第二讲-第一章-建筑给排水.pptVIP

第一章 建筑给排水 1 流体动力学的基本知识 2 建筑给水系统 3 建筑排水系统 1.质量密度和重力密度 2.流体的黏滞性 3.流体的压缩性和热胀性 1 流体动力学的基本知识 1.1　流体的主要力学性质 1.2　描述流体运动的几个有关概念 1.3　流体运动的分类 1.4　恒定流连续性方程 1.5　恒定总流能量方程 1.6　流动阻力和流动损失 1.质量密度和重力密度 在描述固体物质的惯性和重力特性时，通常用物体的质量和重力，而流体因为没有固定的体积，在描述其惯性大小和重力大小时，用单位体积的质量和单位体积的重力来表示，即质量密度(ρ)和重力密度(γ)。 （1）质量密度定义式为： ρ＝M/V(kg/m3) 式中：M——流体的质量(kg)； V ——流体的体积(m3)。 （2）重力密度定义式为 γ＝G/V(N/m3) (1.2) 式中：G——流体的重力(N)； V ——流体的体积(m3)。 由上两式可知流体的重力密度=质量密度×重力加速度 γ＝G/V＝Mg/V＝ρg g——重力加速度，通常为9.8m/s2 2.流体的黏滞性 流体流动时，流体内部各质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力以反抗流体质点间相对运动的性质，称作流体的黏滞性。管段中断面流速分布如图1.1所示。 根据牛顿摩擦定律，可得到流体黏滞力的表达式为 （3）流体粘滞力： T＝μ·A·du/dy 式中：μ——流体的黏滞系数； A ——流层间的接触面积； du/dy ——流速梯度，表示流速沿垂直于流速方向的变化率。 单位面积上的内摩擦力为切应力，以τ表示 （4）切应力： τ＝T/A＝μ·du/dy 3.流体的压缩性和热胀性 小结 （1）在实际工程中，首先我们把流体视作连续介质； （2）其次，在一些问题的研究中，流体可以看做无黏性流体，即忽略流体的黏滞性影响； （3）再次，把流体看做不可压缩流体。 1.2　描述流体运动的几个有关概念 1.流线和迹线 流线是同一时刻连续流体质点的流动方向线；迹线是同一质点在连续时间内的流动轨迹线。流线是为了形象化的描述流体的运动而引入的概念。在实际工程中，我们通常关心的是流体在某一固定断面或固定空间的运动状况，而不关心其来龙去脉 ，因此我们主要来研究流线。 流线可以反映流体流动的一些性质，如图1.2所示。通过流场中的每一个点都可以绘一条流线，所以流线布满整个流场。流线绘出后，流体的流动状况就一目了然。某点的流速方向就是流线在该点的切线方向；流线的疏密可以反映流速的大小，流线越疏，流速越小，流线越密，流速越大；流线不能相交，也不能是折线，只能是一条光滑的曲线或直线。 2.流量 流体流动时，单位时间内通过过流断面的流体体积称为流体的体积流量。一般用Q来表示，单位为m3/s或L/s。流体的流量一般是指体积流量。要计算流量的大小，我们假设流体在管道内流动，任意取出一过流断面，断面上的流速分布如图1.3所示。 Q=vA Q——体积流量 v——平均流速 A——过流断面面积 流体运动有不同的分类方法，下面分别介绍。 1.根据流动的流体的周界与固体壁面的接触情况来划分 (1)压力流 流体在压差作用下流动时，整个流体的周界与固体壁面都接触，流体无自由表面，这种流动称作压力流。如室内给水系统的水在管道中的流动，空调工程中的空气在风管道中的流动，供热工程中热水或蒸汽在管道中的流动等，都是压力流。 压力流有三个特点： 1)流体充满整个管道。 2)不能形成自由表面。 3)流体对管壁有一定的压力。 (2)无压流 无压流又称为重力流，流体流动时，流体的部分周界与固体壁面相接触，另一部分周界与空气相接触，这种流动称作无压流。如室内排水系统中污水在管道中的流动，水渠中的水在水渠里的流动等都是无压流。无压流有两个特点： 1)液体流体没有充满管道，所以在室内排水中引入了充满度的概念，即污水在管道中的深度h与管径D的比值称做管道的充满度，充满度的大小在排水系统设计中是很重要的参数。 2)液体流体在管道或水渠中能够形成自由表面。 压力流和无压流的图解如图(a)～(c)所示。 2.根据流体流动时压力、流速等运动要素随时间是否变化来划分 (1)恒定流 要定义恒定流和非恒定流的概念，我们以打开水龙头的过程为例：打开之前，水处于静止状态，称为静止平衡，打开后的短暂时间内，水从喷口流出，流速从零迅速增加到某一流速，在这个过程中，流速时刻在发生变化，称为运动的不平衡状态，当达到某一流速后，即维持不变，此时称为运动的平衡状态。处于运动平衡状态的流体，各点的流速不随时间变化，由流速决定的压强、黏性力和惯性力也不随时间变化，这种流动称为恒定流。 (2)非恒定流 处于运动不