化 工 原 理清华大学 戴猷元教授
2003 年 2 月目 录绪论第一章 流体流动第二章 流体输送机械第三章 流体流过颗粒和颗粒层的流动第四章 非均相物系的分离第五章 传热第六章 蒸发总结第一章 流体流动第一节 流体流动中的作用力第二节 流体静力学方程第三节 流体流动的基本方程第四节 流体流动现象第五节 流体在管内流动阻力第六节 管路计算第七节 流量的测定第三节 流体流动的基本方程一,流量与流速体积流量质量流量流速质量流速
/
/
/
/
S
S
S
S
VV
ww
u V A
G w A
/S S Sw V u A G w A u第一章 第三节管路流速：
液体 0.5～ 3 m/s,
气体 10～ 30 m/s
综合考虑：流量?生产任务；
流速、动力、设备、工艺第一章 第三节第一章 第三节二、连续性方程：
1 2 3S S Sw w w
.u A c o n s t
流动系统 → 各截面上：
1 1 2 2.c o n s t u A u A
若
2
1 2 2 1/ ( / )u u d d?
圆管稳定流动体系中讨论三、总能量衡算和柏努利方程
2
mU = f (T,p ) mg z
1
mu p V
2
内能,位能动能,静压能（流动功）
1、与流体有关的能量形式和总能量衡算第一章 第三节对两个不同截面
2
1
1 1 1 1 e e
2
2
2 2 2 2
mu
mU + mg Z + + p V + mQ + mW
2
mu
= mU + mg Z + + p V
2
第一章 第三节
2、柏努利 (Bernoalli)方程式单位质量流体
2 / 2 ( )
/
eeU g Z u p Q W
Vm
（比容）
根据热力学第一定律,W:膨胀功；
Q,两部分?环境 Qe和 阻力消耗
2
1
efU Q W Q h p d
＝ － ＝
第一章 第三节
2
1
22
11
2
1
2
2
/ 2 ( )
()
/2
ef
p
p
p
ef
p
g Z u p p d W h
p d p p d
g Z u d p W h
第一章 第三节不可压缩流体
2
1
2
d p /
/ 2 /
p
p
ef
p
g Z u p W h
对于理想流体
22
1 1 1 2 2 2
00
/ 2 / / 2 /
fehW
g Z u p g Z u p
无外功第一章 第三节
3、讨论
代表能量的转化：对于理想流体＝ const.
实际流体（非理想）系统能量随流动 ↓，
实际流体的流动条件 E入 ＞ E出 或 We>0
Z,p,u 状态函数,We,?h f 过程函数
当 We =0,u=0,h f=0，静力学方程第一章 第三节
三种不同形式
gZ,?gZ,Z
（ J/kg），（ N/m2），（ m） (流体柱 )
<表压 ><绝压 >
可压缩流体 (p1-p2)/p1 > 10%。
第一章 第三节
4、使用条件
a、稳定流动
e、管内流动 u,z,p,?为平均值
d、单位一致性
c、截面选定：缓变均匀流
b、计算空间连续，不可压缩第一章 第三节四、柏努利方程的应用计算步骤：
1、画图
2、截面选取：
①从上游到下游,1-1 2-2
② 沿流动方向
③计算 1-1,2-2间的 We 和 h f
3、基准水平面
4、单位第一章 第三节压差计读数
( ) ( ) ( )A A B B cp g Z p g Z R g
R,A,B两处位能与静压能总和之差
2
2
/2
/2
A A A
B B B f
p g Z u
p g Z u h
第一章 第三节柏努利方程的应用均匀管路
( ) ( )
AB
A A B B f
uu
p g Z p g Z h
水平管：压测管指示为静压差
1 2 1 2(,)d d d d
均匀管路：压测管指示为
(不一定水平 )
fh
第一章 第三节截面选取：
流向判断：
能否流动是静力学问题，一旦流动，汇合管路,p2值变化。
第一章 第三节
2003 年 2 月目 录绪论第一章 流体流动第二章 流体输送机械第三章 流体流过颗粒和颗粒层的流动第四章 非均相物系的分离第五章 传热第六章 蒸发总结第一章 流体流动第一节 流体流动中的作用力第二节 流体静力学方程第三节 流体流动的基本方程第四节 流体流动现象第五节 流体在管内流动阻力第六节 管路计算第七节 流量的测定第三节 流体流动的基本方程一,流量与流速体积流量质量流量流速质量流速
/
/
/
/
S
S
S
S
VV
ww
u V A
G w A
/S S Sw V u A G w A u第一章 第三节管路流速：
液体 0.5～ 3 m/s,
气体 10～ 30 m/s
综合考虑：流量?生产任务；
流速、动力、设备、工艺第一章 第三节第一章 第三节二、连续性方程：
1 2 3S S Sw w w
.u A c o n s t
流动系统 → 各截面上：
1 1 2 2.c o n s t u A u A
若
2
1 2 2 1/ ( / )u u d d?
