静止流体的基本规律分析.ppt

2020 3 14 第一章流体流动 一 流体的密度二 流体的压强三 流体静力学基本方程四 流体静力学方程的应用 流体静止的基本方程 2020 3 14 一 流体的密度 密度定义单位体积的流体所具有的质量 SI单位kg m3 2 影响 的主要因素 2020 3 14 液体 不可压缩性流体 气体 可压缩性流体 3 气体密度的计算 操作条件下 T P 下的密度 由理想气体方程求得操作条件 T P 下的密度 2020 3 14 4 混合物的密度1 液体混合物的密度 m取1kg液体 令液体混合物中各组分的质量分率分别为 假设混合后总体积不变 液体混合物密度计算式 2020 3 14 2 气体混合物的密度取1m3的气体为基准 令各组分的体积分率为 x1 x2 xn 其中 2020 3 14 二 流体的静压强 1 压强的定义流体的单位表面积上所受的压力 称为流体的静压强 简称压强 SI制单位 N m2 即Pa 其它常用单位有 atm 标准大气压 工程大气压kgf cm2 at 流体柱高度 mmHg mH2O等 2020 3 14 换算关系为 2 压强的表示方法 1 绝对压强 绝压 流体体系的真实压强称为绝对压强 2 表压强 表压 压力上读取的压强值称为表压 表压强 绝对压强 大气压强 2020 3 14 3 真空度 真空表的读数 真空度 大气压强 绝对压强 表压 绝对压强 真空度 表压强的关系为 绝对零压线 大气压强线 绝对压强 表压强 绝对压强 真空度 当用表压或真空度来表示压强时 应分别注明 如 4 103Pa 真空度 200KPa 表压 2020 3 14 1 方程是以不可压缩流体推导出来的 p1 gz1 p2 gz2 2 p 称为静压能 gz称为位能 单位为J kg 在静止流体中这两种机械能之和是守恒的 3 工程上将p g称为静压头 z称为位压头 压头的单位是m 两种压头之和在静止流体中处处相等 三 流体静力学基本方程 1 方程的推导 2020 3 14 三 流体静力学基本方程 2 静力学方程 流体的静力学方程 反映了静止流体内部能量转化与守恒的规律 表明在重力作用下 静止液体内部压强的变化规律 p1 gz1 p2 gz2 2020 3 14 2 方程的讨论 2 液体内部压强P是随液面上方压强P0和液面下h的改变而改变的 即 3 当容器液面上方压强P0一定时 静止液体内部的压强P仅与垂直距离h有关 即 所以 液体越深的地方压力就越大 这就是拦河大坝越靠底部越宽的原因 在静止 连续 均一的流体内部处于同一水平面上各点的压强相等 我们把这样的平面叫做等压面选择等压面 三个条件 同一种流体 连通 同一水平面 1 在静止流体内部 任一截面的位能和静压能之和均相等 利用这一规律可以判定流体是否流动以及流动的方向和限度 2020 3 14 4 当液面上方的压强改变时 液体内部的压强也随之改变 即 液面上所受的压强能以同样大小传递到液体内部的任一点 这就是液压传动的理论依据 5 从流体静力学的推导可以看出 它们只能用于静止的连通着的同一种流体的内部 对于间断的并非单一流体的内部则不满足这一关系 见例1 压强差的大小可利用一定高度的液体柱来表示 这就是液体压强计的根据 在使用液柱高度来表示压强或压强差时 需指明何种液体 2020 3 14 例1 图中开口的容器内盛有油和水 油层高度h1 0 7m 密度 水层高度h2 0 6m 密度为 1 判断下列两关系是否成立PA PA PB P B 2 计算玻璃管内水的高度h 2020 3 14 解 1 判断题给两关系是否成立 A A 在静止的连通着的同一种液体的同一水平面上 因B B 虽在同一水平面上 但不是连通着的同一种液体 即截面B B 不是等压面 故 2 计算水在玻璃管内的高度h PA和PA 又分别可用流体静力学方程表示 设大气压为Pa 2020 3 14 1 压差测量 U形管压差计 四 流体静力学基本方程式的应用1 压力测定 2 压力测量 U形压差计可测系统内两点的压力差 当将U形管一端与被测点连接 另一端与大气相通时 也可测得流体的表压或真空度 表压 真空度 流体静力学基本方程式的应用 结论 U形压差计所测压差 压力 的大小只与被测流体及指示剂的密度 读数R有关 而与U形压差计的粗细及放置的位置无关 说明 图中平衡器的小室2中所装的液体与容器里的液体相同 平衡器里的液面高度维持在容器液面容许到达的最大高度处 容器里的液面高度可根据压差计的读数R求得 液面越高 读数越小 当液面达到最大高度时 压差计的读数为零 1 容器 2 平衡器的小室 3 U形管压差计 2 液位测定 液位测量 近距离液位测量装置 压差计读数R反映出容器内的液面高度 液面越高 h越小 压差计读数R越小 当液面达到最高时 h为零 R亦为零 2020 3 14 3 液封 1 液封作用 确保设备安全 当设备内压力超过规定值时 气体从液封管排出 故又称安全性液封 防止气柜内气体泄漏 若设备内为负压操作 其作用是 防止外界空气进入设备内 2 液封高度的计算 液封高度 液封需有一定的液位 其高度的确定就是根据流体静力学基本方程式 2020 3 14 例1 如图所示 某厂为了