第一节流体的主要性质

1、第二章 流体流动与输送第一节 基本概念1、什么是流体？、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：具有流动性的物体流体：具有流动性的物体 包括气体和液体两大类。包括气体和液体两大类。流体是用管路来输送的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、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通风机等）流量计等部分机械组成 流体如何输送？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

2、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：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、流量和流速第一节第一节 基本概念基本概念 （一）（一）密度密度1 密度的定义：密度的定义： 如何用文字表达？如何用文字表达？ 表达式是怎样的？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？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？如何获取液体密度的数据？ 举例：举例：3 气体的密度：气体密度随温度、压力如何变化？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？气

3、体密度如何计算？(包括单一气体包括单一气体 和混合气体）和混合气体） 计算举例：计算举例： 一、一、流体的主要性质流体的主要性质密度：单位体积流体所具有的质量。密度：单位体积流体所具有的质量。其表达式为其表达式为1、密度的定义、密度的定义vm（1-11-1）式中式中 流体的密度，流体的密度，kg/m3； m 流体的质量，流体的质量，kg； v 流体的体积，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。

4、举例：3、气体的密度气体的密度随压力和温度的变化较大。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：可近似地按理想气体状态方程式计算：RTpMvm式中式中 p 气体的压力，气体的压力，kN/m2或或kPa； T 气体的绝对温度，气体的绝对温度，K； M 气体的分子量，气体的分子量，kg/kmol； R 通用气体常数，通用气体常数，8.314kJ/kmolK。(1-3)混合气体的密度混合气体的密度气体混合物气体混合物: 当气体混合物的温度、压力接近理想当气体混合物的温度、压力接近理想气体时，仍可用

5、式气体时，仍可用式(1-3)计算气体的密度。计算气体的密度。 Mm My1 + M2y2 + + Mnyn 式中式中 ：M、M2、 Mn 气体混合物各组分气体混合物各组分的分子量；的分子量； y1 、 y2 、 yn 气体混合物各组气体混合物各组分的摩尔分率。分的摩尔分率。 气体混合物的组成通常以体积分率表示。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、压力分率对于理想气体，体积分率与摩尔分率、压力分率是相等的。是相等的。 举例例例1-2 已知干空气的组成为：已知干空气的组成为：O221%、N279%(均为体积均为体积%)。试求干空气在压力为。试求干空气在压力为10

6、1.3KPa、温度为、温度为20时的密度。时的密度。提示：先求按混合气体求干空气的相对分子提示：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（量，再将温度换算成开尔文温度（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、影响粘度的因素影响粘度的因素 3、粘度的单位、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 粘度用表示。 2、影响粘度的因素影响粘度的因素 A. 温度影响温度影响：有怎样的影响？ B. 压力的影响压力的影响：有怎样的影响？ C. 流体性流体性质的影响：影响如何？ A. 温度

7、影响温度影响： 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：Pas(国际单位制) 其它：泊（P）、厘泊(cP) 换算关系：1厘泊(cP)=10-2泊（P）=10-3 Pas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

8、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 式中式中 p 气体的压力，气体的压力，N/m2或或Pa； F垂直作用于流体的力，垂直作用于流体的力， ； A 作用面的面积作用面的面积m m2 2；(1-3)2.常用压力的单位及其换算关系 压力的单位压力的单位: 帕斯卡帕斯卡, Pa, N/m2 (国际单位国际单位); 标准大气压标准大气压, atm; 某流体液柱高度某流体液柱高度; 例：例：mH2O、mmHg 工程大气压，工程大气压，at。 各种压力的换算关系（见附录二） 1标准大气压标准大气压(atm)=101.3KPa =103.3kgf/m2 =1.033kgf/cm2(

9、bar, 巴巴) =10.33mH2O =760mmHg3.压力的表示法 p绝对压力绝对压力 ：以绝对真空：以绝对真空(即零大气压即零大气压)为为基准。基准。 表压表压：以当地大气压为基准。它与绝对：以当地大气压为基准。它与绝对压力的关系，可用下式表示：压力的关系，可用下式表示： 表压绝对压力大气压力表压绝对压力大气压力 真空度真空度：当被测流体的绝对压力小于大：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：气压时，其低于大气压的数值，即： 真空度大气压力绝对压力真空度大气压力绝对压力图图 绝对压力、表压和真空度的关系绝对压力、表压和真空度的关系（a）测定压力）测定压力大气压大气压

10、 （b）测定压力）测定压力大气压大气压绝对压力绝对压力测定压力测定压力表压表压大气压大气压当时当地大气压当时当地大气压（表压为零）（表压为零）绝对压力为零绝对压力为零真空度真空度绝对压力绝对压力测定压力测定压力（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：解：pPap真真 =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

11、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/（m2s）3.各种流量与流速间的关系 体积流量与流速的关系：体积流量与流速的关系：uVS/A 质量流量与体积流量的关系：质量流量与体积流量的