流体力学（热力设备课件）

流体的基本性质1流体基本概念2流体基本性质目录CONTENTS1.流体基本概念流体：能流动的物质为流体。通常我们把液体和气体称之为流体。力学的语言：在任何微小剪切力的持续作用下能够连续不断变形的物质，称为流体。4特性：具有流动性和不能保持一定形状的特性。液体：不易被压缩；气体：具有很大的压缩性。流体连续介质假设在流体力学中，取流体微团来作为研究流体的基元。所谓流体微团是一块体积为无穷小的微量流体，由于流体微团的尺寸极其微小，故可作为流体质点看待。这样，流体可看成是由无限多连续分布的流体微团组成的连续介质。52.流体基本性质密度ρ：流体单位体积内所具有的质量。体积：流体密度的倒数称为流体的比体积。密度压缩性流体所承受的压力增大时，流体体积缩小的性质称为压缩性。膨胀性流体温度升高时，流体体积增大的性质称为膨胀性。在工程实际中常常忽略液体压力变化时体积的改变，把液体的密度视为常数，这种液体称为不可压缩流体。7黏性：流体运动时，在流层之间产生内摩擦的特性。内摩擦定律：相邻两层流体间的内摩擦力Τ的大小与两流层的接触面积A和速度差dv成正比，与两层流体间的距离dy成反比，并与流体种类及温度有关。黏度：反应流体粘滞性大小的参数。温度对黏度的影响：

温度升高，液体黏度下降，气体黏度升高。8流体静力学1流体静压强及其特性2流体静力学方程目录CONTENTS3流体静力学方程的应用1.流体静压强及其特性在工程应用中，以地球作为惯性参考坐标系，把流体内部各质点之间没有相对运动而且相对于地球表面也不运动的流体称为静止流体；把流体的各部分之间没有相对运动的状态称为平衡状态。流体静力学研究的是流体在静止或平衡状态下的规律及其在工程实际中的应用。12KPAⅡⅠdpdA总压力P：任意面积A上所受到的总作用力。单位：N平均压力：单位面积上所承受的作用力。静压力p：13静止流体中任意一点流体压力的大小与作用面的方向无关，即任一点上各方向的流体静压力都相同。ABCDxzydxdydzpxpzpypnαβγ142.流体静力学方程P=Po+ρgh只适用于不可压缩流体（通常是液体），可以求静止液体中任意一点的静压力。式中h是静止流体中任意点在自由液面下的深度。16(1)在重力作用下的静止液体中，静压强随深度按线性规律变化，即随深度的增加，静压强值成正比增大。(2)在静止液体中，任意一点的静压强由自由液面上的压强p0和该点到自由液面的单位面积上的液柱重量ρgh之和。(3)在静止液体中，位于同一深度(h＝常数)的各点的静压强相等，即任一水平面都是等压面。yPoZZox0hKZ17P0P1P2Z1Z2（1）当p1=p2时，则z1=z2；反之，当z1=z2时，则p1=p2

。即等压面为水平面，水平面为等压面。（2）当z1>z2时，p1<p2，即位置较低点处的压强恒大于位置较高点处的压强。183.流体静力学方程及其应用20压差计用于测量两点间或两个压力容器间的压强差。常采用U型管。ph112Ah2ρ2ρpa液柱式测压计连通器连通器是由两个或几个底部相通的容器组成的一种特殊容器。21低压加热器中，蒸汽加热凝结水后冷却成疏水，疏水一般经疏水装置自动排出，引入凝汽器热水井。小机组的疏水可以由简单的U形水封管作为低压加热器的水封疏水器，这种压差平衡装置就是利用连通器原理制造的。连通器在电力生产中的应用22图中U形管内液体为蒸汽加热凝结水后冷却形成的疏水，容器1、2内自由液面的压力p1>p2。在平衡状态下：p1=p2+ρgh如果1内的蒸汽不断凝结，疏水会持续增加，导致U形管内左侧的水柱上升h’，这时p1和p2的压力差不足以维持多余的液体，疏水自然就会从左向右流向压力较低的一侧，直到重新恢复平衡。U形管右侧管内始终有一段水柱存在，起到水封的作用，防止了蒸汽通过。23连通器在电力生产中的应用流体动力学1流动阻力2伯努利方程目录CONTENTS3伯努利方程的应用1.流动阻力流体的流动损失（流动阻力）流体流动时，为克服摩擦力所消耗的能量损失。原因：流体内部各质点之间产生摩擦（内因）流体表面与流道壁面产生摩擦（外因）阻力的基本类型1.沿程阻力—在流动的全行程上，流体因与壁面形成摩擦、以及内部质点之间产生摩擦而造成的能量消耗；2.局部阻力—在流动的局部地区，由于断面突然变化或者流动方向突然改变，而在流体内部形成旋涡，使质点之间形成碰撞和摩擦而造成的能量消耗。阻力的计算1.沿程阻力2.局部阻力3.总阻力流动阻力大小，与阻力系数成正比，与流体动能（c2/2g)成正比。2.伯努利方程

