流体工热习题解答云和明流体力学知识总结回顾p流体的物理性质（密度、容重、粘性、压缩 性和热胀性、毛细特性及表面张力 p流体力学研究的三个模型（连续介质模型、 理想流体模型、压缩和不可压缩模型 p流体静力学压强的两个特性、压强的表示方 法及单位、平面和曲面受液体的总压力、液体 匀加速和等角速度旋转时压强分布规律作用在流体微元上的力流场场中的分布力表面力切向应应力 重力场场： 重力势势：法向应应力p 单单位质质量流体体积积力重力、惯惯性力单单位体积积流体电电磁力B3.6.2 压压强计计算方法与单单位 2.压压强单单位标标准大气压压atm(标标准国际际大气模型)液柱高：国际单际单 位制（SI）：帕斯卡Pa毫米汞柱mmHg（血压计压计 ）米汞柱mH2O （水头头高）B3.6 压压强场场 B3.6.2 压压强计计算方法与单单位1. 压压强计计算方 法习惯习惯 上压压强基准真空度 完全真空绝对压绝对压 强表压压强 大气压压强B1. 流体及其物理性质质 B1.5 流体模型分类类流体模型按粘性分类类无粘性流体粘性流体牛顿顿流体非牛顿顿流体按可压缩压缩 性分类类可压缩压缩 流 体不可压缩压缩 流 体其他分类类完全气体正压压流体斜压压流体均质质流体等熵熵流体恒温流体C1 流体的平衡C1.1 引言压压强分布总压总压 力固壁受力分析浮体稳稳定性平衡的条件任 务务液压压系统统原理压压力仪仪器设计设计浮体稳稳定性分析C1 流体的平衡应应 用流体静力学相对对平衡液缸,水坝坝,闸门闸门 等水压压机,油压压系统统 等 比重计计,测测高仪仪,分离器等舰舰船,浮吊,气艇等1-7 一 底 面 积 为45x45cm2 ， 高 为 1cm 的 木 块， 质 量 为5kg ， 沿 涂 有 润 滑 油 的 斜 面 向 下 作 等 速 运 动， 木 块 运 动 速 u=1m/s ， 油 层 厚 度1mm ， 斜 坡 角 (见 图 示)， 求 油 的动力 粘 度 。18一个圆锥体绕其铅直中心轴等速旋转，锥体与固定壁的间距为1mm，全 部为润滑油充满，0.1Pa.s ，当旋转角速度16s1，锥体底部半径R 0.3m,高H0.5m时，求：作用于圆锥的阻力矩。解： 取微元体微元面积：切应力：阻力：阻力矩：对闸板上端点取矩 ：A作业解答 229如图， ，上部油深h1m，下部水深h12m， 求：单位宽度上液体的静压力及其作用点。 解 ：作用点：合力2-37解题要点：曲面为如图所示 曲面受到的压力分解为水平分力和 竖直分力 （1）水平分力 （2）竖直分力竖直分力关键是压力体的计算如图所示分别对曲线1的压力体1和曲线2 的压力体2分别计算，然后合成求解！2-40解题思路：1.根据题意，分析水平 分力为零 2.竖直分力如图所示，分别画出压力体 合成，然后在求解；其中压力体1为 实压力体，压力体2为虚压力体 3.进一步可推断，锥形体上表面距离 水面的深度不同，其可能上浮， （下沉，静止）但此题同为静止工程热力学知识总结回顾p工程热力学的基本概念p热力学第一定律p气体及蒸汽的性质全书主要内容第一章 基本概念第二章 第一定律第四章 理想气体的热力过程第五章 理想气体的热力过程第三章 气体和蒸气的性质第六章 实际气体性质及 热力学一般关系式第十二章 理想气体混合物及湿空气第七章 气体和蒸气的流动第八章 压气机的热力过程第九章 理想气体混合物及湿空气第十一章 制冷循环第十章 蒸汽动力装置循环热力学基本概念和基本理论工质性质基本热力过程以及应用学习方法1. 把握线索（大量的基本概念贯穿于整个工程热力学的前前后后，抽象且相互联系，必须掌握好）；2. 学会抽象简化的研究方法（基本定律、基本关系式是解决问题的基础，必须掌握并能灵活运用）；3. 重视习题和实验等（理解是基础，方法是关键，熟能生巧)。