空氣的性質(zhì)和流動(dòng)規(guī)律教學(xué)課堂

1、空氣流動(dòng)的流體力學(xué)原理主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：l空氣的性質(zhì)空氣的性質(zhì) l空氣管流的速度和風(fēng)量空氣管流的速度和風(fēng)量l空氣管流的靜壓、動(dòng)壓和全壓空氣管流的靜壓、動(dòng)壓和全壓l空氣管流的流動(dòng)阻力和能量損失空氣管流的流動(dòng)阻力和能量損失 1特選課堂1 1 空氣的性質(zhì)空氣的性質(zhì)一、空氣及其組成一、空氣及其組成 1.1.空氣是一種物質(zhì)?？諝馐且环N物質(zhì)。 2.2.空氣的組成：空氣的組成：3 3部分部分 a、干潔空氣； b、水汽； c、懸浮微粒。（固態(tài)微粒、液態(tài)微粒） -空氣的本底物質(zhì)(本底濃度)。2特選課堂1 1 空氣的性質(zhì)空氣的性質(zhì)3.3.從空氣組分是否變化上從空氣組分是否變化上 a、恒定組分：如氮?dú)狻⒀鯕?、氬?/p>

2、及稀有氣體； b、可變組分：co2、水汽； c、不定組分：懸浮微粒。3特選課堂1 1 空氣的性質(zhì)空氣的性質(zhì)二、空氣的密度和重度二、空氣的密度和重度1.1.密度密度 單位：?jiǎn)挝唬簁g/mkg/m3 3；符號(hào)：；符號(hào)： 如：空氣的密度：如：空氣的密度： a=1.2 kg/mkg/m3 3 水的密度：水的密度： 水水=1000 kg/m=1000 kg/m3 32.2.重度重度 單位：?jiǎn)挝唬簄/mn/m3 3；符號(hào)：；符號(hào)： 如：空氣的重度如：空氣的重度 a a=11.77 n/m=11.77 n/m3 34特選課堂 1 1 空氣的性質(zhì)空氣的性質(zhì) 3 3、重度和密度的關(guān)系：、重度和密度的關(guān)系： =

3、g 4 4、重度的工程單位制：、重度的工程單位制： kg/mkg/m3 3 如如: :空氣的重度空氣的重度 a a=1.2 kg/m=1.2 kg/m3 35特選課堂1 1 空氣的性質(zhì)空氣的性質(zhì)三、溫度和濕度三、溫度和濕度1 1、溫度、溫度 a、攝氏溫度、攝氏溫度t （） b、絕對(duì)溫度、絕對(duì)溫度t （k k） 關(guān)系：關(guān)系：t=273+ t （k k）6特選課堂1 1 空氣的性質(zhì)空氣的性質(zhì)2 2、濕度、濕度 空氣中水汽的含量稱(chēng)為空氣中水汽的含量稱(chēng)為空氣的濕度空氣的濕度。 a a、絕對(duì)濕度、絕對(duì)濕度 單位質(zhì)量或單位體積空氣中所含水汽的質(zhì)量即單位質(zhì)量或單位體積空氣中所含水汽的質(zhì)量即絕對(duì)濕度絕對(duì)濕度。

4、 單位：?jiǎn)挝唬簁g/kgkg/kg或或kg/mkg/m3 3。 b b、相對(duì)濕度：、相對(duì)濕度： 空氣中水汽的含量達(dá)到在該溫度下最大值時(shí)的氣體狀態(tài)，空氣中水汽的含量達(dá)到在該溫度下最大值時(shí)的氣體狀態(tài)，稱(chēng)為飽和狀態(tài)。稱(chēng)為飽和狀態(tài)。 7特選課堂1 1 空氣的性質(zhì)空氣的性質(zhì) 在一定條件下，空氣的含水量趨于其飽和含水量的程度，在一定條件下，空氣的含水量趨于其飽和含水量的程度，稱(chēng)為稱(chēng)為相對(duì)濕度相對(duì)濕度。 8特選課堂1 1 空氣的性質(zhì)空氣的性質(zhì)四、空氣的黏滯性四、空氣的黏滯性1 1、現(xiàn)象：、現(xiàn)象： 問(wèn)題：在一傾斜面上分別到上問(wèn)題：在一傾斜面上分別到上水水、油油，誰(shuí)流的快？，誰(shuí)流的快？2 2、黏性定義、黏性定義

