第1章建筑设备基础知识优秀课件.ppt
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1、第1章建筑设备基础知识第1页,本讲稿共27页1-11-1流体的主要物理性质流体的主要物理性质 n一一.流体的定义流体的定义n二二.流体的密度与容重流体的密度与容重n三三.流体的压缩性和膨胀性流体的压缩性和膨胀性n四四.流体的黏性流体的黏性第2页,本讲稿共27页一一.流体的定义流体的定义 物质在自然界中通常按存在状态的不同分为固体、物质在自然界中通常按存在状态的不同分为固体、液体和气体。液体和气体。液体和气体因具有较大的流动性,被统称为流液体和气体因具有较大的流动性,被统称为流液体和气体因具有较大的流动性,被统称为流液体和气体因具有较大的流动性,被统称为流体体体体。在建筑设备工程中,给水、排水、
2、采暖、燃气、通风在建筑设备工程中,给水、排水、采暖、燃气、通风与空调系统的介质都是流体。与空调系统的介质都是流体。第3页,本讲稿共27页 均质流体各点的密度相同,单位体积流体的质量均质流体各点的密度相同,单位体积流体的质量均质流体各点的密度相同,单位体积流体的质量均质流体各点的密度相同,单位体积流体的质量称为流体的密度称为流体的密度称为流体的密度称为流体的密度,用,用表示(表示(kg/mkg/m3 3)二二.流体的密度与容重流体的密度与容重 同样,同样,单位体积流体的重量称为流体的容重,单位体积流体的重量称为流体的容重,单位体积流体的重量称为流体的容重,单位体积流体的重量称为流体的容重,用用表
3、示(表示(N/mN/m3 3)。公式如上所示。)。公式如上所示。根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律G G=MgMg,因此,因此第4页,本讲稿共27页二二.流体的密度与容重流体的密度与容重在一个标准大气压(在一个标准大气压(101.3kPa101.3kPa)下水的密度和容重)下水的密度和容重温度温度密度密度容重容重温度温度密度密度容重容重温度温度密度密度容重容重0999.87980530995.67976470977.81958941000.0980740992.24973180971.83953010999.73980450998.07969090965.34946720998.23978960
4、983.249642100958.389399第5页,本讲稿共27页二二.流体的密度与容重流体的密度与容重n 【特别提示特别提示特别提示特别提示】n n 流体的密度和容重随其温度和所受压力的变化而流体的密度和容重随其温度和所受压力的变化而变化,即同一流体的密度和容重不是一个固定值,但变化,即同一流体的密度和容重不是一个固定值,但在实际工程中,在实际工程中,液体液体的密度和容重随温度和压力的变的密度和容重随温度和压力的变化而变化的数值不大,化而变化的数值不大,可视为一固定值;可视为一固定值;而而气体气体的密度的密度和容重随着温度和压力的变化而变化的数值较大,计算中和容重随着温度和压力的变化而变化
5、的数值较大,计算中不能视为固定值不能视为固定值。第6页,本讲稿共27页三三.流体的压缩性和膨胀性流体的压缩性和膨胀性n 当流体所受的压力增大时,其体积缩小,密度增大,当流体所受的压力增大时,其体积缩小,密度增大,这种性质称为这种性质称为流体的压缩性流体的压缩性流体的压缩性流体的压缩性。流体因温度升高使原有的体。流体因温度升高使原有的体积增大,密度减小的性质称为积增大,密度减小的性质称为流体的热膨胀性流体的热膨胀性流体的热膨胀性流体的热膨胀性。n n 液体分子之间的间隙很小,在很大的外力作用下,其体液体分子之间的间隙很小,在很大的外力作用下,其体积只有极微小的变形,一般计算时可看成是不可压缩流体
6、。积只有极微小的变形,一般计算时可看成是不可压缩流体。气体分子之间的间隙大,分子之间的引力很小,气体的体积气体分子之间的间隙大,分子之间的引力很小,气体的体积随压强和温度的变化是非常明显的,故称为可压缩流体。随压强和温度的变化是非常明显的,故称为可压缩流体。第7页,本讲稿共27页三三.流体的压缩性和膨胀性流体的压缩性和膨胀性n 【特别提示特别提示特别提示特别提示】n 水的热膨胀性比较特殊,当水温在水的热膨胀性比较特殊,当水温在4 4以下时,水的体以下时,水的体积随温度的降低而增大,密度和容重相应减小,因此在北方积随温度的降低而增大,密度和容重相应减小,因此在北方冬季水暖管道试压后,就及时将水放