*24第一章基本概念o热力系统：人为地分割出来作为热力学分析对象的有限物质系 统。o外界：系统周围物质的统称。o边界(界面)：热力系与外界的分界面。界面可以是真实，也可以是虚拟的；可以是固定，也可以是变 化（运动）的。o闭口系统:与外界无物质交换，又称控制质量。o开口系统:与外界有物质交换，又称控制体积。o绝热系统:与外界无热量交换。o孤立系统:与外界无能量交换又无物质交换。可以理解成闭口+ 绝热，但是实际上孤立系统是不存在的。*25各章基本知识点灵活掌握：按具体分析需要划分系 统第一章基本概念o状态：把系统中某一瞬间表现的工质热力性质的宏观状况，称 为工质的热力状态，简称状态。 o状态参数：描述工质状态特性的一些宏观物理量称为工质的状 态参数。具有以下特征： 1.状态确定，则状态参数也确定，反之亦然单值函数。 2.状态参数的变化量与路径无关，只与初终态有关点函数。 3.其微元差是全微分。 常用的状态参数：P、T、V、U、H和S;*26各章基本知识点基本状态参数，需要掌握温标转换 压力测量（转换 ） 比体积与密度的转换 。第一章基本概念o *27各章基本知识点系统在不受外界的影响的条件下，如果宏观热 力性质不随时间 而变化，这时 系统的状态称为热力平衡状态，简称平衡状态。系统内部及系统与外界之间的一切不平衡势差（力差、温差、化学势差）消失是系统实现热 力平衡状态的充要条件。平衡与稳定：如果系统是在外界作用下保持状态不变，则不属于平衡状态，如稳态导热 。稳定不一定平衡，但平衡一定稳定。平衡与均匀：侧重点不一样，平衡强调时间 上稳定不变，均匀强调空间各点的参数值相同。平衡不一定均匀，单相平衡态则 一定均匀。第一章基本概念o *28各章基本知识点状态方程：基本状态参数（p,v,T)之间服从的关系式。对简单 可压缩 系统，热功转换 中只存在容积变 化功。某一个状态参数可以由另外两个参数确定。状态参数坐标图 ：1v1Opvp12p2v2压容图sOTs22T21T1s1温熵图第一章基本概念oo 准平衡过程和准平衡过程和可逆过程可逆过程。 oo 可逆可逆准平衡过程无摩擦和其它任何损耗 oo 只有准平衡过程才能在坐标图中用连续的曲线只有准平衡过程才能在坐标图中用连续的曲线 表示。表示。oo 功和热是过程量功和热是过程量，其在状态参数坐标图上的，其在状态参数坐标图上的 表示。表示。*29各章基本知识点sT1s1T 12s2T2vp1v1p12v2p2第一章基本概念 o 循环定义：工质从某一状态经过一连串的状态 变化过程，又回复到原来状态。即为封闭的热 力过程。 o 根据过程进行的方向，又可分为正循环（热机 循环）和逆循环（制冷循环）。 o *30各章基本知识点经济性指标=得到的收益花费的代价第一章 基本概念汇总 热力系 平衡态 准静态、可逆 过程量、状态量、状态参数 功、热量、熵 p-V图、T-S图 循环、评价指标第一章 讨论课 Discussion 热力系种类：闭口系、开口系、绝热系、孤 立系热力系的选取取决于研究目的和方法 ，具有随意性，选取不当将不便于分析 。一旦取定系统，沿边界寻找相互作用 。刚刚性绝热绝热 系统统，B侧设侧设 有电热丝电热丝红线红线 内闭闭口绝热绝热 系黄线线内不包含电热丝电热丝闭闭口系黄线线内包含电热丝电热丝闭闭口绝热绝热 系兰线兰线 内孤立系例1：绝热刚性容器向气缸充气试分别选取闭口系和开口系，画出充气前后边界， 标明功和热的方向。(1)以容器内原有气体为系统闭口系 功量：气体对活塞作功WWQ热量：气体通过活塞从外界吸热Q(当 初始温度一样时）u 可逆过过程与准静态过态过 程的区别别和联联系可逆过程一定是准静态过程准静态过程不一定是可逆过程可逆过程准静态过程无耗散可逆过程完全理想，以后均用可逆 过程的概念。准静态过程很少用。