六、? 穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的物料衡算——連續(xù)性方程

　　當(dāng)流體在密閉管路中穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，如果流通截面積發(fā)生了變化，則流體的流速也將發(fā)生變化。但是，在單位時(shí)間內(nèi)，通過任一截面的流體質(zhì)量均相等，這是由質(zhì)量守恒定律決定的，見圖5-5。即

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　　式(5—15)和式(5—16)都是對輸送過程物料衡算的結(jié)果，稱為連續(xù)性方程，是研究分析流體流動(dòng)的重要方程之一。它反映了不同截面間的流量、流速及流通截面積之間的關(guān)系，規(guī)律與管路的布置形式及管路上是否有管件、閥門或輸送設(shè)備無關(guān)。此式表明，在穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中，流通截面積最小的地方，液體的流速最快。

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　　[例5—6)? 某流體從內(nèi)徑lOOmm的鋼管流人內(nèi)徑80mm的鋼管，流量為60m3／h，試求在穩(wěn)定流動(dòng)條件下，兩管內(nèi)的流速。

　　解? 大管內(nèi)的流速

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　　從本例可以看出，在穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)中，流體的流速與管徑的平方成反比。

　　七、? 穩(wěn)定流動(dòng)系統(tǒng)的能量衡算——柏努利方程

　　(一)? 流動(dòng)流體所具有的能量

　　能量是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的量度，當(dāng)物質(zhì)的各種流動(dòng)形式發(fā)生變化時(shí)，與之對應(yīng)的能量形式也將發(fā)生變化。許多流體流動(dòng)過程中出現(xiàn)事故都與能量的積聚和傳遞相關(guān)。流體流動(dòng)時(shí)主要有3種能量可能發(fā)生變化。

　　(1)位能? 是流體質(zhì)量中心處在一定的空間位置而具有的能量。位能是相對值，與所選定的基準(zhǔn)水平面有關(guān)，其值等于把流體從基準(zhǔn)水平面提升到當(dāng)前位置所做的功。質(zhì)量為m(kg)，距基準(zhǔn)水平面的垂直距離為Z(m)的流體的位能是mZ(J)。???

　　(2)動(dòng)能? 是流體具有一定的運(yùn)動(dòng)速度而具有的能量。質(zhì)量為n2(kg)，流速為u(m／s)的流體所具有的動(dòng)能為1／2muz(J)。

　　(3)靜壓能? 靜壓力不僅存在于靜止流體中，而且也存在于流動(dòng)流體中，流體因?yàn)榫哂幸欢ǖ撵o壓力而具有的能量稱為流體的靜壓能。這種能量的宏觀表現(xiàn)可以通過圖5—6示意。流體從某管路中流過，如果在管路側(cè)壁上開一小孔并裝上一豎直玻璃管，能夠發(fā)現(xiàn)流體沿小管上升一定高度并停止。靜壓能就是這種推動(dòng)流體上升的能量，經(jīng)推導(dǎo)知，質(zhì)量為m(kg)，在壓力為戶(Pa)的流體的靜壓能為， mP／ρ(J)。

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　　位能、動(dòng)能、靜壓能都是機(jī)械能，在流體流動(dòng)時(shí)，三種能量可以相互轉(zhuǎn)換。