《气体和蒸汽的流动》课件

气体和蒸汽的流动课程目标气体和蒸汽流动原理掌握气体和蒸汽的流动原理，了解相关概念和理论。流体流动特性学习分析不同流体的流动特性，并识别影响流动的因素。工程应用将气体和蒸汽流动知识应用于实际工程问题，例如管道设计和设备选型。气体和蒸汽的基本性质可压缩性气体和蒸汽的密度会随着压力的变化而变化。这意味着它们的体积可以根据压力的改变而改变。流动性气体和蒸汽可以轻松流动，能够绕过障碍物。它们没有固定形状，可以适应容器的形状。压力的概念定义压力是作用在物体表面上的每单位面积的力。它表示流体对物体表面的作用力的大小。单位压力的常用单位是帕斯卡(Pa)，也称为牛顿每平方米(N/m²)。类型压力可以分为两种类型：绝对压力和相对压力。压力单位单位符号换算关系帕斯卡Pa1Pa=1N/m²千帕斯卡kPa1kPa=1000Pa兆帕斯卡MPa1MPa=1000kPa巴bar1bar=100kPa大气压atm1atm=101.325kPa磅/平方英寸psi1psi=6.895kPa压力的测量1压力传感器将压力转换为电信号2压力计直接显示压力值3压力变送器将压力信号转换为标准信号压力分布规律静止流体中，压力的方向总是垂直于作用面。液体内部压强随深度增加而增大，深度每增加10米，压强增加约1个大气压。液体内部压强受重力影响，重力方向上的压强大于其他方向的压强。流体静力学原理流体静力学是研究静止流体中压力分布规律的学科。流体静力学原理是流体力学的基础，它解释了静止流体中压力的产生和分布规律。流体静力学原理在许多工程领域都有广泛的应用，例如水坝、水库、油罐、气瓶等的设计和安全评估。伯努利方程1能量守恒描述流体运动中能量守恒关系2应用广泛应用于管道流动、机翼升力等3流体性质考虑流体密度、压强、速度等流体流动的特征速度流体中各点的速度可以不同，形成速度场。压强流体内部各点的压强可以不同，形成压强场。黏度流体流动时内部各层之间产生摩擦力，称为黏度。层流和湍流层流流体粒子沿着平行的直线运动，没有横向混合。湍流流体粒子以不规则的路径运动，伴随剧烈的混合和能量耗散。流速和流量的测量流速计利用流速计测量流体在管道中的速度。流量计通过测量流经管道横截面的流体体积来计算流量。流量传感器利用各种物理原理检测流量的变化，例如电磁流量计或超声波流量计。均匀管道流动流速分布流速沿管道横截面呈抛物线分布,管壁处流速为零,管心处流速最大。压力损失流体流动时会遇到阻力,导致压力损失,压力沿流动方向逐渐降低。能量守恒流体在流动过程中,总能量保持不变,可以通过伯努利方程进行计算。管道流动的阻力摩擦阻力流体与管道壁面之间的摩擦力造成的阻力。局部阻力管道局部形状变化或流体方向改变造成的阻力，例如弯头、阀门等。管道系统的计算1确定流量根据实际需求，计算所需管道系统的流量。2选择管道尺寸根据流量和流速，选择合适的管道直径。3计算压力损失考虑摩擦损失和局部损失，计算管道系统中的总压力降。4选择泵或压缩机根据压力损失，选择合适的泵或压缩机来克服压力降。管道系统的设计1需求分析确定管道系统的用途、流量、压力、介质性质等需求。2管道材料选择根据介质类型、工作压力、温度等因素选择合适的管道材料。3管道尺寸计算根据流量、流速和压力损失等因素计算管道直径和长度。4管道布置设计规划管道走向、管件选择、支架安装等，确保管道系统安全、可靠和美观。5系统调试进行管道系统安装、调试和验收，确保系统符合设计要求。气体的流动特性气体可压缩性使其流动特性与液体不同。气体流动速度会影响其密度和压力。气体流动过程中会发生能量转化和热量传递。气体流量的计算气体流量的计算是气体管道设计和运行中的重要环节。喷嘴和扩散器喷嘴是一种将流体能量转换为动能的装置，它通过缩小流体通道来增加流体的速度。扩散器则是喷嘴的反向装置，它通过扩大流体通道来降低流体的速度。喷嘴和扩散器在各种工程应用中扮演着重要角色，例如：喷气发动机火箭发动机管道系统水力发电压缩机原理1增压压缩机通过增加气体压力，提高气体能量。2能量转换压缩机将机械能转换为气体能量。3压缩过程压缩机通过减少气体体积，提高气体密度和压力。压缩机的种类往复式压缩机结构简单、可靠性高、维护方便、适应范围广。但效率较低，噪音较大。螺杆式压缩机效率高、噪音低、运行平稳、维护方便。但价格较高，对压缩气体要求较高。离心式压缩机流量大、效率高、噪音低、运行平稳。但价格较高，对压缩气体要求较高。压缩机性能曲线1流量压缩机输出的空气量2压力压缩机输出的空气压力3效率压缩机的效率4功率压缩机所需的功率压缩机的选型1性能要求流量、压力、排气温度2运行环境温度、湿度、振动3经济因素投资成本、运行成本4维护方便性维修频率、维修成本蒸汽的流动特性可压缩性蒸汽是一种可压缩流体，其密度会随着压力的变化而变化。这与液体不同，液体几乎不可压缩。热力学性质蒸汽的流动受热力学定律的支配，包括能量守恒和熵增原理。这些定律影响蒸汽的流动行为，例如温度变化和压力损失。蒸汽管网设计安全确保蒸汽管网安全运行，防止泄漏或爆炸。节能减少蒸汽损失，提高能源利用率。可靠性确保蒸汽供应的可靠性，满足生产需求。经济性选择合适的材料和设备，降低成本。蒸汽流量的计算计算蒸汽流量有助于优化系统效率，减少能源浪费。蒸汽疏水器类型常见的疏水器类型包括：热动力式疏水器浮球式疏水器热敏式疏水器膨胀式疏水器工作原理疏水器通过控制冷凝水的排放，防止蒸汽管道内积水，确保蒸汽系统高效运行。应用场景疏水器广泛应用于蒸汽加热系统、蒸汽管道、蒸汽锅炉等。蒸汽机原理蒸汽机利用蒸汽膨胀做功，将热能转化为机械能。它由锅炉、汽缸、活塞、连杆、曲柄等组成。蒸汽在锅炉中加热产生高压，推动活塞运动，通过连杆带动曲柄旋转，产生机械能。蒸汽轮机1能量转换将蒸汽的热能转化为机械能，驱动发电机等设备。2高效节能