六、連續(xù)性方程,質(zhì)量守恒,方程式,討論：,三大守恒之一,qm=Ac=const,條件？,1、速度與面積相互垂直、矢量點(diǎn)乘,2、不可壓時(shí),與外界無質(zhì)量交換,3、按截面速度不均勻計(jì)算時(shí),qm=cdA=const,qv=qm/=Ac=const,P19例題1-1：,應(yīng)用：求速度、面積（幾何尺寸）、流量,已知水流在直徑d1=100mm的管中速度C1=10m/s，,求出口為直徑d2=400mm的圓柱面上(圓環(huán)與園盤面組成通道)的流量和速度c2？,解：進(jìn)口為圓面積、出口是圓柱面積。,出口速度c2=qv2/(*d2*b)=6.25m/s,離心葉輪出口的面積如何表示？與其垂直的是什么速度？,qv2=qv1=c1*d12/4=0.07854m3/s,七、能量方程式,能量守恒：,系統(tǒng)內(nèi)能量變化=輸入能量-輸出能量,q=u+W,=u+pdv,=cv(T2-T1)+pdv,穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)的輸入能量=輸出能量,閉口系統(tǒng),開口系統(tǒng)：,qW+u1+p1v1+gz1+0.5c12=u2+p2v2+gz2+0.5c22,qW=h2-h1+g(z2-z1)+0.5(c22-c12),在q=0，并且忽略氣體位能的變化后有,討論,W=h2-h1+0.5(c22-c12)=h2*-h1*,1、熱力學(xué)第一定律是能量守恒與轉(zhuǎn)換定律的一種形式；,4、沒有回答能量損失了多少？能量如何分布？,2、運(yùn)動(dòng)部件，如葉輪、活塞連桿等，與外界交換機(jī)械能；包括交換功部件的任意兩截面間，W不等于0,3、靜止部件，如管道、靜葉等，與外界沒有能量交換,h*=const或h1*=h2*；,粘性引起的能量損失隱含在焓差或溫差項(xiàng),應(yīng)用：用滯止焓降表示流體的總能量理想氣體常常用于求溫度，h=cpT,T*=const或T1*=T2*,八、伯努利方程式,機(jī)械能守恒,討論,能量守恒的另一形式,包括與外界交換的機(jī)械能W和流體本身的機(jī)械能的變化：壓力能vdp+動(dòng)能0.5c2+勢(shì)能gz,W=12vdp+0.5（c22-c12）+g（z2-z1）+W,1、使用條件是符合穩(wěn)定流動(dòng)、緩變流截面；可壓縮流體應(yīng)與外界無熱傳遞；,2、技術(shù)功-12vdp在膨脹機(jī)械中稱為膨脹功；而壓縮機(jī)械中該功12vdp又簡(jiǎn)稱為壓縮功；,3、對(duì)于工質(zhì)為水的不可壓流體，常常引入總水頭（水輪機(jī)）或揚(yáng)程（泵裝置）H=W/g后,該式表示為：H=(p2-p1)/(g)+0.5（c22-c12）/g+（z2-z1）+H,氣體不可壓縮時(shí)？,動(dòng)量守恒在第二章討論,4、損失W是各種機(jī)械能的損失,與W的表示有關(guān)；例Wth=12vdp+0.5（c22-c12）+g（z2-z1）+Whyd回答了流體能量的分布情況；,W=(p2-p1)/+0.5（c22-c12）+g（z2-z1）+W,課內(nèi)題:例1-2中水面上漲1m，管道進(jìn)出口直徑相等；流量和流動(dòng)損失Whyd與例1-2的相同,求水泵的理論功率?,例1-2：p21解:,由Wth=12vdp+0.5（c22-c12）+g（z2-z1）+Whyd,壓力項(xiàng)12vdp=(p2-p1)/=(1-1.2)105/1000,速度項(xiàng)c2=3.125m/s,c1=2m/s,第六節(jié)實(shí)際過程中常見的能量轉(zhuǎn)換,流體能量與外界機(jī)械功的轉(zhuǎn)換；而熱量交換；化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)換。在這些能量轉(zhuǎn)換中，工質(zhì)的參數(shù)發(fā)生了相應(yīng)的變化?；蛘哒f通過工質(zhì)參數(shù)的變化來表示能量轉(zhuǎn)換的值。