系：的关系：的关系： w ws s=V Vs s 流速流速流速流速-单位时间内流体在流动方向所流过的距离，单位时间内流体在流动方向所流过的距离，单位时间内流体在流动方向所流过的距离，单位时间内流体在流动方向所流过的距离， u u表示表示表示表示u u=V Vs s/A=/A=w ws s/A(m/s)/A(m/s)w ws s=u u AA1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程* *此时的流速是平均流速，而不是某一点的流速此时的流速是平均流速，而不是某一点的流速此时的流速是平均流速，而不是某一点的流速此时的流速是平均流速，而不是某一点的流速 ！管中心：
3、管中心：管中心：管中心：r r =0=0，u ur r= =u umaxmax管壁处：管壁处：管壁处：管壁处：r r =R=R，u ur r=0=01.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程质量流速质量流速质量流速质量流速G G-流体单位时间内流过管道单位流体单位时间内流过管道单位流体单位时间内流过管道单位流体单位时间内流过管道单位 截面积的质量，截面积的质量，截面积的质量，截面积的质量， /(m/(m2 2s)s)气体的密度随温度和压强变化的，但其质量流气体的密度随温度和压强变化的，但其质量流气体的密度随温度和压强变化的，但其质量流气体的密度随温度和压强变化的，但其质量流量不变，量不变，量不
4、变，量不变，采用质量流速采用质量流速采用质量流速采用质量流速G G表示比较方便。表示比较方便。表示比较方便。表示比较方便。G G=w ws s/A=/A=V Vs s/A=/A=u u 质量流速与流速质量流速与流速质量流速与流速质量流速与流速u u的关系：的关系：的关系：的关系： G G =u u一般管道截面都是圆形一般管道截面都是圆形一般管道截面都是圆形一般管道截面都是圆形, ,若以若以若以若以d d表示管子内径表示管子内径表示管子内径表示管子内径, ,则则则则: :1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程生产实际中，管道直径应如何确定？生产实际中，管道直径应如何确定？生产实际中，管道直径
5、应如何确定？生产实际中，管道直径应如何确定？管径是通过流速、流量计算决定的。流量是由工艺条件决定管径是通过流速、流量计算决定的。流量是由工艺条件决定管径是通过流速、流量计算决定的。流量是由工艺条件决定管径是通过流速、流量计算决定的。流量是由工艺条件决定的，流速是通过工程计算查表得到的。的，流速是通过工程计算查表得到的。的，流速是通过工程计算查表得到的。的，流速是通过工程计算查表得到的。例：某水池的进水量为例：某水池的进水量为例：某水池的进水量为例：某水池的进水量为4.2104.2104.2104.2104 4 4 4kg/kg/kg/kg/h h h h, , , ,试选择适当规格的进水管试选
6、择适当规格的进水管试选择适当规格的进水管试选择适当规格的进水管. . . .解：解：解：解：w ws s =4.210=4.2104 4kg/h=4.210kg/h=4.2104 436003600（kg/skg/s）V Vs s =w ws s/=4.210/=4.2104 436001000=0.0117(m36001000=0.0117(m3 3/s)/s)查表查表查表查表: :水及常用粘度小的流体，流速可取水及常用粘度小的流体，流速可取水及常用粘度小的流体，流速可取水及常用粘度小的流体，流速可取1.51m/s1.51m/s， 此处此处此处此处u u可取可取可取可取1.5m/s,1.5m
7、/s,1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程查表选择：外径查表选择：外径查表选择：外径查表选择：外径=108mm=108mm，壁厚，壁厚，壁厚，壁厚=4mm=4mm的管子的管子的管子的管子 d d=108-42=100mm=108-42=100mm将内径将内径将内径将内径d d=100mm=100mm代入上式得到实际流速代入上式得到实际流速代入上式得到实际流速代入上式得到实际流速u u=1.49m/s=1.49m/s。 1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程1.3.2 1.3.2 1.3.2 1.3.2 稳定流动与非稳定流动稳定流动与非稳定流动稳定流动与非稳定流动稳定流动与非稳定流动s
