建筑设备概论 白莉 第一章 基 础 知 识新.ppt

建筑环境与设备概论 吉林建筑大学 第一章 基 础 知 识 一、 流体的主要物理性质 （一）密度和容重 （二）流体的粘滞性 （三）流体的压缩性和热胀性 流体力学就是研究流体平衡和运动的力学规律及其应用的科学。 （一）密度和容重 流体和固体一样，也具有质量。对于均质流体，单位体积的质量称为流体 的密度，用表示，即： 流体的密度随外界压力和温度的变化而变化，例如水在标准大气压和4℃ 时，其kg/m3。 （二）流体的粘滞性 如图1-1所示，取流速方向的座标为u，垂 直流速方向的座标为n，若令水流中某一流层 的速度为u，则与其相邻流层的流速为u+du， du为相邻两流层的速度增值。令流层厚度为dn， 沿垂直流速方向单位长度的流速增值，叫做流 速梯度。由于流体各流层的流速不同，相邻流 层间有相对运动，便在接触面上产生一种相互 作用的剪切力，这个力叫做流体的内摩擦力， 或称粘滞力。流体在粘滞力的作用下，具有抵抗流体的相对运动（或变形）的能 力，称为流体的粘滞性。 对于静止流体，由于各流层间没有相对运动，粘滞性不显示。 流体粘滞性的大小，可用粘度表示。除动力粘度μ外，常用运动粘度 ，单位为m2／s。受温度影响大，受压力影响小。流体的粘滞性对流体运动有很大的影响，因为内摩擦阻力作负功，不断损耗运动流体的能量，从而成为实际工程水力计算中必须考虑的一个重要因素。 （三）流体的压缩性和热胀性 流体压强增大体积缩小的性质，称为流体的压缩性。流体温度升高体积膨胀的性质，称为流体的热胀性。 液体的压缩性和热胀性都很小。在很多工程上可以忽略液体的压缩性和热胀性，因它带来的误差很小。例如，在建筑设备管道液体输送过程中，除水击和热水情况外，一般在计算中均不考虑液体的压缩性和热胀性。 气体具有显著的压缩性和热胀性。对于速度较低(远小于音速)的气体，在流动过程中其压强和温度变化较小，密度可视为常数，这种气体称为不可压缩气体。反之，速度较高(接近或超过音速)的气体，在流动过程中其密度变化较大，密度不能视为常数，这种气体称为可压缩气体。 在建筑设备工程中所接触到的水、气流体，其流速在大多数情况下均较低，因而密度在流动过程中变化较小，密度可视为常数，一般将这种水、气流体，视为易于流动的、具有粘滞性的和不可压缩的流体。 二、流体静压强及 其分布规律 （一）流体静压强及其特征 （二）流体静压强的分布规律 （一）流体静压强及其特征 此铅直小圆柱体处于静止状态，故其轴向力平衡为： 如锅炉，制冷压缩机，水泵和风机等设备中均需测定压强。常用测压仪器有液柱测压计、金属压力表和真空表等。 (1)液柱测压计 测压管：这是一种最简单的液柱测压计，如图1-5所示。A的静压强用水柱 高度表示。如果被测点的压强值较大，则水柱将会很高，观测不便。可以在测 压管中充以容重大的液体，例如水银测压计，见图l-6。文丘里流量计是一种常 用的测量流体流量的仪器，它装置在管路中，是一段管径先收缩后扩大的短 管，将流量计收缩前的A点和收缩喉部的B点分别与水银比压计的两端连通。当 管中水从A向B通过时，因A、B两点的压强不等，在水银比压计上将出现某一水 银柱高差。 （2）金属压力表、真空表 压力表的种类很多，常用的为弹簧压力表，构造如图1-8所示。表内有一根 下端开口上端封闭的镰刀形青铜管，开口端与测点相接，封闭端外有细链条与 齿轮连接。测压时，青铜管在流体压力作用下发生伸张，从而牵动齿轮旋转， 齿轮上的指针便把压强的大小在表盘上指示出来。 三、恒定流的连续性方程 （一）流体运动的基本概念 （二）恒定流的连续性方程 1．压力流与无压流 （1）压力流。流体在压差作用下流动时，流体整个周界都和固体壁相接触，没有自由表面，如供热工程中输送的汽、水带热体的管流，风道中的气流，给水工程中输送的水流等都是压力流。 （2）无压流。液体在重力作用下流动时，液体的部分周界与固体壁相接触，部分周界与气体相接触，形成自由表面，如天然河流、明渠流等一般都是无压流动。 2．恒定流与非恒定流 （1）恒定流。流场中各空间点的运动要 素（速度、压强、密度等）皆不随时间 变化的流动称为恒定流动。如图（a)所示。 （2）非恒定流。流场中各空间点的运动要素（速度、压强、密度等）皆随时间变化而变动的流动称为非恒定流。水箱出流时如果水箱内水位H发生变化，就是非恒定流，如图 (b)所示。 3．流线与迹线 （1）流线。流体运动时，在流速场中画出某时刻的这样的一条空间曲线，它上面所有流体质点在该时刻的流速矢量都与这条曲线相切，这条曲线就称为该时刻的一条流线 。 （2）迹线。流体质点在