,由于密度是常數(shù)，流體與外界交換的能量W僅僅與流體的機(jī)械能變化值(壓能差p/、動(dòng)能差、勢(shì)能差)有關(guān)，由伯努利方程：Wth=p/+0.5(c22-c12)+g(z2-z1)+Whyd,一、流體機(jī)械內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換,1、等容過程機(jī)械功的轉(zhuǎn)換（不可壓流體）,一般溫度T、密度不變化,壓縮過程功轉(zhuǎn)換熱焓，壓縮機(jī)、工作機(jī),膨脹過程熱焓轉(zhuǎn)換功，膨脹機(jī)、原動(dòng)機(jī),Wp=-21vdp=12vdp,Wy=21vdp,等熵功,=(hgy-hdy)s,=cp(Tgy-Tdy)s,2、壓縮過程和膨脹過程功熱轉(zhuǎn)換（可壓流體）,1進(jìn)口2出口,（與過程有關(guān)）,等溫壓縮功WT，y=RT1ln(p2/p1),例1-3已知壓比為2.5，進(jìn)口溫度為27，計(jì)算氫氣、空氣、氟利昂-12三種不同R的氣體的等熵壓縮功Ws，y。若空氣多變指數(shù)n/(n-1)=2.8，計(jì)算空氣的多變壓縮功Wpol，y和等溫壓縮功WT，y。,解：計(jì)算結(jié)果列于下表,注：1、等熵壓縮功氫氣Ws，y>空氣Ws，y>氟利昂-12Ws，y,2、空氣Wpol，y>Ws，y>等溫壓縮功WT，y(見圖),Wpol，p1<Ws，p1<等溫膨脹功WT，p,3、進(jìn)口溫度T的影響，壓縮時(shí)低有利減少功；,膨脹時(shí)高有利增加功；,R大(小)，分子量小(大)，輕(重)氣體，很難(容易)壓縮,二、吸熱過程與放熱過程熱量交換,熱量在熱力學(xué)上為由高溫物體傳遞到低溫物體的能量,吸熱,放熱,潛熱(T不變，分子內(nèi)部位能變化),顯熱(T變，分子內(nèi)部動(dòng)能變化),溶解,汽化,凝固,冷凝,蒸發(fā)器發(fā)生器省煤器鍋爐.,應(yīng)用例？,冷凝器吸收器凝汽器冷卻器,1、定義：,2、交換熱量的計(jì)算,Q=KAT,A面積,T溫差,K傳熱系數(shù)，與導(dǎo)熱系數(shù)、放熱系數(shù)、輻射換熱系數(shù)等有關(guān)，常用實(shí)驗(yàn)圖表或經(jīng)驗(yàn)公式?jīng)Q定。強(qiáng)化換熱的主要手段是增大K,能量守恒：放熱量=吸熱量,3、熱交換量評(píng)價(jià),解：熱損失Q=Q2-Q1=Q2*5%,熱效率=Q1/Q2=1-Q/Q2=1-5%=95%,熱水的高品質(zhì)熱量變成清水(平均溫度低)的低品質(zhì)熱量,熱量平衡,效率=,例1-4.已知換熱器熱水平均溫度t2=300，清水平均溫度t1=100，熱損失是熱水放熱量Q2的5%，求該換熱器換熱的能源利用率和涌效率？(q取環(huán)境溫度為20),三、燃燒過程化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能,一定條件下著火,燃燒放熱,吸熱升溫,燃燒三要素：燃料(氣液固)、氧(空氣)、著火的能量,完全燃燒的條件：溫度維持在著火溫度以上；適當(dāng)空氣量；及時(shí)排除燃燒產(chǎn)物；保證必要的燃燒空間和時(shí)間。,內(nèi)燃機(jī)、外燃機(jī)？,第四節(jié)典型流動(dòng)分析,流動(dòng)和熱力參數(shù)、能量,一、加速(膨脹)、減速(壓縮)流動(dòng)：,加速(膨脹)噴嘴,減速(壓縮)擴(kuò)壓器,二、彎管中局部的加（減）速流動(dòng)：,加速,減速,加速,減速,第五節(jié)阻力和損失,1.研究意義：減少損失；節(jié)約能源；提高性能,2.產(chǎn)生原因：內(nèi)因是流體粘性,外因是流道形狀、來流狀況等,3.工程上阻力分類：,計(jì)算式：Whyh=0.5ici2,損失系數(shù)i由圖表或經(jīng)驗(yàn)公式得到,沿程損失和局部,4.機(jī)理分析：,將相互影響，不可分割的損失人為地分成摩擦、分離、二次流、沖擊、尾跡、沖波等，方便分析,本書各章針對(duì)不同對(duì)象有不同的分類和計(jì)算公式,如根據(jù)損失發(fā)生的位置分類；,1.與固壁速度分布有關(guān)；2.與來流紊流度、均勻度有關(guān)；3.都轉(zhuǎn)化為熱能，一般由流體吸收；4.粘性,損失分析表,