,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,空气流动的流体力学原理,主要内容：,空气的性质,空气管流的速度和风量,空气管流的静压、动压和全压,空气管流的流动阻力和能量损失,空气流动的流体力学原理主要内容：,1,1 空气的性质,一、空气及其组成,1.空气是一种物质。,2.空气的组成：3部分,a、干洁空气；,b、水汽；,c、悬浮微粒。（固态微粒、液态微粒）,-空气的本底物质(本底浓度)。,1 空气的性质一、空气及其组成,2,1 空气的性质,3.从空气组分是否变化上,a、恒定组分：如氮气、氧气、氩气及稀有气体；,b、可变组分：CO,2,、水汽；,c、不定组分：悬浮微粒。,1 空气的性质,3,1 空气的性质,二、空气的密度和重度,1.密度,单位：kg/m,3,；符号：,如：空气的密度：,a,=1.2,kg/m,3,水的密度：,水,=1000 kg/m,3,2.重度,单位：N/m,3,；符号：,如：空气的重度,a,=11.77 N/m,3,1 空气的性质二、空气的密度和重度,4,1 空气的性质,3、重度和密度的关系：,=,g,4、重度的工程单位制：,kg/m,3,如:,空气的重度,a,=1.2 kg/m,3,1 空气的性质 3、重度和密度的关系：=g,5,1 空气的性质,三、温度和湿度,1、温度,a、摄氏温度,t,（,）,b、绝对温度,T,（,K,）,关系：,T=273+t,（K）,1 空气的性质三、温度和湿度,6,1 空气的性质,2、湿度,空气中水汽的含量称为,空气的湿度,。,a、绝对湿度,单位质量或单位体积空气中所含水汽的质量即,绝对湿度,。,单位：kg/kg或kg/m,3,。,b、相对湿度：,空气中水汽的含量达到在该温度下最大值时的气体状态，称为饱和状态。,1 空气的性质2、湿度,7,1 空气的性质,在一定条件下，空气的含水量趋于其饱和含水量的程度，,称为,相对湿度,。,1 空气的性质,8,1 空气的性质,四、空气的黏滞性,1、现象：,问题：在一倾斜面上分别到上,水,、,油,，谁流的快？,2、黏性定义,流体流动时，在流体内部质点间会产生内摩擦力来阻止,流体的相对运动，这种性质称为黏滞性。,4.黏性的意义,空气的黏滞性是空气流动产生阻力的根本原因。,1 空气的性质四、空气的黏滞性,9,1 空气的性质,五、空气的压缩性和膨胀性,1.压缩性,空气受到压强作用体积缩小、密度增大的特性称为,空气的压缩性,。,2.膨胀性,空气因温度增加而体积增大、密度减小的特性称为,空气的膨胀性,。,1 空气的性质五、空气的压缩性和膨胀性,10,1 空气的性质,式中,p空气的绝对压强，N/m,2,；,空气的密度，kg/m,3,；,R气体常数，对于空气R=287Nm/kgK；,T绝对温度，T=273+t，K；,t空气的摄氏温度，。,3.变化规律：理想气体状态方程,1 空气的性质式中 3.变化规律：理想气体状态方程,11,1 空气的性质,4.空气密度和重度的计算表达式,空气密度：,空气重度：,1 空气的性质4.空气密度和重度的计算表达式空气密度：空,12,1 空气的性质,5.可压缩空气和不可压缩空气,空气的压缩性和膨胀性常用,重度,或,密度,是否变化来反映。,影响空气重度的因素：,温度；,压强,可压缩空气：,重度数值变化，具有可压缩性和膨胀性,不可压缩空气：,重度数值,不,变化，属于不可压缩空气，,具有液体一样的性质。,1 空气的性质5.可压缩空气和不可压缩空气,13,1 空气的性质,6.通风工程上的标准空气,温度20,，,绝对压强760mmHg,，,相对湿度50%,的空气定义为,通风工程上的标准空气,：,重度,a,=11.77N/m,3,密度,a,=1.2kg/m,3,1 空气的性质6.通风工程上的标准空气,14,1 空气的性质,六、空气的压强,1.压强的表示方法,（1）绝对压强,以毫无一点空气存在的绝对真空为基准计算的压强。,（2）相对压强,以当地大气压为基准计算的压强。,1 空气的性质 六、空气的压强,15,1 空气的性质,绝对压强、相对压强、大气压之间的关系：,相对压强=绝对压强-大气压,1 空气的性质,16,绝对压强、相对压强和大气压之间的关系：图1-1,绝对压强、相对压强和大气压之间的关系：图1-1,17,1 空气的性质,2.压强的单位,（1）定义单位,N/m,2,即压强的,国际单位制,。N/m,2,简称帕，符号：Pa。,1 N/m,2,=1 Pa,kg/m,2,此单位即压强的,工程单位制,1 kg/m,2,=9.81Pa,1 空气的性质2.压强的单位,18,1 空气的性质,（2）液柱高度,毫米汞柱（,mmHg,）,毫米水柱（,mmH,2,O,）,1 mmHg=13.6 mmH,2,O,1mmH,2,O=1 kg/m,2,1 空气的性质（2）液柱高度,19,1 空气的性质,（3）大气压,物理大气压（atm）,工程大气压（at.）,1atm=760mmHg=10336 mmH,2,O=10336 kg/m,2,1at.