空气的性质和流动规律1

空气流动的流体力学原理,主要内容：空气的性质空气管流的速度和风量空气管流的静压、动压和全压空气管流的流动阻力和能量损失,1空气的性质,一、空气及其组成1.空气是一种物质。2.空气的组成：3部分a、干洁空气；b、水汽；c、悬浮微粒。（固态微粒、液态微粒）-空气的本底物质(本底浓度)。,1空气的性质,3.从空气组分是否变化上a、恒定组分：如氮气、氧气、氩气及稀有气体；b、可变组分：CO2、水汽；c、不定组分：悬浮微粒。,1空气的性质,二、空气的密度和重度1.密度单位：kg/m3；符号：如：空气的密度：a=1.2kg/m3水的密度：水=1000kg/m32.重度单位：N/m3；符号：如：空气的重度a=11.77N/m3,1空气的性质,3、重度和密度的关系：=g4、重度的工程单位制：kg/m3如:空气的重度a=1.2kg/m3,1空气的性质,三、温度和湿度1、温度a、摄氏温度t（）b、绝对温度T（K）关系：T=273+t（K）,1空气的性质,2、湿度空气中水汽的含量称为空气的湿度。a、绝对湿度单位质量或单位体积空气中所含水汽的质量即绝对湿度。单位：kg/kg或kg/m3。b、相对湿度：空气中水汽的含量达到在该温度下最大值时的气体状态，称为饱和状态。,1空气的性质,在一定条件下，空气的含水量趋于其饱和含水量的程度，称为相对湿度。,1空气的性质,四、空气的黏滞性1、现象：问题：在一倾斜面上分别到上水、油，谁流的快？2、黏性定义流体流动时，在流体内部质点间会产生内摩擦力来阻止流体的相对运动，这种性质称为黏滞性。4.黏性的意义空气的黏滞性是空气流动产生阻力的根本原因。,1空气的性质,五、空气的压缩性和膨胀性1.压缩性空气受到压强作用体积缩小、密度增大的特性称为空气的压缩性。2.膨胀性空气因温度增加而体积增大、密度减小的特性称为空气的膨胀性。,1空气的性质,式中p空气的绝对压强，N/m2；空气的密度，kg/m3；R气体常数，对于空气R=287Nm/kgK；T绝对温度，T=273+t，K；t空气的摄氏温度，。,3.变化规律：理想气体状态方程,1空气的性质,4.空气密度和重度的计算表达式,空气密度：,空气重度：,1空气的性质,5.可压缩空气和不可压缩空气空气的压缩性和膨胀性常用重度或密度是否变化来反映。影响空气重度的因素：温度；压强可压缩空气：重度数值变化，具有可压缩性和膨胀性不可压缩空气：重度数值不变化，属于不可压缩空气，具有液体一样的性质。,1空气的性质,6.通风工程上的标准空气温度20，绝对压强760mmHg，相对湿度50%的空气定义为通风工程上的标准空气：重度a=11.77N/m3密度a=1.2kg/m3,1空气的性质,六、空气的压强1.压强的表示方法（1）绝对压强以毫无一点空气存在的绝对真空为基准计算的压强。（2）相对压强以当地大气压为基准计算的压强。,1空气的性质,绝对压强、相对压强、大气压之间的关系：相对压强=绝对压强-大气压,绝对压强、相对压强和大气压之间的关系：图1-1,1空气的性质,2.压强的单位（1）定义单位N/m2即压强的国际单位制。N/m2简称帕，符号：Pa。1N/m2=1Pakg/m2此单位即压强的工程单位制1kg/m2=9.81Pa,1空气的性质,（2）液柱高度毫米汞柱（mmHg）毫米水柱（mmH2O）1mmHg=13.6mmH2O1mmH2O=1kg/m2,1空气的性质,（3）大气压物理大气压（atm）工程大气压（at.）1atm=760mmHg=10336mmH2O=10336kg/m21at.=10000mmH2O=1kg/cm2=9.81104Pa=736mmHg,1空气的性质,其他常用的压强单位及单位换算关系：1兆帕（mPa）=106Pa1千帕（KPa）=1000Pa1巴（bar）=105Pa1托（Tor）=1mmHg=133.322Pa,1空气的性质,例通风管道某断面上空气的压强为-100mmHg，空气温度20，当地大气压为760mmHg。求该断面空气的重度。,解：因为：相对压强=绝对压强-大气压，所以，-100mmHg的绝对压强为：（760-100）mmHg。,（N/m3）,2空气管流的速度和风量,一、空气的流动空气流动原因：力是改变物体运动状态的原因。由于气体压强的不平衡，因而引起了空气的流动。1.管流空气在管道中的流动，简称为管流。,2空气管流的速度和风量,2.射流（出风口气流）空气以一定的速度从管道端头、容器或管道上的条缝、孔口等处流出，在空气中沿气流运动方向形成一股气流，这股气流称为通风射流。3.汇流(进风口气流)空气由管道进口吸入时，进风口附近的空气流形成汇流。,2空气管流的速度和风量,二、流量和平均流速1.流量单位时间内通过某有效断面的流体量称为流量。对于空气就是风量。表示方式：a.体积流量（Q）：m3/sb.质量流量（M）：kg/s,2空气管流的速度和风量,关系：,（kg/s）,（m3/s）,2空气管流的速度和风量,2.平均流速平均流速是描述管道中空气流速的一个特征值。,2空气管流的速度和风量,以平均流速V流过某有效断面的流体量Q：,式中Q管道某断面的体积流量，m3/s；V有效断面的平均流速,m/s；A有效断面的断面面积,m2。,2空气管流的速度和风量,平均流速V的计算：,式中Q管道某断面的体积流量；V有效断面的平均流速；A有效断面的断面面积。,2空气管流的速度和风量,平均速度V和管道内最大气流速度Umax的关系：,2空气管流的速度和风量,三、连续方程1.通风管道上，任意两断面：1-1断面。2-2断面。空气由1断面流到2断面速度如何变化？,2空气管流的速度和风量,2.从1-1断面流进的空气质量流量M1：M1=Q11=A1V11,从2-2断面流出的空气质量流量M2：M2=Q22=A2V22,2空气管流的速度和风量,3.根据质量守恒定律：M1=M2所以有：,A1V11=A2V22可压缩空气的连续方程。,2空气管流的速度和风量,对于不可压缩空气，密度=常数，则A1V1=A2V2不可压缩空气的连续方程。,2空气管流的速度和风量,不可压缩空气的连续方程可变为：,上式表明：平均流速与断面面积成反比。即断面积大处流速小，断面积小处流速大。,A1V1=A2V2,2空