不可压缩理想流体在重力场中作稳定流动时，沿流线单位质量流体的动能、位势能和压力势能之和是常数。P2v2z22--21-----1z1P1v1实际流体能量方程式不可压缩理想流体在重力场中作稳定流动时，沿流线单位质量流体的动能、位势能和压力势能之和是常数。P2v2z22--21-----1z1P1v11伯努利方程实际流体能量方程式1伯努利方程各项含义：z表示单位重量流体的位置水头（mH2O）表示单位重量流体的压强水头(mH2O）表示所研究流体由于速度v，在无阻力情况下，单位重量流体所能垂直上升的最大高度，称之为速度水头（mH2O）位置水头、压强水头和速度水头之和称为总水头。由于它们都表示某一高度，所以可用几何图形表示它们之间的关系。1伯努利方程物理意义：应用范围：不可压缩理想流体在重力场中作定常流动时，沿流线单位质量流体的动能、位势能和压强势能之和是常数。(1)不可压缩理想流体在重力场中的定常流动；(2)同一条流线上的不同的点；沿不同的流线时，积分常数的值一般不相同。1伯努利方程bc1aa'2c'b'H总水头线静水头线速度水头位置水头压强水头总水头不可压缩理想流体在重力场中作定常流动时，沿流线单位重力流体的总水头线为一平行于基准线的水平线。2伯努利方程的应用（1）能量方程的应用步骤与方法：1、分析流动：分析流动过程，分析每个断面的已知条件。2、选取计算断面：尽量选取压强或压差已知的渐变流断面上。3、选取位置势能的基准面：尽量选取通过总流的最低点或通过两断面中较低断面的轴线。4、列方程求解：连续性方程和伯努利方程连立求解。原理：弯成直角的玻璃管两端开口，一端的开口面向来流，另一端的开口向上，管内液面高出水面h，水中的A端距离水面H0。（2）皮托管BAhH0由B至A建立伯努利方程2伯努利方程的应用（2）皮托管动压管：静压管与皮托管组合成一体，由差压计给出总压和静压的差值，从而测出测点的流速。2伯努利方程的应用（3）文丘里管2伯努利方程的应用原理：文丘里管由收缩段和扩张段组成，在入口前直管段上的截面1和喉部截面2两处测量静压差，根据此静压差和两截面的截面积可计算管道流量。h12△z12h（3）文丘里管2伯努利方程的应用h12△z12h由1至2建立伯努利方程流速：体积流量：（4）虹吸管2伯努利方程的应用在大气压力的作用下，液体流过高于吸人液面以上的管路而流向低处，这种现象称为虹吸现象。（4）虹吸管2伯努利方程的应用从吸人水面到虹吸管最高处的高度叫做虹吸高度。1)虹吸管内具有足够真空；2)吸人与排出液面之间有高度差。2伯努利方程的应用（5）喷射泵类型：根据工作流体的不同，喷射泵有蒸汽喷射泵和液体喷射泵两种。它们之间的差别主要在于喷嘴的结构有些不同，蒸汽喷射泵的喷嘴呈扩散状(称拉瓦尔喷嘴)，而液体喷射泵的喷嘴是缩口喷嘴。2伯努利方程的应用（