流体流动中的能量守恒

1、流体流动中的能量守恒2022/9/221第1页，共13页，2022年，5月20日，11点2分，星期四1 流体流动1.2 流体流动的基本方程回顾上节课主要内容： 流量与流速的概念 稳定（定态）流动与不稳定（非定态）流动 稳定流动系统的物料衡算连续性方程 2022/9/222第2页，共13页，2022年，5月20日，11点2分，星期四1 流体流动1.2 流体流动的基本方程2022/9/223第3页，共13页，2022年，5月20日，11点2分，星期四1 流体流动1.2 流体流动的基本方程1.2.4 稳定流动的总能量衡算 研究范围：1-1、2-2截面以及管内壁所围成的空间基准面：0-0水平面2022

2、/9/224第4页，共13页，2022年，5月20日，11点2分，星期四1 流体流动1.2 流体流动的基本方程（1）内能 贮存于物质内部的能量。 1kg流体具有的内能为U（J/kg）。（2）位能 流体受重力作用在不同高度所具有的能量。 1kg的流体所具有的位能为gz（J/kg）。 （3）动能 1kg的流体所具有的动能为 (J/kg) 与实际流体流动有关的能量主要包括：(一)流体本身所具有的能量2022/9/225第5页，共13页，2022年，5月20日，11点2分，星期四1 流体流动1.2 流体流动的基本方程（4）压强能 压强能= 1kg的流体所具有的压强能为 (J/kg)（5）热 设换热器向

3、1kg流体提供的热量为 (J/kg)。 （6）外功(有效功) 1kg流体从流体输送机械所获得的能量为we (J/kg)。(二)系统与外界交换的能量2022/9/226第6页，共13页，2022年，5月20日，11点2分，星期四1 流体流动1.2 流体流动的基本方程（7）损失能量 1kg流体损失的能量为wf（J/kg）。 实际流体流动时由于粘性摩擦而引起的能量损失。质量为m的流体在流动过程中总能量衡算方程为： 输入输出 机械能：位能、动能、静压能、功，特点：在流体流动过程中可以 相互转变，也可以变成热或流体的内能，还可以用于流体的输送； 内能、热：在流动系统内不能直接转变为用于输送流体的机械能。

4、2022/9/227第7页，共13页，2022年，5月20日，11点2分，星期四1 流体流动1.2 流体流动的基本方程1.2.5 机械能衡算柏努利方程（1）机械能衡算方程假设：流体是不可压缩的， =常数； 流动系统中无热交换器，qe= 0； 流体温度不变，U1=U2 。阻力损失即 以上两式为实际不可压缩流体稳定流动的机械能衡算式。2022/9/228第8页，共13页，2022年，5月20日，11点2分，星期四1 流体流动1.2 流体流动的基本方程 若流体为理想流体， 且又无外功加入，we=0，则此式称为柏努利（bernoulli）方程（理想流体） 对于实际流体，根据管路需要安装流体输送机械设备

5、。（2）讨论2022/9/229第9页，共13页，2022年，5月20日，11点2分，星期四1 流体流动1.2 流体流动的基本方程 以单位重量（1 N）流体为衡算基准 （2）讨论位头（位压头）压力头（静压头）速度头（动压头）外加压头（泵压头）损失压头各项单位：m2022/9/2210第10页，共13页，2022年，5月20日，11点2分，星期四1 流体流动1.2 流体流动的基本方程 以单位体积（1 m3）流体为衡算基准 （2）讨论各项单位：pa 对于静止流体， 2022/9/2211第11页，共13页，2022年，5月20日，11点2分，星期四1 流体流动1.2 流体流动的基本方程 对可压缩流体（如气体） （2）讨论（3）柏努利方程的应用（下节课重点介绍） 注意： （1）确定上、下游截面，明确衡算范围； （2）定出基准水平面； （3）列机械能衡算方程求解，注意使用一致的单位。 2022