=10000mmH,2,O=1kg/cm,2,=9.8110,4,Pa,=736 mmHg,1 空气的性质（3）大气压,20,1 空气的性质,其他常用的压强单位及单位换算关系：,1兆帕（mPa）=10,6,Pa,1千帕（KPa）=1000 Pa,1巴（bar）=10,5,Pa,1托（Tor）=1 mmHg=133.322 Pa,1 空气的性质其他常用的压强单位及单位换算关系：,21,1 空气的性质,例,通风管道某断面上空气的压强为-100mmHg，空气温度,20，当地大气压为760mmHg。求该断面空气的重度。,解：,因为：相对压强=绝对压强-大气压，,所以，-100mmHg的绝对压强为：（760-100）mmHg。,（N/m,3,）,1 空气的性质 例 通风管道某断面上空气的压强为-10,22,2 空气管流的速度和风量,一、空气的流动,空气流动原因：,力是改变物体运动状态的原因。由于气体压强的不平衡，因而引起了空气的流动。,1.管流,空气在管道中的流动，简称为管流。,2 空气管流的速度和风量一、空气的流动,23,2空气管流的速度和风量,2.射流,（出风口气流）,空气以一定的速度从管道端头、容器或管道上的条缝、孔口等处流出，在空气中沿气流运动方向形成一股气流，这股气流称为通风射流,。,3.汇流,(进风口气流),空气由管道进口吸入时，进风口附近的空气流形成汇流。,2空气管流的速度和风量2.射流（出风口气流）,24,2,空气管流的速度和风量,二、流量和平均流速,1.流量,单位时间内通过某有效断面的流体量称为流量。,对于空气就是风量。,表示方式：,a.体积流量（,Q,）：m,3,/s,b.质量流量（,M,）：kg/s,2 空气管流的速度和风量 二、流量和平均流速,25,2,空气管流的速度和风量,关系：,（kg/s）,（m,3,/s）,2 空气管流的速度和风量关系：（kg/s）（m3/s,26,2,空气管流的速度和风量,2.平均流速,平均流速,是描述管道中空气流速的一个特征值。,2 空气管流的速度和风量 2.平均流速,27,2,空气管流的速度和风量,以,平均流速,V,流过某有效断面的,流体量,Q,：,式中,Q,管道某断面的体积流量，m,3,/s；,V有效断面的平均流速,m/s；,A,有效断面的断面面积,m,2,。,2 空气管流的速度和风量以平均流速V 流过某有效断面的流体,28,2,空气管流的速度和风量,平均流速V的计算：,式中,Q,管道某断面的体积流量；,V有效断面的平均流速；,A,有效断面的断面面积,。,2 空气管流的速度和风量平均流速V的计算：式中,29,2,空气管流的速度和风量,平均速度V,和管道内,最大气流速度U,max,的关系,：,2 空气管流的速度和风量 平均速度V和管道内最大气流速度U,30,2,空气管流的速度和风量,三、连续方程,1.通风管道上，任意两断面：1-1断面。2-2断面。,空气由,1断面,流到,2断面,速度,如何变化？,2 空气管流的速度和风量三、连续方程,31,2,空气管流的速度和风量,2.从1-1断面流进的空气质量流量M,1,：,M,1,=Q,1,1,=A,1,V,1,1,从2-2断面流出的空气质量流量M,2,：,M,2,=Q,2,2,=A,2,V,2,2,2 空气管流的速度和风量2.从1-1断面流进的空气质量流量,32,2,空气管流的速度和风量,3.根据质量守恒定律：,M,1,=M,2,所以有：,A,1,V,1,1,=A,2,V,2,2,可压缩空气,的连续方程。,2 空气管流的速度和风量 A1V11=A2V2,33,2,空气管流的速度和风量,对于不可压缩空气，密度=常数，则,A,1,V,1,=A,2,V,2,不可压缩空气,的连续方程。,2 空气管流的速度和风量,34,2,空气管流的速度和风量,不可压缩空气的连续方程可变为：,上式表明：,平均流速与断面面积成反比。,即,断面积大处流速小，断面积小处流速大。,A,1,V,1,=A,2,V,2,2 空气管流的速度和风量 不可压缩空气的连续方程可变为：,35,2,空气管流的速度和风量,2 空气管流的速度和风量,36,2,空气管流的速度和风量,例,某锥形风管，大端直径为D,1,=200mm，气流速度V,1,=10m/s，小端直径为D,2,=160mm。计算风速V,2,和管道风量Q,1,（m,3,/s）。,解：,因为,2 空气管流的速度和风量例 某锥形风管，大端直径为D1=,37,2,空气管流的速度和风量,Q=AV,Q,1,=A,1,V,1,=0.31（m,3,/s）,（m/s）,2 空气管流的速度和风量 Q=AV（m/s）,38,