8、teadyflowandunsteadyflowsteadyflowandunsteadyflow1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程流动系统流动系统流动系统流动系统定态流动定态流动定态流动定态流动非定态流动非定态流动非定态流动非定态流动流动系统中流体的流速、压强、流动系统中流体的流速、压强、流动系统中流体的流速、压强、流动系统中流体的流速、压强、密度等有关物理量仅随位置而改密度等有关物理量仅随位置而改密度等有关物理量仅随位置而改密度等有关物理量仅随位置而改变，而不随时间而改变变，而不随时间而改变变，而不随时间而改变变，而不随时间而改变上述物理量
9、不仅随位置而且随时间上述物理量不仅随位置而且随时间上述物理量不仅随位置而且随时间上述物理量不仅随位置而且随时间 变化的流动。变化的流动。变化的流动。变化的流动。 1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程1.3.3流体稳定流动时的物料衡算流体稳定流动时的物料衡算-连续性方程连续性方程对于一个异径管道对于一个异径管道对于一个异径管道对于一个异径管道1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程由质量守衡，流经截面由质量守衡，流经截面由质量守衡，流经截面由质量守衡，流经截面1 1、2 2的质量流量相等。的质量流量相等。的质量流量相等。的质量流量相等。ws1=ws2ws1=Vs11=11A1ws2=Vs
10、22=22A2对于不可压缩的流体，对于不可压缩的流体，对于不可压缩的流体，对于不可压缩的流体， 1 1=2 2=常数常数常数常数Vs=1A1=2A2=A=常数常数如果是圆管，则如果是圆管，则如果是圆管，则如果是圆管，则A=A=d d2 2/4/4则：则：则：则：1 1 d d1 12 2=2 2 d d2 22 2或或或或1 1/ /2 2=d d2 22 2/ /d d1 12 21.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程选取截面时，应与流动方向垂直选取截面时，应与流动方向垂直选取截面时，应与流动方向垂直选取截面时，应与流动方向垂直w w11=w w2 2+ +w w3 3u u1 1AA1
11、 1= =u u2 2AA2 2+ +u u3 3AA3 3对于圆管则：对于圆管则：对于圆管则：对于圆管则：u u1 1 d d1 12 2=u u2 2 d d2 22 2+ +u u3 3 d d3 32 21.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程1.3.4流动系统中的能量衡算流动系统中的能量衡算-柏努利方柏努利方程程1 1、流动体系的总能量衡算、流动体系的总能量衡算、流动体系的总能量衡算、流动体系的总能量衡算1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程 1 1 1 1）流体本身具有的能量）流体本身具有的能量）流体本身具有的能量）流体本身具有的能量内能内能内能内能U U-物质内部能量的总和
12、物质内部能量的总和物质内部能量的总和物质内部能量的总和（分子平动、转动、振动的能量）。分子平动、转动、振动的能量）。分子平动、转动、振动的能量）。分子平动、转动、振动的能量）。单位质量流体的内能以单位质量流体的内能以单位质量流体的内能以单位质量流体的内能以U U表示，单位表示，单位表示，单位表示，单位: : : : J J/ /kgkg。位能位能位能位能：流体受重力作用，在不同高度具有的不同能量。流体受重力作用，在不同高度具有的不同能量。流体受重力作用，在不同高度具有的不同能量。流体受重力作用，在不同高度具有的不同能量。mgZ(J)mgZ(J)单位质量流体的位能为单位质量流体的位能为单位质量流
13、体的位能为单位质量流体的位能为gZgZgZgZ。 ( ( ( (J/kgJ/kg) ) ) )动能：流动着的流体所具有的能量动能：流动着的流体所具有的能量动能：流动着的流体所具有的能量动能：流动着的流体所具有的能量单位质量流体的动能单位质量流体的动能单位质量流体的动能单位质量流体的动能：u u2 2/2(J/kg)/2(J/kg)1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程静压能（流动功）静压能（流动功）静压能（流动功）静压能（流动功） ：静止或流动的静止或流动的静止或流动的静止或流动的流体内部任何位置具有一定的静压强流体内部任何位置具有一定的静压强流体内部任何位置具有一定的静压强流体内部任何位
