文档介绍:第一部分
流体流动及输送机械
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本章的基本要求
(1)掌握流体的主要物性(如密度、粘度等)数据的求取及不同单位间的换算;
(2)掌握静力学方程式、连续性方程式、机械能衡算方程式(柏努利方程式)的内容和应用;
(3)掌握流体两种流动类型的判断方法;
(4)掌握流体在管路中流动时流动阻力的计算(包括直管阻力和局部阻力),流体适宜流速的选择及管路直径的确定;
(5)掌握管路中流体的压力、流速和流量的测定原理及方法,了解毕托管、孔板流量计和转子流量计的测量原理,简单结构和特点;
(6)掌握离心泵的基本结构、工作原理、主要特性参数、特性曲线及其应用、流量调节、串并联特性、泵的安装、操作注意事项及选型;
(7)了解管路的构成,管件及阀门的作用,学会简单管路和复杂管路的相关计算方法。
(8)了解流体输送设备在生产中的应用及分类;
(9)了解往复泵、漩涡泵等的工作原理、特性、流量调节方法、安装要点及适应范围等
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本章重、难点
(1)流体静力学基本方程式
(2)连续性方程
(3)伯努利方程及其应用
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第一节 流体静力学及其应用
流体静力学是研究流体在外力作用下达到平衡时,流体内部压强变化的规律。本章只讨论流体在重力作用下的平衡规律。
一、基本概念
1、流体的密度
(1)概念:单位流体体积所具有的质量称为流体的密度,以ρ表示。
ρ=m/V [kg/m3]
(2)单位:不同的单位制,密度的单位及数值不同,可从手册查得有关物质的密度,手册上查得密度与操作条件下密度间的换算ρ=ρ′×T′P/TP′(上标“′”表示手册中所指定的条件)。
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第一节 流体静力学及其应用
(3)液体一般认为是不可压缩流体,其密度只随温度变化,压力对其影响不大T↑→ρ↓;气体是可压缩流体,其密度随温度、压强的变化而变化,T↑、P↓→ρ↓,因此,气体的密度要注明状态。
(4)对于气体,一般当P不太高、T不太低时,可按理想气体处理,由理想气体方程求得:PV=nRT n=m/M → ρ=PM/RT
(5)相对密度——流体在某温度下的密度与水在4℃时的密度之比,称为相对密度
dt 4=ρt/ρ4℃水 →ρt= dt 4×ρ4℃水
(6)比容——单位质量流体所具有的体积,以υ表示,单位[m3/kg] υ=1/ρ
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第一节 流体静力学及其应用
2、流体的压强
(1)概念:流体垂直作用于单位面积上的压力称为流体的压强,简称压强。
P=F/S [N/m2] 简称 [Pa]
(2)压强的单位及各单位间的换算
①国际单位制:[N/m2]代号:帕斯卡[Pa] ;工程单位制: kgf/cm3 ;工程大气压[at];标准大气压[atm];液柱高度[mH2O]、[mmHg];
②单位间的换算
1 atm= kgf/cm3=760 mmHg= mH2O==×105 Pa
1 at=1kgf/cm3= mmHg=10 mH2O==×104 Pa
例:某流体的压强为600mmHg,试换算成以公斤/厘米2和kPa表示的数值。
解: 600mmHg=600/760× kgf/cm3= kgf/cm3
600mmHg=600/760××105 Pa=×105 Pa=
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第一节 流体静力学及其应用
③压强的表现形式
绝对压强——以绝对零压作为起点计算的压强,称为绝对压强,是流体的真实压强。
表压——以当地大气压作为起点计算,高出大气压的部分,称为表压,一般压力表上的读数大部分是表压。
真空度——以当地大气压作为起点计算,低于大气压的部分,称为真空度,一般真空表测得的是真空度。
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绝对压强 = 表压 + 大气压强
真空度 = 大气压强 - 绝对压强
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第一节 流体静力学及其应用
④压强的特性:处处与作用面垂直,且总是指向流体的作用面;
⑤外界大气压随大气的温度、湿度及所在地的海拔高度而变,应以当地当时气压计上的读数为准,同时,为了避免混淆绝对压强、表压强、真空度,习惯上对压强的大小除了注明单位外,还要注明是表压强还是真空度,不注明则表示是绝对压强!如:5 kPa(表压)、600mmHg(真空度)、100 Pa(绝对压强)
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第一节 流体静力学及其应用
二、流体静力学基本方程式
作用于所选液柱的作用力有:
(1)作用于液柱上底面的压力:
P1A 作用力方向向下
(2)作用于液柱下底