流体力学及泵与风机 04 设备 主要内容 流体与流体机械 流体力学基础 泵与风机的性能 流动阻力及管路特性曲线 泵与风机的运行与调节 管路系统设计与配置 1. 流体与流体机械 学习引导 本章介绍流体、流体机械、流体性质及几种主要流体机械的结构。对流体机械在空调制冷系统中的应用也将通过实践环节进行介绍。 本章重点 （1）流体的主要特征、流体机械的作用 （2）流体的主要物理性质 （3）流体机械的分类 （4）离心式泵与风机的运行原理和组成结构 （5）轴流式泵与风机的运行原理和组成结构 （6）泵与风机在制冷系统中的应用 back 本章难点 （1）绝对压力、表压力和真空度的关系，以及压力单位的换算。 （2）对流体粘滞性的认识有一定难度。粘滞性表现为阻碍流体流动 的趋势，通过流层间的速度分布图会有较为直观的理解。而粘度是由 内摩擦力的数学表达式定义的，该定义式涉及速度梯度的概念。速度、速度梯度和内摩擦力都具有方向性。 （3）表面张力和毛细管现象的理解是另一个难点。表面张力使液体靠近壁面的液面弯曲，表明张力也就集中在曲面部分，大小用接触周边曲线的线性长度与表面张力系数的乘积表示，而方向沿曲面切线指向液面的弯曲方向。 （4）流体机械，特别是离心式和轴流式泵与风机的各个组成结构的功能和原理的理解有一定难度，因为各个部分都是按照一定的流体力学原理和功能要求设计的，且与材料力学等有密切的联系。这些原理 性内容在后续章节中会具体讲述，所以本章只要了解即可。 概述－几个基本概念 流体： 通俗的讲－能够流动的物质（液体和气体）。 力学术语－在任何微小剪切力作用下都能够连续变形的物质。 流体力学： 研究流体运动规律，并运用这些规律解决工程实际问题的学科。 流体机械： 输送流体的机械和利用流体的能量作功的机械。如：泵与风机 1.1 流体的物理性质 流体的物理性质包括：密度、比体积、压力、压缩性、热胀性、粘滞性、表面张力特性。 1.1.1压力 （1）压力定义 流体垂直作用于单位面积上的力称为流体的静压力，简称压力P（Pa）。其表达式： （2）压力的单位 国际单位制中，压力的单位为Pa。 1N/m2、kPa、MPa 工程实际中，还会用到其他单位制的压力单位，如： bar、atm、at、mmH2O、mmHg 注意：各单位之间的换算关系。 （3）压力的分类 绝对压力：p（工质的真实压力） 相对压力：表压力pe、真空度pv（用压力计测得的工质计示压力） 绝对压力＞当地大气压力时 p=pb+pe 绝对压力＜当地大气压力时 p=pb-pe 1.1.2密度和体积 （1）密度 流体的密度指单位体积流体的质量，即为ρ（kg/m3）。 其表达式为： （2）气体的压缩性和热胀性 压力和温度的改变对气体密度的影响很大，因此气体具有十分显著的压缩性和热胀性。在压力不很高、温度不太低的条件下，气体的压缩性和热胀性可用理想气体状态方程来描述，即： 1.1.4粘度 流体阻碍流层间相对运动的性质称为粘滞性。 粘度可分为：动力粘度η、运动粘度ν ν ＝ η/ρ 牛顿内摩擦定律： 1.1.5表面张力特性 表面张力： 自由液面附近的液体分子，来自液体内部的吸引力大于来自气体分子 的吸引力，力的不平衡对界面液体表面造成微小的作用，将液体表层 的分子拉向液体内部，使液面有收缩到最小的趋势。这种因吸引力不平衡所造成的，作用在自由液面的力称为表面张力。 表面张力系数： 液体自由表面与其他介质相交曲线上单位线性长度上所承受的作用力，记为σ（N/m）。 毛细管现象： 细管插入湿润液体或不湿润液体中，液体沿管壁上升或下降的现象都称为毛细管现象，所用细管称为毛细管。 毛细管现象是表面张力造成的，通过简单的推导可以计算毛细管中液体上升或下降的高度。水在毛细管中上升的高度为h时，液柱的重量为пr2hρg，方向垂直向下。液体表面张力为2пr σ，方向沿曲线切向方向斜指向上。若切线与垂直线的夹角为α，则液柱的高度表达式为： 1.2流体机械分类和结构 1.2.1流体机械的分类 按工作介质分类： 液体机械和气体机械两大类。液体机械最常见的是泵，气体机械最常见的有通风机和鼓风机。 按工作原理分类： 叶轮式、容积式以及其他如射流泵等三大类。 1.2.2叶轮式泵与风机的结构与运行管理 叶轮式