《化工单元操作技术》课件-2建立能量衡算式

建立能量衡算式建立能量衡算式通过对流体本身所具有的能量认识，在稳定的流动状态下的不可压缩流体根据能量守恒定律，推导出柏努利方程。掌握与运用柏努利方程，解决流体在输送过程中的各种问题。位差（或高度）静压能（或压力）动能（或流量、流速）外加能量（或机械功率）建立能量衡算式流动系统的能量流动系统中涉及的能量有多种形式，包括内能、机械能、功、热、损失能量，若系统不涉及温度变化及热量交换，内能为常数，则系统中所涉及的能量只有机械能、功、损失能量。能量根据其属性分为流体自身所具有的能量及系统与外部交换的能量。一、流体具有的能量建立能量衡算式

物质内部能量的总和(分子平动能，转动能，振动能)以U1，U2表示：内能是一个状态函数，取决于流体本身的状态。内能建立能量衡算式如流体因受重力作用，在不同高度处则具有不同的位能。位能相当于质量为m的流体自基准水平面升举到某高度Z所做的功。单位质量流体的位能为mgZ/m，也就是gZ，单位是J/kg。机械能建立能量衡算式

单位质量(1kg)流体的位能mgZ/m=gZ，J/kg；则：

流体因受重力作用，在不同的高度处具有不同的位能，相当于质量为m的流体自基准水平面升举到某高度Z所做的功能：位能建立能量衡算式

流体以一定的速度运动时，便具有一定的动能，质量为m，流速为u的流体具有的动能为：动能建立能量衡算式流动着的流体内部任何位置具有一定的静压强，如果在一内部有液体流动的管壁面上开一小孔，并在小孔处装一根垂直的细玻璃管，液体便会在玻璃管内上升，上升的液柱高度即是管内该截面处液体静压力的表现流体通过1—1`截面时，由于截面处流体具有一定的压力，因此通过截面1—1`的流体必定要带有与所需的功相当的能量才能进入系统，流体所具有的这种能量就称为静压能或流动功静压强(压强能)建立能量衡算式设质量为m体积为V1的流体通过截面1—1`，把流体推进到此截面所需的作用力为p1A1，且位移为V1/A1，则：流体带入系统的静压能为：p1A1·V1/A1=p1V1，J1㎏流体带入系统的静压能为：p1V1/m=p1v1，J/㎏1㎏流体带出系统的静压能为：p2V2/m=p2v2，J/㎏流体的总机械能=位能+动能+静压能建立能量衡算式若管路中有加热器、冷却器等，流体通过时必与之换热。Qe为1㎏流体接受或放出的能量，J/㎏

（Qe可为正可为负）吸热，Qe则为正值。放热，Qe则为负值热建立能量衡算式如图的流动系统中，还有流体输送机械（泵或风机）向流体作功，1kg流体从流体输送机械所获得的能量称为外功或有效功，用We表示，其单位为J/kg。（We可为正可为负）对外做功为负对内做功为正外功(净功)建立能量衡算式在以上能量形式中，可分为两类：机械能输送即位能、动能、静压能及外功，可用于输送流体；内能与热不能直接转变为输送流体的机械能。建立能量衡算式二、柏努利方程衡算范围：1-1′、2-2′截面以及管内壁所围成的系统。衡算基准：1kg流体基准水平面：0-0′水平面根据能量守恒原则，对于划定的流动范围，其输入的总能量必等于输出的总能量。建立能量衡算式

建立能量衡算式对于不可压缩流体，ρ为常数，没有热量的交换。

建立能量衡算式三、柏努利方程的分析与讨论

（1）以单位质量流体为基准建立能量衡算式（2）以单位重量流体为基准各项同除重力加速度g

建立能量衡算式（3）理想流体的机械能衡算理想流体是指没有粘性（即流动中没有摩擦阻力）的不可压缩流体。这种流体实际上并不存在，是一种假想的流体，但这种假想对解决工程实际问题具有重要意义。对于理想流体又无外功加入。

建立