14、置具有一定的静压强假：管道的截面积为假：管道的截面积为假：管道的截面积为假：管道的截面积为A A，在截面，在截面，在截面，在截面A-AA-A处处处处流体的压力为流体的压力为流体的压力为流体的压力为p p，质量为，质量为，质量为，质量为mm，密度为，密度为，密度为，密度为 ，体积为体积为体积为体积为V V流体在通过流体在通过流体在通过流体在通过A-AA-A截面时外界对它所做的截面时外界对它所做的截面时外界对它所做的截面时外界对它所做的功功功功= =p pA(A(V V/A)=/A)=pVpV= =pmpm/=/=pmpm ，(J)(J)单位质量流体的静压能单位质量流体的静压能单位质量流体的静压能
15、单位质量流体的静压能= =p p/=/=p p (J/kg)(J/kg)1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程 单位质量流体本身所具有的总能量为单位质量流体本身所具有的总能量为单位质量流体本身所具有的总能量为单位质量流体本身所具有的总能量为 ：2 2 2 2）系统与外界交换的能量）系统与外界交换的能量）系统与外界交换的能量）系统与外界交换的能量热热热热QQe e单位质量流体在经过规定的体积过程中所吸的热量。单位质量流体在经过规定的体积过程中所吸的热量。单位质量流体在经过规定的体积过程中所吸的热量。单位质量流体在经过规定的体积过程中所吸的热量。QQe e-单位质量流体接受或放出的能量，单位质
16、量流体接受或放出的能量，单位质量流体接受或放出的能量，单位质量流体接受或放出的能量，单位单位单位单位: :J/kgJ/kgQQe e可为正可为负；可为正可为负；可为正可为负；可为正可为负； 1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程功功功功WWe e -外功，有效功外功，有效功外功，有效功外功，有效功单位质量通过规定体积的过程中接受的功：单位质量通过规定体积的过程中接受的功：单位质量通过规定体积的过程中接受的功：单位质量通过规定体积的过程中接受的功：WWe e(J/kg)(J/kg)质量为质量为质量为质量为mm的流体所接受的功的流体所接受的功的流体所接受的功的流体所接受的功=mWemWe(J)
17、(J)流体接受外功时，流体接受外功时，流体接受外功时，流体接受外功时，WWe e为正，向外界做功时为正，向外界做功时为正，向外界做功时为正，向外界做功时,W,We e为负。为负。为负。为负。 流动系统的总能量流动系统的总能量流动系统的总能量流动系统的总能量= = = =流体本身所具有能量流体本身所具有能量流体本身所具有能量流体本身所具有能量+ + + +热热热热+ + + +功功功功1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程3 3 3 3）总能量衡算）总能量衡算）总能量衡算）总能量衡算0Z112Z2衡算范围：衡算范围：衡算范围：衡算范围：截面截面截面截面11和截面和截面和截面和截面22间的管道
18、和设备。间的管道和设备。间的管道和设备。间的管道和设备。衡算基准：衡算基准：衡算基准：衡算基准：单位质量的流体。单位质量的流体。单位质量的流体。单位质量的流体。取取取取00为基准水平面，截面为基准水平面，截面为基准水平面，截面为基准水平面，截面11和截面和截面和截面和截面22中心与基准水平面的距离为中心与基准水平面的距离为中心与基准水平面的距离为中心与基准水平面的距离为Z Z1 1，Z Z2 2。设设设设1,21,2截面的流体流速为截面的流体流速为截面的流体流速为截面的流体流速为u u1 1, ,u u2 2 ，压强为压强为压强为压强为P P1 1,P P2 2 ，截面积为，截面积为，截面积为
19、，截面积为A A1 1, ,A A2 2, ,比容为比容为比容为比容为 1 1, , 2 2对于定态流动系统：对于定态流动系统：对于定态流动系统：对于定态流动系统：输入能量输入能量输入能量输入能量=输出能量输出能量输出能量输出能量1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程输入能量输入能量输入能量输入能量输出能量输出能量输出能量输出能量令令令令U U=U U2 2- -U U11, ,g g Z Z= = gZgZ22- -g gZ Z11, , u u2 2/2=/2=u u2 22 2/2-/2-u u1 12 2/2,(/2,(p pv v) )=p p22v v2 2-p p11v v1
20、 1Q Qe e + + WWe e =U U+g g Z Z+u u2 2/2+(/2+(pv)pv) -稳态流动过程的总能量衡算式稳态流动过程的总能量衡算式稳态流动过程的总能量衡算式稳态流动过程的总能量衡算式1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程2.2.流动系统的柏努利方程流动系统的柏努利方程流动系统的柏努利方程流动系统的柏努利方程BernoulliequationBernoulliequation1) 1) 1) 1) 流动系统的机械能衡算式流动系统的机械能衡算式流动系统的机械能衡算式流动系统的机械能衡算式Q Qe e + + WWe e = U U+g g Z Z+u u2 2/2