5、 流體流動(dòng)時(shí)，在流體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間會(huì)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力來(lái)阻流體流動(dòng)時(shí)，在流體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間會(huì)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力來(lái)阻止止 流體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種性質(zhì)稱(chēng)為黏滯性。流體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種性質(zhì)稱(chēng)為黏滯性。4.4.黏性的意義黏性的意義l空氣的黏滯性是空氣流動(dòng)產(chǎn)生阻力的根本原因。空氣的黏滯性是空氣流動(dòng)產(chǎn)生阻力的根本原因。9特選課堂1 1 空氣的性質(zhì)空氣的性質(zhì)五、空氣的壓縮性和膨脹性五、空氣的壓縮性和膨脹性1.壓縮性壓縮性 空氣受到壓強(qiáng)作用體積縮小、密度增大的特性空氣受到壓強(qiáng)作用體積縮小、密度增大的特性稱(chēng)為稱(chēng)為空氣的壓縮性空氣的壓縮性。2.膨脹性膨脹性 空氣因溫度增加而體積增大、密度減小的特性空氣因溫度增加而體積增大、密度減小的特

6、性稱(chēng)為稱(chēng)為空氣的膨脹性空氣的膨脹性。10特選課堂1 1 空氣的性質(zhì)空氣的性質(zhì)式中式中 p p空氣的絕對(duì)壓強(qiáng)，空氣的絕對(duì)壓強(qiáng)，n/mn/m2 2； 空氣的密度，空氣的密度，kg/mkg/m3 3； r r氣體常數(shù)，對(duì)于空氣氣體常數(shù)，對(duì)于空氣r=287nr=287nm/kgm/kgk k； t t絕對(duì)溫度，絕對(duì)溫度，t=273+tt=273+t，k k； t t空氣的攝氏溫度，空氣的攝氏溫度，。3.變化規(guī)律：理想氣體狀態(tài)方程變化規(guī)律：理想氣體狀態(tài)方程11特選課堂1 1 空氣的性質(zhì)空氣的性質(zhì)4.空氣密度和重度的計(jì)算表達(dá)式空氣密度和重度的計(jì)算表達(dá)式rtpgrtp空氣密度：空氣密度：空氣重度：空氣重度：

7、12特選課堂1 1 空氣的性質(zhì)空氣的性質(zhì)5.可壓縮空氣和不可壓縮空氣可壓縮空氣和不可壓縮空氣空氣的壓縮性和膨脹性常用重度或密度是否變化來(lái)反映。影響空氣重度的因素：影響空氣重度的因素：溫度；溫度；壓強(qiáng)壓強(qiáng) 可壓縮空氣：可壓縮空氣：重度數(shù)值變化，具有可壓縮性和膨脹性重度數(shù)值變化，具有可壓縮性和膨脹性 不可壓縮空氣：不可壓縮空氣：重度數(shù)值重度數(shù)值不不變化，屬于不可壓縮空氣，變化，屬于不可壓縮空氣， 具有液體一樣的性質(zhì)。具有液體一樣的性質(zhì)。grtp13特選課堂1 1 空氣的性質(zhì)空氣的性質(zhì)6.通風(fēng)工程上的標(biāo)準(zhǔn)空氣通風(fēng)工程上的標(biāo)準(zhǔn)空氣 溫度溫度2020，絕對(duì)壓強(qiáng)絕對(duì)壓強(qiáng)760mmhg760mmhg，相對(duì)濕

