1、第二章 流體流動(dòng)與輸送第一節(jié) 基本概念1、什么是流體？、什么是流體？我們體內(nèi)的血液是不是流體？水是不是流體？空氣是不是流體？2、流體如何輸送？體內(nèi)的血液是如何輸送到全身的？自來水是如何輸送到每家每戶的？ 流體：具有流動(dòng)性的物體流體：具有流動(dòng)性的物體 包括氣體和液體兩大類。包括氣體和液體兩大類。流體是用管路來輸送的流體是用管路來輸送的輸送管路是由管子、閥門、輸送機(jī)械（泵、輸送管路是由管子、閥門、輸送機(jī)械（泵、通風(fēng)機(jī)等）流量計(jì)等部分機(jī)械組成通風(fēng)機(jī)等）流量計(jì)等部分機(jī)械組成 流體如何輸送？流體如何輸送？1掌握流體流動(dòng)過程中的基本概念。2、掌握流體靜力學(xué)基本方程式及其應(yīng)用。3、掌握流體連續(xù)性方程、伯努利

2、方程及其應(yīng)用。4掌握流體流動(dòng)類型及其判斷。5. 掌握離心泵的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和主要性能參數(shù)。 本章內(nèi)容提要：本章內(nèi)容提要：內(nèi)容提要：一、流體主要性質(zhì)（密度、粘度）二、流體壓力三、流量和流速第一節(jié)第一節(jié) 基本概念基本概念 （一）（一）密度密度1 密度的定義：密度的定義： 如何用文字表達(dá)？如何用文字表達(dá)？ 表達(dá)式是怎樣的？表達(dá)式是怎樣的？2 液體的密度：液體密度隨溫度、壓力如何變化？液體的密度：液體密度隨溫度、壓力如何變化？ 如何獲取液體密度的數(shù)據(jù)？如何獲取液體密度的數(shù)據(jù)？ 舉例：舉例：3 氣體的密度：氣體密度隨溫度、壓力如何變化？氣體的密度：氣體密度隨溫度、壓力如何變化？ 氣體密度如何計(jì)算？氣

3、體密度如何計(jì)算？(包括單一氣體包括單一氣體 和混合氣體）和混合氣體） 計(jì)算舉例：計(jì)算舉例： 一、一、流體的主要性質(zhì)流體的主要性質(zhì)密度：?jiǎn)挝惑w積流體所具有的質(zhì)量。密度：?jiǎn)挝惑w積流體所具有的質(zhì)量。其表達(dá)式為其表達(dá)式為1、密度的定義、密度的定義vm（1-11-1）式中式中 流體的密度，流體的密度，kg/m3； m 流體的質(zhì)量，流體的質(zhì)量，kg； v 流體的體積，流體的體積，m3。2、液體的密度 壓力對(duì)液體的密度影響很小，可忽略不計(jì)，故常稱液體為不可壓縮流體。 溫度對(duì)液體密度則有一定的影響，溫度不同，同一種液體的密度不同。 不同溫度下液體的密度值，可由有關(guān)圖表手冊(cè)中查取。如書本后面P368頁附錄七。

4、舉例：3、氣體的密度氣體的密度隨壓力和溫度的變化較大。氣體的密度隨壓力和溫度的變化較大。 當(dāng)壓力不太高、溫度不太低時(shí)，氣體的密度當(dāng)壓力不太高、溫度不太低時(shí)，氣體的密度可近似地按理想氣體狀態(tài)方程式計(jì)算：可近似地按理想氣體狀態(tài)方程式計(jì)算：RTpMvm式中式中 p 氣體的壓力，氣體的壓力，kN/m2或或kPa； T 氣體的絕對(duì)溫度，氣體的絕對(duì)溫度，K； M 氣體的分子量，氣體的分子量，kg/kmol； R 通用氣體常數(shù)，通用氣體常數(shù)，8.314kJ/kmolK。(1-3)混合氣體的密度混合氣體的密度氣體混合物氣體混合物: 當(dāng)氣體混合物的溫度、壓力接近理想當(dāng)氣體混合物的溫度、壓力接近理想氣體時(shí)，仍可用

5、式氣體時(shí)，仍可用式(1-3)計(jì)算氣體的密度。計(jì)算氣體的密度。 Mm My1 + M2y2 + + Mnyn 式中式中 ：M、M2、 Mn 氣體混合物各組分氣體混合物各組分的分子量；的分子量； y1 、 y2 、 yn 氣體混合物各組氣體混合物各組分的摩爾分率。分的摩爾分率。 氣體混合物的組成通常以體積分率表示。氣體混合物的組成通常以體積分率表示。 對(duì)于理想氣體，體積分率與摩爾分率、壓力分率對(duì)于理想氣體，體積分率與摩爾分率、壓力分率是相等的。是相等的。 舉例例例1-2 已知干空氣的組成為：已知干空氣的組成為：O221%、N279%(均為體積均為體積%)。試求干空氣在壓力為。試求干空氣在壓力為10

6、1.3KPa、溫度為、溫度為20時(shí)的密度。時(shí)的密度。提示：先求按混合氣體求干空氣的相對(duì)分子提示：先求按混合氣體求干空氣的相對(duì)分子量，再將溫度換算成開爾文溫度（量，再將溫度換算成開爾文溫度（20+273）最后代入公式求解。最后代入公式求解。（二）粘度1、粘度的概念2、影響粘度的因素影響粘度的因素 3、粘度的單位、粘度的單位 1、粘度的概念 決定流體內(nèi)摩擦力大小的物理性質(zhì)稱為粘性； 衡量流體粘性大小的物理量，稱為粘度 粘度用表示。 2、影響粘度的因素影響粘度的因素 A. 溫度影響溫度影響：有怎樣的影響？ B. 壓力的影響壓力的影響：有怎樣的影響？ C. 流體性流體性質(zhì)的影響：影響如何？ A. 溫度