21、+(/2+(pv)pv) 根据热力学第一定律根据热力学第一定律根据热力学第一定律根据热力学第一定律: : : :1kg1kg流体从截面流体从截面流体从截面流体从截面1-11-1到到到到2-22-2获得的热量获得的热量获得的热量获得的热量1kg1kg流体从截面流体从截面流体从截面流体从截面1-11-1到到到到2-22-2中中中中, ,因被加热而引起的体积膨胀功因被加热而引起的体积膨胀功因被加热而引起的体积膨胀功因被加热而引起的体积膨胀功1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程- - - - 流体稳态流动时的机械能衡算式流体稳态流动时的机械能衡算式流体稳
22、态流动时的机械能衡算式流体稳态流动时的机械能衡算式1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程2)2)BernoulliequationBernoulliequation对于不可压缩的流体：对于不可压缩的流体：对于不可压缩的流体：对于不可压缩的流体： , , 均为常数均为常数均为常数均为常数-实际流体的实际流体的实际流体的实际流体的BernoulliequationBernoulliequation1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程若若若若 h hf f =0,=0,则流体在流动过程中不产生流动阻力则流体在流动过程中不产生流动阻力则流体在流动过程中不产生流动阻力则流体在流动过程中不产生流
23、动阻力, ,即为理想流体即为理想流体即为理想流体即为理想流体, ,此时此时此时此时, ,WWe e= = 0 0-理想流体的理想流体的理想流体的理想流体的BernoulliequationBernoulliequation1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程3.Bernoulliequation3.Bernoulliequation的讨论的讨论的讨论的讨论 mkgmkg的实际流体在流经管道时：的实际流体在流经管道时：的实际流体在流经管道时：的实际流体在流经管道时：单位：（单位：（单位：（单位：（J J） 单位质量的实际流体流经管道：单位质量的实际流体流经管道：单位质量的实际流体流经管道：
24、单位质量的实际流体流经管道：1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程 单位重量的流体，有：单位重量的流体，有：单位重量的流体，有：单位重量的流体，有：（mm） 单位体积的流体，有：单位体积的流体，有：单位体积的流体，有：单位体积的流体，有：（PaPa）1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程1 1牛顿流体所具有的能量称为压头牛顿流体所具有的能量称为压头牛顿流体所具有的能量称为压头牛顿流体所具有的能量称为压头headhead，单位为，单位为，单位为，单位为mm。Z-Z-位压头位压头位压头位压头PotentialheadPotentialhead；u u2 2/2g-/2g-动压头动压头动压头
25、动压头dynamicheaddynamichead； p p/g-/g-静压头静压头静压头静压头hydrostaticheadhydrostatichead。 HHe=e=WWe e /g-/g-由泵对单位重量流体提供的能量，由泵对单位重量流体提供的能量，由泵对单位重量流体提供的能量，由泵对单位重量流体提供的能量，外加压头或泵的扬程外加压头或泵的扬程外加压头或泵的扬程外加压头或泵的扬程HHf f=h hf f/g/g损失的能量或称损失压头损失的能量或称损失压头损失的能量或称损失压头损失的能量或称损失压头HHf f1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程 有效功率有效功率有效功率有效功率N N
26、e e：单位时间泵所做的有效功单位时间泵所做的有效功单位时间泵所做的有效功单位时间泵所做的有效功N Ne e=WWe e w ws s 对对对对1kg1kg的理想流体在流经管道时，有：的理想流体在流经管道时，有：的理想流体在流经管道时，有：的理想流体在流经管道时，有： 静止的流体静止的流体静止的流体静止的流体u u=0,=0,h hf f=0,=0,WWe=0e=0-流体静力学基本方程流体静力学基本方程流体静力学基本方程流体静力学基本方程1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程应用柏努利方程的注意事项：应用柏努利方程的注意事项：应用柏努利方程的注意事项：应用柏努利方程的注意事项： 绘图：计算
