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第二章流体流动与输送第一节基本概念1、什么是流体？我们体内的血液是不是流体？水是不是流体？空气是不是流体？2、流体如何输送？体内的血液是如何输送到全身的？自来水是如何输送到每家每户的？•流体：具有流动性的物体•包括气体和液体两大类。流体是用管路来输送的输送管路是由管子、阀门、输送机械（泵、通风机等）流量计等部分机械组成流体如何输送？1．掌握流体流动过程中的基本概念。2、掌握流体静力学基本方程式及其应用。3、掌握流体连续性方程、伯努利方程及其应用。4．掌握流体流动类型及其判断。5.掌握离心泵的基本结构、工作原理和主要性能参数。本章内容提要：内容提要：一、流体主要性质（密度、粘度）二、流体压力三、流量和流速第一节基本概念（一）密度1密度的定义：如何用文字表达？表达式是怎样的？2液体的密度：液体密度随温度、压力如何变化？如何获取液体密度的数据？举例：3气体的密度：气体密度随温度、压力如何变化？气体密度如何计算？(包括单一气体和混合气体）计算举例：一、流体的主要性质密度：单位体积流体所具有的质量。其表达式为1、密度的定义vm（1-1）式中ρ——流体的密度，kg/m3；m——流体的质量，kg；v——流体的体积，m3。2、液体的密度•压力对液体的密度影响很小，可忽略不计，故常称液体为不可压缩流体。•温度对液体密度则有一定的影响，温度不同，同一种液体的密度不同。•不同温度下液体的密度值，可由有关图表手册中查取。如书本后面P368页附录七。•举例：3、气体的密度气体的密度随压力和温度的变化较大。当压力不太高、温度不太低时，气体的密度可近似地按理想气体状态方程式计算：RTpMvm式中p——气体的压力，kN/m2或kPa；T——气体的绝对温度，K；M——气体的分子量，kg/kmol；R——通用气体常数，8.314kJ/kmol·K。(1-3)混合气体的密度气体混合物:当气体混合物的温度、压力接近理想气体时，仍可用式(1-3)计算气体的密度。•Mm＝M１y1+M2y2+…+Mnyn••式中：M１、M2、…Mn——气体混合物各组分的分子量；•y1、y2、…yn——气体混合物各组分的摩尔分率。•气体混合物的组成通常以体积分率表示。•对于理想气体，体积分率与摩尔分率、压力分率是相等的。举例例1-2已知干空气的组成为：O221%、N279%(均为体积%)。试求干空气在压力为101.3KPa、温度为20℃时的密度。提示：先求按混合气体求干空气的相对分子量，再将温度换算成开尔文温度（20+273）最后代入公式求解。（二）粘度•1、粘度的概念•2、影响粘度的因素•3、粘度的单位1、粘度的概念•决定流体内摩擦力大小的物理性质称为粘性；•衡量流体粘性大小的物理量，称为粘度•粘度用µ表示。2、影响粘度的因素•A.温度影响：有怎样的影响？•B.压力的影响：有怎样的影响？•C.流体性质的影响：影响如何？•A.温度影响：•对于液体：温度升高，粘度减小•对于气体：温度升高，粘度增大•B.压力的影响：•压力对液体粘度的影响可忽略不计，气体的粘度只有在极高或极低压力下才有变化，一般情况下可不考虑压力对它的影响。•C.流体性质的影响：流体性质不同，粘度不同，性质最重要是内因3、粘度的单位•粘度的单位：Pa·s(国际单位制)•其它：泊（P）、厘泊(cP)•换算关系：1厘泊(cP)=10-2泊（P）=10-3Pa·s二、流体的压强（压力）•1．压强（压力）的概念及表达式•2.常用压强（压力）的单位及其换算关系•3.压强的表示法：有哪几种表示法？相互关系如何？1.压力的概念及表达式•垂直作用于流体单位面积上的力的大小称为流体的压力，•其表达式为AFp式中p——气体的压力，N/m2或Pa；F——垂直作用于流体的力，；A——作用面的面积m2；(1-3)2.常用压力的单位及其换算关系•压力的单位:–帕斯卡,Pa,N/m2(国际单位);–标准大气压,atm;–某流体液柱高度;例：mH2O、mmHg–工程大气压，at。•各种压力的换算关系（见附录二）•1标准大气压(atm)=101.3KPa•=103.3kgf/m2•=1.033kgf/cm2(bar,巴)•=10.33mH2O•=760mmHg3.压力的表示法绝对压力：以绝对真空(即零大气压)为基准。•表压：以当地大气压为基准。它与绝对压力的关系，可用下式表示：表压＝绝对压力－大气压力•真空度：当被测流体的绝对压力小于大气压时，其低于大气压的数值，即：真空度＝大气压力－绝对压力图绝对压力、表压和真空度的关系（a）测定压力大气压（b）测定压力大气压绝对压力测定压力表压大气压当时当地大气压（表压为零）绝对压力为零真空度绝对压力测定压力（a）（b）绝压、表压、真空度的关系图例题：•已知某设备顶部真空表的读数为80KPa，当地大气压为101.3KPa，试求该设备顶部的绝压为多少KPa？解：p＝Pa－p真=101.3-80=21.3Kpa三．流量与流速•(一）流量•什么是体积流量、质量流量？各用什么符号表示？单位是什么？•（二）流速•1、平均流速、质量流速的概念、符号、单位？•2、各种流量与流速间的关系（体积流量与流速、质量流量与体积流量、质量流速与质量流量与流速的关系、圆形管道中流速与体积流量的关系）（一）流量•1.体积流量•单位时间内通过流道有效截面的流体体积称为体积流量，用Vs表示，其单位为m3/s或(m3/h)•2.质量流量•单位时间内通过流道有效截面的流体质量称为质量流量，用Ws表示，其单位为Kg/s或(Kg/h)（二）流速1．平均流速•单位时间内流体沿流动方向流过的距离称为平均流速，简称流速，用u表示，其单位为m/s•2．质量流速•单位时间内流过单位有效截面积的流体质量称为质量流速，用G表示，其单位为Kg/（m2·s）3.各种流量与流速间的关系•体积流量与流速的关系：u＝VS/A•质量流量与体积流量的关系：Ws=Vsρ•质量流速与质量流量、流速的关系：G＝Ws/A=ρu对于直径为d的圆形管道，流速与体积流量的关系为：224π0.785dvsdvsu作业•已知某流体表压为50KPa，当地大气压为101.3KPa，试求该流体的绝压为多少KPa？•课后习题1-1,1-3,1-5