8、度相對(duì)濕度50%50%的空氣的空氣定義為定義為通風(fēng)工程上的標(biāo)準(zhǔn)空氣通風(fēng)工程上的標(biāo)準(zhǔn)空氣：l重度重度a a=11.77n/m=11.77n/m3 3l密度密度a a=1.2kg/m=1.2kg/m3 314特選課堂1 1 空氣的性質(zhì)空氣的性質(zhì) 六、空氣的壓強(qiáng)六、空氣的壓強(qiáng) 1.壓強(qiáng)的表示方法壓強(qiáng)的表示方法（1 1）絕對(duì)壓強(qiáng)）絕對(duì)壓強(qiáng) 以毫無(wú)一點(diǎn)空氣存在的絕對(duì)真空為基準(zhǔn)計(jì)以毫無(wú)一點(diǎn)空氣存在的絕對(duì)真空為基準(zhǔn)計(jì)算的壓強(qiáng)。算的壓強(qiáng)。（2 2）相對(duì)壓強(qiáng)）相對(duì)壓強(qiáng) 以當(dāng)?shù)卮髿鈮簽榛鶞?zhǔn)計(jì)算的壓強(qiáng)。以當(dāng)?shù)卮髿鈮簽榛鶞?zhǔn)計(jì)算的壓強(qiáng)。15特選課堂1 1 空氣的性質(zhì)空氣的性質(zhì) 絕對(duì)壓強(qiáng)、相對(duì)壓強(qiáng)、大氣壓之間的關(guān)系：絕對(duì)

9、壓強(qiáng)、相對(duì)壓強(qiáng)、大氣壓之間的關(guān)系： 相對(duì)壓強(qiáng)相對(duì)壓強(qiáng) = = 絕對(duì)壓強(qiáng)絕對(duì)壓強(qiáng) - - 大氣壓大氣壓16特選課堂 絕對(duì)壓強(qiáng)、相對(duì)壓強(qiáng)和大氣壓之間的關(guān)系：圖絕對(duì)壓強(qiáng)、相對(duì)壓強(qiáng)和大氣壓之間的關(guān)系：圖1-11-117特選課堂1 1 空氣的性質(zhì)空氣的性質(zhì)2.壓強(qiáng)的單位壓強(qiáng)的單位（1 1）定義單位）定義單位l n/mn/m2 2 即壓強(qiáng)的即壓強(qiáng)的國(guó)際單位制國(guó)際單位制。n/mn/m2 2簡(jiǎn)稱(chēng)帕，符號(hào)：簡(jiǎn)稱(chēng)帕，符號(hào)：papa。 1 n/m1 n/m2 2=1 pa=1 pal kg/m kg/m2 2 此單位即壓強(qiáng)的此單位即壓強(qiáng)的工程單位制工程單位制 1 kg/m1 kg/m2 2=9.81pa=9.81p

10、a18特選課堂1 1 空氣的性質(zhì)空氣的性質(zhì)（2 2）液柱高度）液柱高度l毫米汞柱（毫米汞柱（mmhg）l毫米水柱（毫米水柱（mmh2o） 1 mmhg=13.6 mmh2o 1mmh2o=1 kg/m219特選課堂1 1 空氣的性質(zhì)空氣的性質(zhì)（3 3）大氣壓）大氣壓 l物理大氣壓（物理大氣壓（atmatm）l工程大氣壓（工程大氣壓（at.at.） 1atm=760mmhg=10336 mmh1atm=760mmhg=10336 mmh2 2o=10336 kg/mo=10336 kg/m2 2 1at.=10000mmh 1at.=10000mmh2 2o=1kg/cmo=1kg/cm2 2=