27、前需根据题意画出示意图，标出流动方向及绘图：计算前需根据题意画出示意图，标出流动方向及绘图：计算前需根据题意画出示意图，标出流动方向及绘图：计算前需根据题意画出示意图，标出流动方向及主要数据主要数据主要数据主要数据 选截面：截面应与流动方向垂直，且拥有已知条件最多，选截面：截面应与流动方向垂直，且拥有已知条件最多，选截面：截面应与流动方向垂直，且拥有已知条件最多，选截面：截面应与流动方向垂直，且拥有已知条件最多， 并且待求的未知数应包括在所选截面中。并且待求的未知数应包括在所选截面中。并且待求的未知数应包括在所选截面中。并且待求的未知数应包括在所选截面中。 选择基准面选择基准面选择基准面选择基
28、准面 单位必须一致单位必须一致单位必须一致单位必须一致: : : : 均采用均采用均采用均采用SISISISI制，两截面的压力必须同时采用制，两截面的压力必须同时采用制，两截面的压力必须同时采用制，两截面的压力必须同时采用 表压或绝对压力，不能混合使用。表压或绝对压力，不能混合使用。表压或绝对压力，不能混合使用。表压或绝对压力，不能混合使用。1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程1.3.51.3.5柏努利方程的应用柏努利方程的应用柏努利方程的应用柏努利方程的应用（1 1 1 1）确定管道中流体的流量或者流速）确定管道中流体的流量或者流速）确定管道中流体的流量或者流速）确定管道中流体的流量或
29、者流速已知两支管道的内径分别为已知两支管道的内径分别为已知两支管道的内径分别为已知两支管道的内径分别为d d1 1，d d2 2， h hf f=0=0， 求体积流量求体积流量求体积流量求体积流量V Vs s与质量流量与质量流量与质量流量与质量流量w ws s。解：如图，选择两测压点处为解：如图，选择两测压点处为解：如图，选择两测压点处为解：如图，选择两测压点处为1-11-1、2-22-2截面，且以其中心线处为截面，且以其中心线处为截面，且以其中心线处为截面，且以其中心线处为基准面基准面基准面基准面在在在在1-11-1与与与与2-22-2截面之间列柏努力截面之间列柏努力截面之间列柏努力截面之间
30、列柏努力方程方程方程方程1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程 h hf f=0=0，WWe=0e=0Z Z1 1= = Z Z2 2=0=0，由静力学方程：由静力学方程：由静力学方程：由静力学方程：p p1 1+ +RgRg=p p2 2+RR00g g由连续性方程：由连续性方程：由连续性方程：由连续性方程：u u11 d d1 12 2=u u22 d d2 22 21.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程则体积流量则体积流量则体积流量则体积流量质量流量质量流量质量流量质量流量w ws s=V Vs s1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程2 2 2 2、20202020的的的的
31、空空空空气气气气在在在在直直直直径径径径为为为为800800800800mmmm的的的的水水水水平平平平管管管管流流流流过过过过，现现现现于于于于管管管管路路路路中中中中接接接接一一一一文文文文丘丘丘丘里里里里管管管管，如如如如本本本本题题题题附附附附图图图图所所所所示示示示，文文文文丘丘丘丘里里里里管管管管的的的的上上上上游游游游接接接接一一一一水水水水银银银银U U U U管管管管压压压压差差差差计计计计，在在在在直直直直径径径径为为为为20202020mmmm的的的的喉喉喉喉径径径径处处处处接接接接一一一一细细细细管管管管，其其其其下下下下部部部部插插插插入入入入水水水水槽槽槽槽中中中中
32、。空空空空气气气气流流流流入入入入文文文文丘丘丘丘里里里里管管管管的的的的能能能能量量量量损损损损失失失失可可可可忽忽忽忽略略略略不不不不计计计计，当当当当U U U U管管管管压压压压差差差差计计计计读读读读数数数数R R=25=25=25=25mmmm，hmhm时，试求此时空气的流量为多少时，试求此时空气的流量为多少时，试求此时空气的流量为多少时，试求此时空气的流量为多少mm3 3 3 3/ / / /h h? ? ? ?当地大气压强为当地大气压强为当地大气压强为当地大气压强为101.3310101.3310101.3310101.33103 3 3 3PaPaPaPa。 1.3流体流动的
