化化 工工 原理原理 化化 工工 原理原理流体流动中的能量守恒2024/9/611 流体流动流体流动1.2 1.2 流体流动的基本方程流体流动的基本方程回顾上节课主要内容：回顾上节课主要内容： 流量与流速的概念流量与流速的概念 稳定（定态）流动与不稳定（非定态）流动稳定（定态）流动与不稳定（非定态）流动 稳定流动系统的物料衡算稳定流动系统的物料衡算连续性方程连续性方程 2024/9/621 流体流动流体流动1.2 1.2 流体流动的基本方程流体流动的基本方程2024/9/631 流体流动流体流动1.2 1.2 流体流动的基本方程流体流动的基本方程1.2.4 1.2.4 稳定流动的总能量衡算稳定流动的总能量衡算 研究范围：研究范围：1-1、2-2截面以及管内壁所围成的空间截面以及管内壁所围成的空间基准面：基准面：0-0水平面水平面2024/9/641 流体流动流体流动1.2 1.2 流体流动的基本方程流体流动的基本方程（1）内能）内能 贮存于物质内部的能量。贮存于物质内部的能量。 1kg流体具有的内能为流体具有的内能为U（J/kg）。）。（2）位能）位能 流体受重力作用在不同高度所具有的能量。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的流体所具有的位能为gz（J/kg）。 （3）动能）动能 1kg的流体所具有的动能为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：与实际流体流动有关的能量主要包括：(一一)流体本身所具有的能量流体本身所具有的能量2024/9/651 流体流动流体流动1.2 1.2 流体流动的基本方程流体流动的基本方程（4）压强能）压强能 压强能压强能= 1kg的流体所具有的压强能为的流体所具有的压强能为 (J/kg)（5）热）热 设换热器向设换热器向1kg流体提供的热量为流体提供的热量为 (J/kg)。 （6）外功）外功(有效功有效功) 1kg流体从流体输送机械所获得的能量为流体从流体输送机械所获得的能量为we (J/kg)。(二二)系统与外界交换的能量系统与外界交换的能量2024/9/661 流体流动流体流动1.2 1.2 流体流动的基本方程流体流动的基本方程（7）损失能量）损失能量 1kg流体损失的能量为流体损失的能量为wf（J/kg）。）。 实际流体流动时由于粘性摩擦而引起的能量损失。实际流体流动时由于粘性摩擦而引起的能量损失。质量为质量为m的的流体在流动过程中总能量衡算方程为：流体在流动过程中总能量衡算方程为： 输入输入输出输出 机械能：机械能：位能、动能、静压能、功，特点：在流体流动过程中可以位能、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；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：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。在流动系统内不能直接转变为用于输送流体的机械能。2024/9/671 流体流动流体流动1.2 1.2 流体流动的基本方程流体流动的基本方程1.2.5 1.2.5 机械能衡算机械能衡算柏努利方程柏努利方程（1 1）机械能衡算方程）机械能衡算方程假设：假设：流体是不可压缩的，流体是不可压缩的， =常数；常数； 流动系统中无热交换器，流动系统中无热交换器，qe= 0； 流体温度不变，流体温度不变，U1=U2 。阻力损失即即 以上两式为以上两式为实际不可压缩流体稳定流动的机械能衡算式。实际不可压缩流体稳定流动的机械能衡算式。2024/9/681 流体流动流体流动1.2 1.2 流体流动的基本方程流体流动的基本方程 若流体为理想流体若流体为理想流体， 且又无外功加入，且又无外功加入，we=0，则，则此式称为柏努利（此式称为柏努利（bernoulli）方程（理想流体）方程（理想流体） 对于实际流体对于实际流体，根据管路需要安装流体输送机械设备。，根据管路需要安装流体输送机械设备。（2 2）讨论）讨论2024/9/691 流体流动流体流动1.2 1.2 流体流动的基本方程流体流动的基本方程 以单位重量（以单位重量（1 N）流体为衡算基准）流体为衡算基准 （2 2）讨论）讨论位头位头（位压头）（位压头）压力头压力头（静压头）（静压头）速度头速度头（动压头）（动压头）外加压头外加压头（泵压头）（泵压头）损失压头损失压头各项单位：各项单位：m2024/9/6101 流体流动流体流动1.2 1.2 流体流动的基本方程流体流动的基本方程 以单位体积（以单位体积（1 m3）流体为衡算基准）流体为衡算基准 （2 2）讨论）讨论各项单位：各项单位：pa 对于静止流体对于静止流体， 2024/9/6111 流体流动流体流动1.2 1.2 流体流动的基本方程流体流动的基本方程 对可压缩流体对可压缩流体（如气体）（如气体） （2 2）讨论）讨论（3 3）柏努利方程的应用（）柏努利方程的应用（下节课重点介绍下节课重点介绍） 注意：注意： （1）确定上、下游截面，明确衡算范围；）确定上、下游截面，明确衡算范围； （2）定出基准水平面；）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。）列机械能衡算方程求解，注意使用一致的单位。 2024/9/612谢谢 谢！谢！2024/9/613