7、影響溫度影響： 對(duì)于液體：溫度升高，粘度減小 對(duì)于氣體：溫度升高，粘度增大 B. 壓力的影響壓力的影響： 壓力對(duì)液體粘度的影響可忽略不計(jì)，氣體的粘度只有在極高或極低壓力下才有變化，一般情況下可不考慮壓力對(duì)它的影響。 C. 流體性流體性質(zhì)的影響：流體性質(zhì)不同，粘度不同，性質(zhì)最重要是內(nèi)因3、粘度的單位 粘度的單位：Pas(國(guó)際單位制) 其它：泊（P）、厘泊(cP) 換算關(guān)系：1厘泊(cP)=10-2泊（P）=10-3 Pas二、流體的壓強(qiáng)（壓力） 1壓強(qiáng)（壓力）的概念及表達(dá)式 2.常用壓強(qiáng)（壓力）的單位及其換算關(guān)系 3.壓強(qiáng)的表示法 ：有哪幾種表示法？相互關(guān)系如何？1.壓力的概念及表達(dá)式 垂直作用

8、于流體單位面積上的力的大小稱為流體的壓力， 其表達(dá)式為 AFp 式中式中 p 氣體的壓力，氣體的壓力，N/m2或或Pa； F垂直作用于流體的力，垂直作用于流體的力， ； A 作用面的面積作用面的面積m m2 2；(1-3)2.常用壓力的單位及其換算關(guān)系 壓力的單位壓力的單位: 帕斯卡帕斯卡, Pa, N/m2 (國(guó)際單位國(guó)際單位); 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓, atm; 某流體液柱高度某流體液柱高度; 例：例：mH2O、mmHg 工程大氣壓，工程大氣壓，at。 各種壓力的換算關(guān)系（見附錄二） 1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)=101.3KPa =103.3kgf/m2 =1.033kgf/cm2(

9、bar, 巴巴) =10.33mH2O =760mmHg3.壓力的表示法 p絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力 ：以絕對(duì)真空：以絕對(duì)真空(即零大氣壓即零大氣壓)為為基準(zhǔn)。基準(zhǔn)。 表壓表壓：以當(dāng)?shù)卮髿鈮簽榛鶞?zhǔn)。它與絕對(duì)：以當(dāng)?shù)卮髿鈮簽榛鶞?zhǔn)。它與絕對(duì)壓力的關(guān)系，可用下式表示：壓力的關(guān)系，可用下式表示： 表壓絕對(duì)壓力大氣壓力表壓絕對(duì)壓力大氣壓力 真空度真空度：當(dāng)被測(cè)流體的絕對(duì)壓力小于大：當(dāng)被測(cè)流體的絕對(duì)壓力小于大氣壓時(shí)，其低于大氣壓的數(shù)值，即：氣壓時(shí)，其低于大氣壓的數(shù)值，即： 真空度大氣壓力絕對(duì)壓力真空度大氣壓力絕對(duì)壓力圖圖 絕對(duì)壓力、表壓和真空度的關(guān)系絕對(duì)壓力、表壓和真空度的關(guān)系（a）測(cè)定壓力）測(cè)定壓力大氣壓大氣壓

10、 （b）測(cè)定壓力）測(cè)定壓力大氣壓大氣壓絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力測(cè)定壓力測(cè)定壓力表壓表壓大氣壓大氣壓當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卮髿鈮寒?dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卮髿鈮海ū韷簽榱悖ū韷簽榱悖┙^對(duì)壓力為零絕對(duì)壓力為零真空度真空度絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力測(cè)定壓力測(cè)定壓力（a）（b）絕壓、表壓、真空度的關(guān)系圖例題： 已知某設(shè)備頂部真空表的讀數(shù)為80KPa，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01.3KPa，試求該設(shè)備頂部的絕壓為多少KPa？解：解：pPap真真 =101.3-80 =21.3Kpa 三流量與流速 (一）流量 什么是體積流量、質(zhì)量流量？各用什么符號(hào)表示？單位是什么？ （二）流速 1、平均流速 、質(zhì)量流速的概念、符號(hào)、單位？ 2、各種流量與流速間的關(guān)系 （體積流量

11、與流速、質(zhì)量流量與體積流量、質(zhì)量流速與質(zhì)量流量與流速的關(guān)系、圓形管道中流速與體積流量的關(guān)系 ） （一）流量 1.體積流量 單位時(shí)間內(nèi)通過流道有效截面的流體體積稱為體積流量，用Vs表示，其單位為m3/s或(m3/h) 2.質(zhì)量流量 單位時(shí)間內(nèi)通過流道有效截面的流體質(zhì)量稱為質(zhì)量流量，用Ws表示，其單位為Kg/s或(Kg/h)（二）流速1平均流速 單位時(shí)間內(nèi)流體沿流動(dòng)方向流過的距離稱為平均流速，簡(jiǎn)稱流速，用u表示，其單位為m/s 2質(zhì)量流速 單位時(shí)間內(nèi)流過單位有效截面積的流體質(zhì)量稱為質(zhì)量流速，用G表示，其單位為Kg/（m2s）3.各種流量與流速間的關(guān)系 體積流量與流速的關(guān)系：體積流量與流速的關(guān)系：uVS/A 質(zhì)量流量與體積流量的關(guān)系：質(zhì)量流量與體積流量的