圆管稳定流动体系中讨论三、总能量衡算和柏努利方程
2
mU = f (T,p ) mg z
1
mu p V
2
内能,位能动能,静压能（流动功）
1、与流体有关的能量形式和总能量衡算第一章 第三节对两个不同截面
2
1
1 1 1 1 e e
2
2
2 2 2 2
mu
mU + mg Z + + p V + mQ + mW
2
mu
= mU + mg Z + + p V
2
第一章 第三节
2、柏努利 (Bernoalli)方程式单位质量流体
2 / 2 ( )
/
eeU g Z u p Q W
Vm
（比容）
根据热力学第一定律,W:膨胀功；
Q,两部分?环境 Qe和 阻力消耗
2
1
efU Q W Q h p d
＝ － ＝
第一章 第三节
2
1
22
11
2
1
2
2
/ 2 ( )
()
/2
ef
p
p
p
ef
p
g Z u p p d W h
p d p p d
g Z u d p W h
第一章 第三节不可压缩流体
2
1
2
d p /
/ 2 /
p
p
ef
p
g Z u p W h
对于理想流体
22
1 1 1 2 2 2
00
/ 2 / / 2 /
fehW
g Z u p g Z u p
无外功第一章 第三节
3、讨论
代表能量的转化：对于理想流体＝ const.
实际流体（非理想）系统能量随流动 ↓，
实际流体的流动条件 E入 ＞ E出 或 We>0
Z,p,u 状态函数,We,?h f 过程函数
当 We =0,u=0,h f=0，静力学方程第一章 第三节
三种不同形式
gZ,?gZ,Z
（ J/kg），（ N/m2），（ m） (流体柱 )
<表压 ><绝压 >
可压缩流体 (p1-p2)/p1 > 10%。
第一章 第三节
4、使用条件
a、稳定流动
e、管内流动 u,z,p,?为平均值
d、单位一致性
c、截面选定：缓变均匀流
b、计算空间连续，不可压缩第一章 第三节四、柏努利方程的应用计算步骤：
1、画图
2、截面选取：
①从上游到下游,1-1 2-2
② 沿流动方向
③计算 1-1,2-2间的 We 和 h f
3、基准水平面
4、单位第一章 第三节压差计读数
( ) ( ) ( )A A B B cp g Z p g Z R g
R,A,B两处位能与静压能总和之差
2
2
/2
/2
A A A
B B B f
p g Z u
p g Z u h
第一章 第三节柏努利方程的应用均匀管路
( ) ( )
AB
A A B B f
uu
p g Z p g Z h
水平管：压测管指示为静压差
1 2 1 2(,)d d d d
均匀管路：压测管指示为
(不一定水平 )
fh
第一章 第三节截面选取：
流向判断：
能否流动是静力学问题，一旦流动，汇合管路,p2值变化。
第一章 第三节
