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六、连续性方程,质量守恒,方程式,讨论：,三大守恒之一,qm=Ac=const,条件？,1、速度与面积相互垂直、矢量点乘,2、不可压时,与外界无质量交换,3、按截面速度不均匀计算时,qm=cdA=const,qv=qm/=Ac=const,P19例题1-1：,应用：求速度、面积（几何尺寸）、流量,已知水流在直径d1=100mm的管中速度C1=10m/s，,求出口为直径d2=400mm的圆柱面上(圆环与园盘面组成通道)的流量和速度c2？,解：进口为圆面积、出口是圆柱面积。,出口速度c2=qv2/(*d2*b)=6.25m/s,离心叶轮出口的面积如何表示？与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：,系统内能量变化=输入能量-输出能量,q=u+W,=u+pdv,=cv(T2-T1)+pdv,稳定流动时，系统的输入能量=输出能量,闭口系统,开口系统：,qW+u1+p1v1+gz1+0.5c12=u2+p2v2+gz2+0.5c22,qW=h2-h1+g(z2-z1)+0.5(c22-c12),在q=0，并且忽略气体位能的变化后有,讨论,W=h2-h1+0.5(c22-c12)=h2*-h1*,1、热力学第一定律是能量守恒与转换定律的一种形式；,4、没有回答能量损失了多少？能量如何分布？,2、运动部件，如叶轮、活塞连杆等，与外界交换机械能；包括交换功部件的任意两截面间，W不等于0,3、静止部件，如管道、静叶等，与外界没有能量交换,h*=const或h1*=h2*；,粘性引起的能量损失隐含在焓差或温差项,应用：用滞止焓降表示流体的总能量理想气体常常用于求温度，h=cpT,T*=const或T1*=T2*,八、伯努利方程式,机械能守恒,讨论,能量守恒的另一形式,包括与外界交换的机械能W和流体本身的机械能的变化：压力能vdp+动能0.5c2+势能gz,W=12vdp+0.5（c22-c12）+g（z2-z1）+W,1、使用条件是符合稳定流动、缓变流截面；可压缩流体应与外界无热传递；,2、技术功-12vdp在膨胀机械中称为膨胀功；而压缩机械中该功12vdp又简称为压缩功；,3、对于工质为水的不可压流体，常常引入总水头（水轮机）或扬程（泵装置）H=W/g后,该式表示为：H=(p2-p1)/(g)+0.5（c22-c12）/g+（z2-z1）+H,气体不可压缩时？,动量守恒在第二章讨论,4、损失W是各种机械能的损失,与W的表示有关；例Wth=12vdp+0.5（c22-c12）+g（z2-z1）+Whyd回答了流体能量的分布情况；,W=(p2-p1)/+0.5（c22-c12）+g（z2-z1）+W,课内题:例1-2中水面上涨1m，管道进出口直径相等；流量和流动损失Whyd与例1-2的相同,求水泵的理论功率?,例1-2：p21解:,由Wth=12vdp+0.5（c22-c12）+g（z2-z1）+Whyd,压力项12vdp=(p2-p1)/=(1-1.2)105/1000,速度项c2=3.125m/s,c1=2m/s,第六节实际过程中常见的能量转换,流体能量与外界机械功的转换；而热量交换；化学能与热能的转换。在这些能量转换中，工质的参数发生了相应的变化。或者说通过工质参数的变化来表示能量转换的值。,由于密度是常数，流体与外界交换的能量W仅仅与流体的机械能变化值(压能差p/、动能差、势能差)有关，由伯努利方程：Wth=p/+0.5(c22-c12)+g(z2-z1)+Whyd,一、流体机械内的能量转换,1、等容过程机械功的转换（不可压流体）,一般温度T、密度不变化,压缩过程功转换热焓，压缩机、工作机,膨胀过程热焓转换功，膨胀机、原动机,Wp=-21vdp=12vdp,Wy=21vdp,等熵功,=(hgy-hdy)s,=cp(Tgy-Tdy)s,2、压缩过程和膨胀过程功热转换（可压流体）,1进口2出口,（与过程有关）,等温压缩功WT，y=RT1ln(p2/p1),例1-3已知压比为2.5，进口温度为27，计算氢气、空气、氟利昂-12三种不同R的气体的等熵压缩功Ws，y。若空气多变指数n/(n-1)=2.8，计算空气的多变压缩功Wpol，y和等温压缩功WT，y。,解：计算结果列于下表,注：1、等熵压缩功氢气Ws，y空气Ws，y氟利昂-12Ws，y,2、空气Wpol，yWs，y等温压缩功WT，y(见图),Wpol，p1Ws，p1等温膨胀功WT，p,3、进口温度T的影响，压缩时低有利减少功；,膨胀时高有利增加功；,R大(小)，分子量小(大)，轻(重)气体，很难(容易)压缩,二、吸热过程与放热过程热量交换,热量在热力学上为由高温物体传递到低温物体的能量,吸热,放热,潜热(T不变，分子内部位能变化),显热(T变，分子内部动能变化),溶解,汽化,凝固,冷凝,蒸发器发生器省煤器锅炉.,应用例？,冷凝器吸收器凝汽器冷却器,1、定义：,2、交换热量的计算,Q=KAT,A面积,T温差,K传热系数，与导热系数、放热系数、辐射换热系数等有关，常用实验图表或经验公式决定。强化换热的主要手段是增大K,能量守恒：放热量=吸热量,3、热交换量评价,解：热损失Q=Q2-Q1=Q2*5%,热效率=Q1/Q2=1-Q/Q2=1-5%=95%,热水的高品质热量变成清水(平均温度低)的低品质热量,热量平衡,效率=,例1-4.已知换热器热水平均温度t2=300，清水平均温度t1=100，热损失是热水放热量Q2的5%，求该换热器换热的能源利用率和涌效率？(q取环境温度为20),三、燃烧过程化学能转换为热能,一定条件下着火,燃烧放热,吸热升温,燃烧三要素：燃料(气液固)、氧(空气)、着火的能量,完全燃烧的条件：温度维持在着火温度以上；适当空气量；及时排除燃烧产物；保证必要的燃烧空间和时间。,内燃机、外燃机？,第四节典型流动分析,流动和热力参数、能量,一、加速(膨胀)、减速(压缩)流动：,加速(膨胀)喷嘴,减速(压缩)扩压器,二、弯管中局部的加（减）速流动：,加速,减速,加速,减速,第五节阻力和损失,1.研究意义：减少损失；节约能源；提高性能,2.产生原因：内因是流体粘性,外因是流道形状、来流状况等,3.工程上阻力分类：,计算式：Whyh=0.5ici2,损失系数i由图表或经验公式得到,沿程损失和局部,4.机理分析：,将相互影响，不可分割的损失人为地分成摩擦、分离、二次流、冲击、尾迹、冲波等，方便分析,本书各章针对不同对象有不同的分类和计算公式,如根据损失发生的位置分类；,1.与固壁速度分布有关；2.与来流紊流度、均匀度有关；3.都转化为热能，一般由流体吸收；4.粘性,损失分析表,
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