化工原理基本公式

柏努利方程一

1.流动系统的总能量衡算式

如图所设,则单位质量流体从1

和从2截面带出系统的能量有:

(1) 内能:流体内部能量的总和,记为U 1单位为J/kg。

(2) 应为:gz 1和gz 2,单位为J/kg。

(3) 动能:流体由于流动而具有的能量,

2u 12u 2应为:和,单位为J/kg。 22(4) 静压能:流体由于压力而具有的能量,

应为:p 1v 1和p 2v 2,单位为J/kg。

另外,设单位质量流体通过换热器获得的能量为Q e ,单位为J/kg;单位质量流体从泵或风机获得的能量为W e ,单位为J/kg。 对稳态流动,由能量守恒定律得,

2u 12u 2U 1+gz 1++p 1v 1+Q e +W e =U 2+gz 2++p 2v 2——总能量衡算式 22

2u 12u 2u 2=-令 ∆U =U 2-U 1,g ∆z =gz 2-gz 1,∆,∆(pv ) =p 2v 2-p 1v 1 222

u 2

+∆pv =Q e +W e ——总能量衡算式——(1-26a),P29 则 ∆U +g ∆z +∆2

也称为流动体系热力学第一定律。

(∆U =Q -W ——封闭体系热力学第一定律

式中 W ——物系对环境做的体积功,J/kg)

2.流动系统的机械能衡算式

由热力学第一定律Q =∆U +W ,得 Q e +∑h f =∆U +⎰p d v v 1v 2即 ∆U =Q e +∑h f -⎰pdv v 1v 2

式中 ∑h f ——为克服流动阻力由机械能转换成的热,称为能量损失,J/kg。

v 2u 2所以 g ∆z +∆+∆pv -⎰p d v +∑h f =W e v 12

而 ∆(pv ) =⎰d (pv ) =⎰p d v +⎰v d p 1v 1p 1

p 2u 2所以 g ∆z +∆+⎰v d p =W e -∑h f ——机械能衡算式 p 122v 2p 2

3.柏努利方程式

对不可压缩流体,比容v 和密度ρ为常数, 则 ⎰p 2

p 1v d p =v (p 2-p 1) =∆p ρ

u 2∆p +=W e -∑h f 所以 g ∆z +∆2ρ

2u 12p 2u 2++W e =gz 2+++∑h f ——柏努利方程式 或 gz 1+ρ2ρ2p 1

对理想流体又没有外功加入时,

2u 12p 2u 2+=gz 2++得 gz 1+——柏努利方程式 ρ2ρ2p 1

柏努利方程一

1.流动系统的总能量衡算式

如图所设,则单位质量流体从1

和从2截面带出系统的能量有:

(1) 内能:流体内部能量的总和,记为U 1单位为J/kg。

(2) 应为:gz 1和gz 2,单位为J/kg。

(3) 动能:流体由于流动而具有的能量,

2u 12u 2应为:和,单位为J/kg。 22(4) 静压能:流体由于压力而具有的能量,

应为:p 1v 1和p 2v 2,单位为J/kg。

另外,设单位质量流体通过换热器获得的能量为Q e ,单位为J/kg;单位质量流体从泵或风机获得的能量为W e ,单位为J/kg。 对稳态流动,由能量守恒定律得,

2u 12u 2U 1+gz 1++p 1v 1+Q e +W e =U 2+gz 2++p 2v 2——总能量衡算式 22

2u 12u 2u 2=-令 ∆U =U 2-U 1,g ∆z =gz 2-gz 1,∆,∆(pv ) =p 2v 2-p 1v 1 222

u 2

+∆pv =Q e +W e ——总能量衡算式——(1-26a),P29 则 ∆U +g ∆z +∆2

也称为流动体系热力学第一定律。

(∆U =Q -W ——封闭体系热力学第一定律

式中 W ——物系对环境做的体积功,J/kg)

2.流动系统的机械能衡算式

由热力学第一定律Q =∆U +W ,得 Q e +∑h f =∆U +⎰p d v v 1v 2即 ∆U =Q e +∑h f -⎰pdv v 1v 2

式中 ∑h f ——为克服流动阻力由机械能转换成的热,称为能量损失,J/kg。

v 2u 2所以 g ∆z +∆+∆pv -⎰p d v +∑h f =W e v 12

而 ∆(pv ) =⎰d (pv ) =⎰p d v +⎰v d p 1v 1p 1

p 2u 2所以 g ∆z +∆+⎰v d p =W e -∑h f ——机械能衡算式 p 122v 2p 2

3.柏努利方程式

对不可压缩流体,比容v 和密度ρ为常数, 则 ⎰p 2

p 1v d p =v (p 2-p 1) =∆p ρ

u 2∆p +=W e -∑h f 所以 g ∆z +∆2ρ

2u 12p 2u 2++W e =gz 2+++∑h f ——柏努利方程式 或 gz 1+ρ2ρ2p 1

对理想流体又没有外功加入时,

2u 12p 2u 2+=gz 2++得 gz 1+——柏努利方程式 ρ2ρ2p 1


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