热工过程与设备---1.1流体的物理性质.ppt

1流体力学基础 1 1流体的物理性质1 2流体静力学基础1 3流体动力学基础1 4流体阻力及管路计算 固体没有流动性 流体具有流动性 流体与固体区别 液体不可压缩 气体可压缩 液体与气体的主要区别 1 1流体的物理性质1 1 1流体的密度 1 流体密度的定义及计算定义 单位体积流体的质量 符号 单位 kg m3或kg Bm3 均质流体 标态低压气体 流体摩尔质量 混合气体 混合液体 混合流体 i 混合气体中各种气体的体积百分比 i 混合液体中各种液体的质量百分比 i 气体或液体混合物中各组分的密度 m3 1 液体 工程上液体的密度看作与温度 压力无关 2 气体 密度与温度和压力有关 理想气体 2 流体的密度与温度 压力的关系 工业窑炉 P P0 T0 P0 0标态时的温度 压力 密度 分析 t t 例 已知烟气的体积组成百分组成为 H2O12 CO218 N270 求此烟气标态在及200 的密度 解 标态密度 200 时的烟气密度 1 连续介质假设流体看成是由大量的连续质点组成的连续的介质 每个质点是一个含有大量分子的集团 质点之间没有空隙 质点尺寸 大于分子平均自由程的100倍 2 连续介质假设给分析问题带来的方便 不考虑复杂的微观分子运动 只考虑在外力作用下的宏观机械运动 能运用数学分析的连续函数工具 1 1 2 流体的连续性 1 1 3流体的压缩性和膨胀性1 1 3 1流体的压缩性 压缩系数 p 当温度不变时 压强每增加1帕时 流体体积的相对变化率 定义 流体在外力作用下改变自身容积的特性 温度一定 P V 表示 某一压强 p范围内的平均压缩系数 液体 气体 理想气体 或 压缩系数很小 不可压缩流体 压缩系数很大 为可压缩流体 特殊情况 压强变化很大 考虑压缩性 特殊情况 压强变化较小时视为不可压缩 温度一定 P V 流体压缩性的区别 理想气体的压缩系数 标态 1 1 3 2流体的膨胀性 定义 流体受热 或冷却 后改变自身容积的特性表示 气球受热膨胀 1 K 膨胀系数 T 压强不变时 温度升高1K时 流体体积的相对变化率 一定温度范围的平均膨胀系数 1 K 液体 气体 膨胀系数很小 工程上一般不考虑 膨胀系数很大 温度变化时体积变化很大 流体压缩性的区别 温度变化很大时须考虑体积变化 理想气体 理想气体膨胀系数 标态 压强一定 T V 1 1 4流体的粘性1 1 4 1牛顿内摩擦定律 相邻流层间相对运动 粘性 流体内质点或流层间因相对运动而产生内摩擦力以反抗相对运动的性质 粘性产生原因 相邻流体层间分子的内聚力阻碍其相对滑动 流体分子的热运动 使两层流体间有分子相互掺混产生动量交换 N Pa 数学表达式 内摩力的方向与流体运动方向相反 动力粘度 牛顿内摩擦定律 运动流体的内摩擦力的大小与两层流体的接触面积成正比 与两层流体之间的速度梯度成正比 单位面积上的内摩擦力 1 1 4 2粘度及其换算 速度梯度为1时单位接触面积上的内摩擦力 粘度 粘性 流动性 理想流体 实际流体 流体无粘性 完全不可压缩 运动时无抵抗剪切变形的能力 流体具有粘性 运动时有抵抗剪切变形的能力 流体 相对粘度 恩氏粘度 国际赛氏秒 商用雷氏秒等 我国常采用恩氏粘度 m2 s 恩氏粘度与运动粘度的关系 恩氏粘度 200ml试液 在测定温度下 从恩氏粘度计流出所需要的时间t s 与同体积的蒸馏水在20 时 从恩氏粘度计流出所需要的时间t0 s 的比值 粘度较小 粘度较大 1 1 4 3粘度与温度的关系流体的粘度受压强的影响很小 温度的变化对粘度影响很大 1 液体液体产生内摩擦力的主要原因 分子引力分析 温度升高 液体体积膨胀 分子间距加大 引力减小 粘度