自由膨胀过胀过 程刚性，绝热真空 ABB中没有气体，不能取做系统以A中原有气体为系统A中气体非准静态A中气体没有作功没有作功对象后进去的对先进去的 气体作功了吗？o 热力学第一定律是能量守恒与转换定律在热力 学中的应用。确定了热力过程中各种能量在数 量上的相互关系。o 热力学能、总能和焓；容积功、推动功和技术 功；*38各章基本知识点焓=内能+推动功技术功=容积功-流动功(推动功之差)对流动工质(开口系统)，焓表示沿流动方向传递的总能量中，取决于热力状态的那部分能量。第二章热力学第一定律o 闭口系能量平衡方程式：o 注意热力过程的方向和Q、U、W正负的 关系。 o 对循环过程：循环完成后，工质回复原来的 状态，闭口系的热力学能是状态参数，U 0。循环中与外界交换的净热量等于与外 界交换的净功量。*39各章基本知识点o 稳定流动开口系统能量方程式：热力学第一定律的第二解析式 o 适合于开口系统的任意过程，及任意工质。*40各章基本知识点vp1v1p12v2p20P1v1P2v2膨胀功w技术功wt*41热力学第一定律的能量方程式在工程上应用很广，但首先要对其不同的形式进行有较为全面的认识：从闭口系推导，与开口系方程形式不同，实质 相 同在闭口、开口系均成立，应用于闭 口系时，不存在推动功p1v1、p2v2 ，轴功wi要变为 膨胀功w，开口、闭口系统；稳定、不稳定 流动；可逆、不可逆过程。o一、动动力机：wi=-h=h1-h2=wt 工质在其中膨胀，其对外输出的净功等于工质进出口焓降 o二、压压气机：wC=-wi=h=h2h1=wt 工质在其中被压缩，外界对其做功全部转变为 工质焓增。 o三、换热换热 器：q=h=h2-h1 工质与外界交换的热量主要用于改变其的焓值。 o四、管道：1/2（cf22cf12）=h1-h2 工质的焓降用于增加其自身动能。 o五、节节流：h1=h2 节流前后工质的焓值保持不变。*42各章基本知识点第二章 热力学第一定律总结o 热力学第二定律的实质 o 热力学第二定律的表达式及使用条 件 o 四种功，及其相互关系 o 焓和熵本质：能量守恒与转换定律=进入系统 的能量离开系统 的能量系统内部储存 能量的变化-热力学第一定律表达式和适用条件任何工质质，任何过过程任何工质质，准静态过态过 程任何工质质，任 何稳稳流过过程或忽略动动、位 能变变化准静态下两个热力学微分关系式 适合于闭口系统和稳流开口系统后续很多式子基于此两式u与 h U, H 广延参数 u, h 比参数 U 系统统本身具有的内部能量H 不是系统统本身具有的能量，开口系中随工质质流动动而携带带的，取决于状态态参数的能量 四种功的关系 准静态态下闭闭口系过过程开口系过过程容积变积变 化功w技术术功wt轴轴功ws推进进功(pv)几种功的关系wwt(pv) c2/2wsgz做功的根源ws技术术功和容 积变积变 化功如 何在图图上表示 ？问题问题因为为气体边边膨胀胀 边边放热热是可能的对对工质质加热热，其温度反而降低， 这这种情况不可能第三章 气体和蒸汽的性质o 理想气体的概念：微观模型宏观解释现实应用o 微观模型：分子是弹性、不具体积的质点，分子间没有作用力。o 宏观解释：实际气体在p0,v时的极限状态，此时分子本身体积远小于其活动空间，内位能可以忽略。o 现实应用：工程中常用的氧气、氮气、空气、燃气等工质，在通常使用的温度、压力下都可作为理想气体处理。*51各章基本知识点第三章 气体和蒸汽的性质o理想气体的状态方程式：*52各章基本知识点气体常数，与状态无关，只与种类有关，J/(kgK) 令 ，则 R 是与理想气体的状态和种类都无关的普适恒量，称为摩尔气体常数（或通用气体常数）。因而有：*53不同物量时状态方程的几种形式物质的量为n(mol)的气体1kg气体 1mol气体质量为m(kg)的气 体R通