11、9.81=9.8110104 4papa =736 mmhg =736 mmhg20特選課堂1 1 空氣的性質(zhì)空氣的性質(zhì)其他常用的壓強(qiáng)單位及單位換算關(guān)系：其他常用的壓強(qiáng)單位及單位換算關(guān)系：l 1 1兆帕（兆帕（mpampa）=10=106 6pa pa l 1 1千帕（千帕（kpakpa）=1000 pa=1000 pal 1 1巴（巴（barbar）=10=105 5 papal 1 1托（托（tortor）=1 mmhg=133.322 pa=1 mmhg=133.322 pa21特選課堂1 1 空氣的性質(zhì)空氣的性質(zhì) 例例 通風(fēng)管道某斷面上空氣的壓強(qiáng)為通風(fēng)管道某斷面上空氣的壓強(qiáng)為-100m

12、mhg-100mmhg，空氣溫度，空氣溫度2020，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽椋?dāng)?shù)卮髿鈮簽?60mmhg760mmhg。求該斷面空氣的重度。求該斷面空氣的重度。解：解： 因?yàn)椋合鄬?duì)壓強(qiáng)因?yàn)椋合鄬?duì)壓強(qiáng) = 絕對(duì)壓強(qiáng)絕對(duì)壓強(qiáng) - 大氣壓，大氣壓， 所以，所以，-100mmhg的絕對(duì)壓強(qiáng)為：（的絕對(duì)壓強(qiáng)為：（760-100）mmhg。（n/m3） 22特選課堂2 2 空氣管流的速度和風(fēng)量空氣管流的速度和風(fēng)量一、空氣的流動(dòng)一、空氣的流動(dòng) 空氣流動(dòng)原因：空氣流動(dòng)原因： 力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。由于氣體壓強(qiáng)的不力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。由于氣體壓強(qiáng)的不平衡，因而引起了空氣的流動(dòng)。平衡，因而引起了空氣的流動(dòng)。1.

13、管流管流 空氣在管道中的流動(dòng)，簡(jiǎn)稱(chēng)為管流?？諝庠诠艿乐械牧鲃?dòng)，簡(jiǎn)稱(chēng)為管流。 23特選課堂2 2空氣管流的速度和風(fēng)量空氣管流的速度和風(fēng)量2. 射流射流（出風(fēng)口氣流）（出風(fēng)口氣流） 空氣以一定的速度從管道端頭、容器或管道上的條空氣以一定的速度從管道端頭、容器或管道上的條縫、孔口等處流出，在空氣中沿氣流運(yùn)動(dòng)方向形成一股縫、孔口等處流出，在空氣中沿氣流運(yùn)動(dòng)方向形成一股氣流，這股氣流稱(chēng)為通風(fēng)射流氣流，這股氣流稱(chēng)為通風(fēng)射流。3.匯流匯流 ( (進(jìn)風(fēng)口氣流進(jìn)風(fēng)口氣流) ) 空氣由管道進(jìn)口吸入時(shí)，進(jìn)風(fēng)口附近的空氣流形成空氣由管道進(jìn)口吸入時(shí)，進(jìn)風(fēng)口附近的空氣流形成匯流。匯流。 24特選課堂2 空氣管流的速度和風(fēng)

14、量空氣管流的速度和風(fēng)量 二、流量和平均流速二、流量和平均流速 1.1.流量流量 單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某有效斷面的流體量稱(chēng)為流量。單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某有效斷面的流體量稱(chēng)為流量。對(duì)于空氣就是風(fēng)量。對(duì)于空氣就是風(fēng)量。 表示方式：表示方式： a.a.體積流量（體積流量（q q ）：）：m m3 3/s /s b. b.質(zhì)量流量（質(zhì)量流量（m m ）：）：kg/skg/s25特選課堂2 空氣管流的速度和風(fēng)量空氣管流的速度和風(fēng)量關(guān)系：關(guān)系：qm （kg/skg/s） mq （m m3 3/s/s） 26特選課堂2 空氣管流的速度和風(fēng)量空氣管流的速度和風(fēng)量 2. 2.平均流速平均流速 平均流速平均流速是描述管道中空是