7、掉,以免因水冻结、体冬季水暖管道试压后,就及时将水放掉,以免因水冻结、体积膨胀而使管道和散热器损坏。采暖系统因其温度变化较大,积膨胀而使管道和散热器损坏。采暖系统因其温度变化较大,系统中水的体积也有一定的变化,必须充分考虑并解决。系统中水的体积也有一定的变化,必须充分考虑并解决。n 但是在气体速度较低时,流动过程中压强和温度变但是在气体速度较低时,流动过程中压强和温度变化较小时,实际工程中可看作是不可压缩流体,不考虑化较小时,实际工程中可看作是不可压缩流体,不考虑空气的压缩性和热膨胀性。空气的压缩性和热膨胀性。第8页,本讲稿共27页n n 流体运动时,由于内摩擦力的作用,使流体具有抵抗流体运动
8、时,由于内摩擦力的作用,使流体具有抵抗相对变形(运动)的性质,称为流体的相对变形(运动)的性质,称为流体的黏性黏性黏性黏性。n 流体沿管道直径方向分成很多流层,各层的流速不同,流体沿管道直径方向分成很多流层,各层的流速不同,管轴心的流速最大,向着管壁的方向逐渐减小,直至管壁管轴心的流速最大,向着管壁的方向逐渐减小,直至管壁处的流速最小,几乎为零,流速按某种曲线规律连续变化。处的流速最小,几乎为零,流速按某种曲线规律连续变化。n 流速之所以有此分布规律,流速之所以有此分布规律,正是由于相邻两流层的接触正是由于相邻两流层的接触面上产生了阻碍流层相对运动的内摩擦力,或称黏性力,面上产生了阻碍流层相对
9、运动的内摩擦力,或称黏性力,这是流体的黏性显示出来的结果这是流体的黏性显示出来的结果四四.流体的黏性流体的黏性第9页,本讲稿共27页n 流体黏性的大小,与流体种类有关,同时与流体流体黏性的大小,与流体种类有关,同时与流体的温度和所受压力有关,受温度影响大,受压力影响的温度和所受压力有关,受温度影响大,受压力影响小。实验证明,水的黏性随温度的增高而减小,而空小。实验证明,水的黏性随温度的增高而减小,而空气的黏性却随温度的增高而增大。气的黏性却随温度的增高而增大。n例如:花生油例如:花生油n 夏季扇扇子。夏季扇扇子。流体在管道中某一断面的流速分布如图所示。流体在管道中某一断面的流速分布如图所示。第
10、10页,本讲稿共27页1-21-2流体静力学基础流体静力学基础n一一.流体静压强平衡方程流体静压强平衡方程n二二.流体静压强的表示方法和度量单位流体静压强的表示方法和度量单位第11页,本讲稿共27页一一.流体静压强平衡方程流体静压强平衡方程n n 1.1.1.1.流体静压强的概念流体静压强的概念流体静压强的概念流体静压强的概念n 处于相对静止状态下的流体,由于本身的重力或其它外处于相对静止状态下的流体,由于本身的重力或其它外力的作用,在流体内部及液体与容器壁面之间存在着垂直于力的作用,在流体内部及液体与容器壁面之间存在着垂直于接触面的作用力,这种作用力称为静压力。接触面的作用力,这种作用力称为
11、静压力。单位面积上流体单位面积上流体单位面积上流体单位面积上流体的静压力称为流体的静压强。以符号的静压力称为流体的静压强。以符号的静压力称为流体的静压强。以符号的静压力称为流体的静压强。以符号p p p p表示,单位为表示,单位为表示,单位为表示,单位为N/mN/mN/mN/m2 2 2 2。第12页,本讲稿共27页 2.2.2.2.流体静压强的分布规律流体静压强的分布规律流体静压强的分布规律流体静压强的分布规律 假如一容器内装有密度为假如一容器内装有密度为的的液体,液体可认为是不可压缩流液体,液体可认为是不可压缩流体,其密度不随压力变化。在静体,其密度不随压力变化。在静止的液体中取一垂直小圆
12、柱作为止的液体中取一垂直小圆柱作为隔离体,研究其底面点的静压强,隔离体,研究其底面点的静压强,如图所示如图所示一一.流体静压强平衡方程流体静压强平衡方程第13页,本讲稿共27页 对隔离体进行受力分析对隔离体进行受力分析:则其轴向的作用力则其轴向的作用力 P P1 1=p=p1 1A A,垂直向下,垂直向下 P P2 2=p=p2 2A A,垂直向上,垂直向上 G=ghA=hAG=ghA=hA,垂直向下,垂直向下 根据隔离体静止状态的平衡条件,根据隔离体静止状态的平衡条件,令方向向上为正,向下为负,则可得圆柱令方向向上为正,向下为负,则可得圆柱体的轴向力的平衡方程,即体的轴向力的平衡方程,即 P
13、 P2 2-P-P1 1-G=0-G=0 p p2 2A-pA-p1 1A-hA=0A-hA=0 p p p p2 2 2 2=p=p=p=p1 1 1 1+h+h+h+h一一.流体静压强平衡方程流体静压强平衡方程第14页,本讲稿共27页 当液柱上表面设在水平面时,当液柱上表面设在水平面时,上表面压强即为液体表上表面压强即为液体表面面p p0 0,下表面压强即为液体中任一点的压强下表面压强即为液体中任一点的压强p p,则平衡方程为则平衡方程为:p=pp=p0 0+h+h 式中:式中:pp静止流体中任一点的压强,静止流体中任一点的压强,N/mN/m2 2;P P0 0液体表面压强,液体表面压强,
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