33、基本方程流体流动的基本方程解解解解：取取取取测测测测压压压压处处处处及及及及喉喉喉喉颈颈颈颈分分分分别别别别为为为为截截截截面面面面1-11-11-11-1和和和和截截截截面面面面2-22-22-22-2以以以以管道中心线作基准水平面管道中心线作基准水平面管道中心线作基准水平面管道中心线作基准水平面由于两截面无外功加入，由于两截面无外功加入，由于两截面无外功加入，由于两截面无外功加入，WWe e=0=0=0=0。能量损失可忽略不计能量损失可忽略不计能量损失可忽略不计能量损失可忽略不计hhf f=0=01.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程式中：式中：式中：式中： Z Z1 1= =Z Z2
34、 2=0=0截面截面截面截面1-11-1处压强处压强处压强处压强 ： 截面截面截面截面2-22-22-22-2处压强为处压强为处压强为处压强为 ：1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程由连续性方程有：由连续性方程有：由连续性方程有：由连续性方程有： 1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程（2 2 2 2）确定容器之间的相对位置）确定容器之间的相对位置）确定容器之间的相对位置）确定容器之间的相对位置用用用用虹虹虹虹吸吸吸吸管管管管从从从从高高高高位位位位槽槽槽槽向向向向反反反反应应应应器器器器加加加加料料料料，高高高高位位位位槽槽槽槽与与与与大大
35、大大气气气气相相相相通通通通，反反反反应应应应器器器器的的的的表表表表压压压压为为为为0 0 0 0，要要要要求求求求料料料料液液液液在在在在管管管管内内内内以以以以u u u u=1m/s=1m/s=1m/s=1m/s的的的的速速速速度度度度流流流流动动动动，料料料料液液液液在在在在管管管管内内内内流流流流动动动动时时时时的能量损失为的能量损失为的能量损失为的能量损失为20J/kg20J/kg20J/kg20J/kg，求求求求：高高高高位位位位槽槽槽槽的的的的液液液液面面面面比比比比虹虹虹虹吸吸吸吸管管管管的的的的出出出出口高多少？口高多少？口高多少？口高多少？( ( ( (能量损失不包括出
36、口的损失能量损失不包括出口的损失能量损失不包括出口的损失能量损失不包括出口的损失) ) ) )1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程解：取高位槽液面为解：取高位槽液面为解：取高位槽液面为解：取高位槽液面为1-11-1截面，虹吸管内截面，虹吸管内截面，虹吸管内截面，虹吸管内侧出口为侧出口为侧出口为侧出口为2-22-2截面，且以截面，且以截面，且以截面，且以2-22-2截面为基准面，截面为基准面，截面为基准面，截面为基准面，列柏努力方程：列柏努力方程：列柏努力方程：列柏努力方程：式中式中式中式中Z Z1 1= =h h，Z Z2 2=0=0，p p1 1=p p2 2=0=0（表压），（表压）
37、，（表压），（表压），WWe=0e=01.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程对于大的容器、水池，其流速相对小管道而言很小，对于大的容器、水池，其流速相对小管道而言很小，对于大的容器、水池，其流速相对小管道而言很小，对于大的容器、水池，其流速相对小管道而言很小，u u1 100，1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程（3 3 3 3）流体压强的确定）流体压强的确定）流体压强的确定）流体压强的确定 例：水喷射泵的进水管内径为例：水喷射泵的进水管内径为例：水喷射泵的进水管内径为例：水喷射泵的进水管内径为20mm20mm，水的流量，水的流量，水的流量，水的流量为为为为3 3/h/h，进水压强为
38、，进水压强为，进水压强为，进水压强为2 2（绝对压（绝对压（绝对压（绝对压强）强）强）强）, ,喷嘴的内径为喷嘴的内径为喷嘴的内径为喷嘴的内径为3mm3mm，当时大气压为，当时大气压为，当时大气压为，当时大气压为，问：喷嘴处理论上可产生多大，问：喷嘴处理论上可产生多大，问：喷嘴处理论上可产生多大，问：喷嘴处理论上可产生多大的真空度？的真空度？的真空度？的真空度？1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程解：取喷射泵进水口处为解：取喷射泵进水口处为解：取喷射泵进水口处为解：取喷射泵进水口处为1-11-11-11-1截面，截面，截面，截面， 喷嘴口处为喷嘴口处为喷嘴口处为喷嘴口处为2-22-22-