15、描述管道中空氣流速的一個(gè)特征值。氣流速的一個(gè)特征值。00平均速度v截面積a27特選課堂2 空氣管流的速度和風(fēng)量空氣管流的速度和風(fēng)量以以平均流速平均流速v v 流過(guò)某有效斷面的流過(guò)某有效斷面的流體量流體量q q：vaq 00平均速度v截面積a式中式中 q q 管道某斷面的體積流量，管道某斷面的體積流量，m m3 3/s/s；vv有效斷面的平均流速有效斷面的平均流速,m/s,m/s；a a有效斷面的斷面面積有效斷面的斷面面積,m,m2 2。28特選課堂2 空氣管流的速度和風(fēng)量空氣管流的速度和風(fēng)量平均流速平均流速v v的計(jì)算：的計(jì)算：aqv 式中式中 q q 管道某斷面的體積流量；管道某斷面的體積流

16、量；v v有效斷面的平均流速；有效斷面的平均流速；a a有效斷面的斷面面積有效斷面的斷面面積。29特選課堂2 空氣管流的速度和風(fēng)量空氣管流的速度和風(fēng)量 平均速度平均速度v和管道內(nèi)和管道內(nèi)最大氣流速度最大氣流速度umax的關(guān)系的關(guān)系：max9 . 0 uv 30特選課堂2 空氣管流的速度和風(fēng)量空氣管流的速度和風(fēng)量三、連續(xù)方程三、連續(xù)方程1.通風(fēng)管道上，任意兩斷面：通風(fēng)管道上，任意兩斷面： 1-1斷面。斷面。2-2斷面。斷面。 空氣由空氣由1斷面斷面流到流到2斷面斷面速度速度如何變化？如何變化？截面積a1截面積a2空氣密度12空氣密度31特選課堂2 空氣管流的速度和風(fēng)量空氣管流的速度和風(fēng)量2.從從

17、1-1斷面流進(jìn)的空氣質(zhì)量流量斷面流進(jìn)的空氣質(zhì)量流量m1： m1=q11= a1v11 從從2-2斷面流出的空氣質(zhì)量流量斷面流出的空氣質(zhì)量流量m2： m2=q22= a2v2232特選課堂2 空氣管流的速度和風(fēng)量空氣管流的速度和風(fēng)量3.根據(jù)質(zhì)量守恒定律：根據(jù)質(zhì)量守恒定律： m1= m2所以有：所以有： a1v11 = a2v22 可壓縮空氣可壓縮空氣的連續(xù)方程。的連續(xù)方程。33特選課堂2 空氣管流的速度和風(fēng)量空氣管流的速度和風(fēng)量 對(duì)于不可壓縮空氣，密度對(duì)于不可壓縮空氣，密度=常數(shù)，則常數(shù)，則 a1v1 = a2v2 不可壓縮空氣不可壓縮空氣的連續(xù)方程。的連續(xù)方程。34特選課堂2 空氣管流的速度和風(fēng)量空氣管流的速度和風(fēng)量 不可壓縮空氣的連續(xù)方程可變?yōu)椋翰豢蓧嚎s空氣的連續(xù)方程可變?yōu)椋?221aavv上式表明：上式表明：平均流速與斷面面積成反比。平均流速與斷面面積成反比。即即斷面積大處流速小，斷面積小處流速大。斷面積大處流速小，斷面積小處流速大。a1v1 = a2v235特選課堂2 空氣管流的速度和風(fēng)量空氣管流的速度和風(fēng)量24dad則：，對(duì)于圓管道，直徑為1221aavv212221ddvv36特選課堂2 空氣管流的速度和風(fēng)量空氣管流的速度和風(fēng)量例例 某錐形風(fēng)管，大端直徑為某錐形風(fēng)管，大端直徑為