《无机材料热工基础》课件第一章 气体力学基础.pptVIP

解：列出1-1和2-2截面的伯努力方程 由于1-1和2-2截面中心的垂直距离很小，可以认为两处几何压头相等 不考虑压力对气体密度的影响： 吸风管内风速： 输入机械能 1.5 压头损失 压头损失指流体流动时单位质量流体的机械能损失。 ①摩擦阻力损失(h摩)：气体沿管道流动时由于质点间的内摩擦力及与管壁之间的外摩擦而引起的能量损失。 ②局部阻力损失(h局)：当气体流过的管道发生局部变化时，如方向转变、扩张、收缩、设有障碍物等，就在管道的局部变化地区发生气体与管壁的冲击，或因气流方向、速度改变而发生的气体质点之间的冲击，因而造成一部分能量损失。 ①流场、流迹、流线 流场：充满运动流体的空间。 流迹：流场中流体质点在一段时间内运动的轨迹线。 流线：流场中某一瞬间的一条空间曲线，在该线上各点的流体质点所具有的速度方向与曲线在该点的切线方向重合。 ②稳定流动和非稳定流动 稳定（定常）流动：运动要素只随位置改变而与时间无关的流动。 非稳定（非定常）流动：运动要素不仅随位置而变化，而且随时间也在变化的流动。 ③流管、流束 流管：在流场中画一封闭曲线C，经过曲线C的每一点作流线，由这许多流线所围成的管就称为流管。 流束：充满在流管中的运动流体称流束。 微元流束：断面无穷小的流束称微小流束。 总流：无数微元流束的总和称为总流。 ④有效截面、流量、平均流速 有效截面：在流束中与各流线相垂直的横截面。 流量：单位时间内流过管道某有效截面的流体数量称流量，有质量流量qm（kg/h或kg/s）和体积流量qv（m3/h或m3/s），u为流速。 U为微元流束的流速（认为各点相等） 平均流速：流量除以有效截面面积所得的商，v。 在气体流动过程中，经常要把工作状态的流量、流速换算成标准状态下的流量、流速，按照气体定律，其换算关系如下： 例 某硅酸盐窑炉煅烧后产生的烟气量为10万m3/h，该处压强为负100Pa，气温为800℃，经冷却后进入排风机，这时的风压为负1000Pa，气温为200℃，求这时的排风量（不计漏风等影响）。 P1=101325-100=101225Pa T1=273+800=1073K P2=101325-1000=100325Pa T2=273+200=473K V1=1.0×105m3/h 排风量为 ⑤层流、紊流 层流：其质点作有规则的平行运动，各质点互不碰撞，互不混合。 紊流：质点作不规则的杂乱运动，并相互碰撞，产生大大小小的旋涡。 层流 雷诺实验 过渡流 紊流 三种流态 ①层流：流体作有规则的平行流动，质点之间互不干扰混杂。 ②过渡流：质点沿轴向前进时，在垂直于轴向上也有分速度。 ③紊流：质点间相互碰撞相互混杂，运动轨迹错综复杂。 雷诺在1883年首先提出，层流向紊流动转化决定于如下几个量组成的无因次量： Re雷诺准数：无单位 雷诺准数 雷诺准数： v：速度 :特征长度：4×管道流通横截面积/流通截面周长 ρ：密度 μ：动力黏度 Re≤2300 层流; Re≥10000紊流; 1.4.2 气体动力学基本方程 气体运动的特征可用运动要素来描述。（运动速度、加速度、压力与密度等） 气体动力学就是要建立这些运动要素之间的关系。 整个流场中流体的运动参数是空间坐标（x，y，z）和时间τ的函数。 流体中速度 流体中压强 流体中密度 气体动力学基本方程式 ①质量守恒原理——连续性方程 ②牛顿第二定律——动量方程 ③热力学第一定律——能量方程（伯努利方程） ①连续性方程 条件： 流体遵循质量守恒定律； 流体作为连续介质，流动流体连续的充满整个流场。 当研究流体流过流场中任意取定的固定封闭曲面时，流入和流出的流体质量之差等于封闭曲面中流体质量的变化。如果稳定流动时，则流入的质量必等于流出的质量。这些结论以数学形式表达，就是连续性方程。 连续性方程的推导 在流场中取微元六面体，根据质量守恒定律，推出空间流动的连续性方程： 方程适用条件： 可压缩流体，稳定流和非稳定流。 推论1 稳定流动， ，则连续性方程变为： 推论2 若流体为稳定管流，则有 ，可得： 推论3 对于不可压缩流体， ，则有： 这是不可压缩流体一维稳定流动的连续方程例1-1（教材P10） ②动量方程 理想气体运动微分方程 分别为加速度在x、y、z轴上的投影。 对于静止气体， 即可得到气体 平衡微分方程式。 ③伯努