39、22-2截面，以截面，以截面，以截面，以 2-2 2-2 2-2 2-2 截面为基准面截面为基准面截面为基准面截面为基准面则两截面之间列柏努力方程为：则两截面之间列柏努力方程为：则两截面之间列柏努力方程为：则两截面之间列柏努力方程为：两截面之间垂直距离很小，位差可忽略，两截面之间垂直距离很小，位差可忽略，两截面之间垂直距离很小，位差可忽略，两截面之间垂直距离很小，位差可忽略，故故故故Z Z Z Z1 1 1 1ZZZZ2 2 2 2，若忽略水流经喷嘴的能量损失，若忽略水流经喷嘴的能量损失，若忽略水流经喷嘴的能量损失，若忽略水流经喷嘴的能量损失，1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程1.3流
40、体流动的基本方程流体流动的基本方程p p1 1=2.29.8110=2.29.81104 4=215820Pa=215820Pa喷嘴处的真空度为：喷嘴处的真空度为：喷嘴处的真空度为：喷嘴处的真空度为：101.3-23.8=77.5kPa101.3-23.8=77.5kPa1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程（4 4 4 4） 确定输送设备的功率确定输送设备的功率确定输送设备的功率确定输送设备的功率例：离心泵将贮槽中的料液输送到蒸发器内，敞口贮槽内例：离心泵将贮槽中的料液输送到蒸发器内，敞口贮槽内例：离心泵将贮槽中的料液输送到蒸发器内，敞口贮槽内例：离心泵将贮槽中的料液输送到蒸发器内，敞口
41、贮槽内液面保持恒定。料液的密度为液面保持恒定。料液的密度为液面保持恒定。料液的密度为液面保持恒定。料液的密度为1200kg/m1200kg/m3 3，蒸发器上部，蒸发器上部，蒸发器上部，蒸发器上部的蒸发室内操作压力为的蒸发室内操作压力为的蒸发室内操作压力为的蒸发室内操作压力为200mmHg200mmHg（真空度），蒸发器（真空度），蒸发器（真空度），蒸发器（真空度），蒸发器进料口高于贮槽内的液面进料口高于贮槽内的液面进料口高于贮槽内的液面进料口高于贮槽内的液面15m15m，输送管道的直径为，输送管道的直径为，输送管道的直径为，输送管道的直径为684mm684mm，送液量为，送液量为，送液量为，
42、送液量为20m20m3 3/h/h，溶液流经全部管道的，溶液流经全部管道的，溶液流经全部管道的，溶液流经全部管道的能量损失为能量损失为能量损失为能量损失为120J/kg120J/kg（不包括出口的能量损失），（不包括出口的能量损失），（不包括出口的能量损失），（不包括出口的能量损失），求泵的有效功率。若泵的效率为求泵的有效功率。若泵的效率为求泵的有效功率。若泵的效率为求泵的有效功率。若泵的效率为60%60%，则应选用多大的，则应选用多大的，则应选用多大的，则应选用多大的电机？电机？电机？电机？1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程解解解解：取贮槽液面为：取贮槽液面为：取贮槽液面为：取贮槽液
43、面为1-11-11-11-1截面截面截面截面 蒸发器进料口内侧入口蒸发器进料口内侧入口蒸发器进料口内侧入口蒸发器进料口内侧入口 为为为为2-22-22-22-2截面截面截面截面, , , ,以以以以1-11-11-11-1截面截面截面截面 为基准面，列柏努力方程：为基准面，列柏努力方程：为基准面，列柏努力方程：为基准面，列柏努力方程：Z Z11g g + +u u1 12 2/2+/2+p p1 1/+/+WWe e=Z=Z2 2g g +u u2 22 2/2+/2+p p2 2/+/+h hf fZ Z1 1=0=0，Z Z2 2=15m=15m， p p1 1=0=0（表压）（表压）（表
44、压）（表压）P P22=-200mmHg=-200101325/760=-26670Pa=-200mmHg=-200101325/760=-26670Pa（表压）（表压）（表压）（表压） 贮槽液面比管道截面大得多，贮槽液面比管道截面大得多，贮槽液面比管道截面大得多，贮槽液面比管道截面大得多，u u1 100，1.3流体流动的基本方程流体流动的基本方程=246.9(J/kg)=246.9(J/kg)有效功率有效功率有效功率有效功率Ne=Ne=w ws s WWe e=V Vs s WWe e =120020246.9/3600=1647(w)=120020246.9/3600=1647(w)泵的效率泵的效率泵的效率泵的效率=60%,=60%,则泵轴消耗的实际功率则泵轴消耗的实际功率则泵轴消耗的实际功率则泵轴消耗的实际功率( (轴功率轴功率轴功率轴功率) )Na=Ne/=1647/0.6=2745(w)Na=Ne/=1647/0.6=2745(w)
