【正文】 在工程實際中流動計算有三種類型：求流速、求壓力、同時求流速和壓力。 絕對壓力為相對壓力與當?shù)卮髿鈮褐停髿鈮毫﹄S高度的增加而減少。 能量方程可以寫成上下游斷面總水頭的形式，即： 2112222211122 ??????? hgvgpzgvgpz?? 31123332111 22 ??????? hgvgpzgvgpz??gvgpz 22???gpz ??P21121 ??? hHH 而測壓管水頭是同一斷面總水頭與流速水頭之差，即： （ 1）穩(wěn)定氣流能量方程 能量方程在流速不高（＜ 68m/s），壓力變化不大時同樣適用于氣體。 其一，流量關系為： 2112222211122 ???????? hgvgpzHgvgpzi ?? 21122222111 22 ???????? hHgvgpzgvgpzo??321 qqq ?? 其二，單位質(zhì)量流體的能量守恒關系仍然存在，只是分別表現(xiàn)為斷面1－ 2和斷面 1－ 3的兩個能量關系式而已。 ? 斷面應取在緩變流部分。 （ 2）穩(wěn)定流能量方程的適用條件 ? 穩(wěn)定流以及流速隨時間變化緩慢的近似穩(wěn)定流。 u＝ u（ x） 上式表示的是最簡單的流動。 流體速度和壓力均不隨時間而改變的流動稱為穩(wěn)定流。 （ 2）連通器的兩段液柱間有氣體時，應注意到氣體空間各點壓力相等。這些測壓管和被測容器構(gòu)成了連通器，其實質(zhì)為幾個連通的液體容器。 靜止流體不會發(fā)生能量損失。 壓力能＝ mp/ρ 動能是指流體因按一定速度運動所具有的能量。在參考例題計算的基礎上多做習題，困難就會很容易解決。 ? 本章難點 （ 1）連通器的壓力計算不僅需要掌握靜止液體的靜壓力方程，也需要一定的技巧，可能會有一定的難度。 back （ 5）穩(wěn)定流動能量方程各項的物理意義，方程的適用條件。 ? 本章重點 （ 1）比位能、比壓力能和比動能的物理意義，計算方法和單位。穩(wěn)定流能量方程則表明了流道中不同斷面間比機械能和比能量損失的相互關系。 （ 2）其他類型泵與風機 其他類型的泵與風機有：貫流式風機、水環(huán)式真空泵、噴射泵、旋渦泵。 （ 1）容積泵 容積泵中最常見的是活塞式泵（往復泵） 。 2）軸流式風機的機構(gòu) 軸流式風機主要由圓形風筒、吸入口、裝有扭曲葉片的輪轂、流線型輪轂罩、電動機、電動機罩、擴壓管等組成。 軸流泵的葉輪和泵軸一起安裝在圓筒形的機殼中，機殼浸沒在液體中。 ? 葉輪－前彎式、后彎式、徑向式。 ? 減漏環(huán) － 減少泵殼內(nèi)高壓區(qū)的排出液體返回低壓區(qū)的流量。 1）離心泵的主要部件 ? 葉輪 － 將原動機輸入的機械能傳遞給液體，提高液體能量的部件。 葉輪式泵與風機一般根據(jù)作功原理可以分為離心式、軸流式和混流式。液體表面張力為 2п r σ ，方向沿曲線切向方向斜指向上。 ? 表面張力系數(shù)： 液體自由表面與其他介質(zhì)相交曲線上單位線性長度上所承受的作用力，記為 σ （ N/m）。 mVv??1?vdpVdV???dTVdV?? （ 2）氣體的壓縮性和熱脹性 壓力和溫度的改變對氣體密度的影響很大，因此氣體具有十分顯著的壓縮性和熱脹性。 其表達式為： 或 流體受壓時體積縮小、密度增大的性質(zhì)，稱為流體的壓縮性；流體受熱時體積膨脹、密度減小的性質(zhì)，稱為流體的熱脹性。其表達式： AFp? （ 2）壓力的單位 國際單位制中，壓力的單位為 Pa。 ? 流體力學： 研究流體運動規(guī)律，并運用這些規(guī)律解決工程實際問題的學科。 （ 4）流體機械，特別是離心式和軸流式泵與風機的各個組成結(jié)構(gòu)的功能和原理的理解有一定難度，因為各個部分都是按照一定的流體力學原理和功能要求設計的，且與材料力學等有密切的聯(lián)系。而粘度是由 內(nèi)摩擦力的數(shù)學表達式定義的，該定義式涉及速度梯度的概念。對流體機械在空調(diào)制冷系統(tǒng)中的應用也將通過實踐環(huán)節(jié)進行介紹。 ? 本章重點 （ 1）流體的主要特征、流體機械的作用 （ 2）流體的主要物理性質(zhì) （ 3）流體機械的分類 （ 4）離心式泵與風機的運行原理和組成結(jié)構(gòu) （ 5）軸流式泵與風機的運行原理和組成結(jié)構(gòu) （ 6）泵與風機在制冷系統(tǒng)中的應用 back ? 本章難點 （ 1）絕對壓力、表壓力和真空度的關系，以及壓力單位的換算。速度、速度梯度和內(nèi)摩擦力都具有方向性。這些原理 性內(nèi)容在后續(xù)章節(jié)中會具體講述，所以本章只要了解即可。 ? 流體機械： 輸送流體的機械和利用流體的能量作功的機械。 1N/m kPa、 MPa 工程實際中，還會用到其他單位制的壓力單位，如： bar、 atm、 at、 mmH2O、 mmHg 注意：各單位之間的換算關系。 （ 1）液體的壓縮性和熱脹性 液體的壓縮性用壓縮系數(shù)表示，它表示單位壓增所引起的體積變化率。在壓力不很高、溫度不太低的條件下，氣體的壓縮性和熱脹性可用理想氣體狀態(tài)方程來描述，即： 流體阻礙流層間相對運動的性質(zhì)稱為粘滯性。 ? 毛細管現(xiàn)象： 細管插入濕潤液體或不濕潤液體中，液體沿管壁上升或下降的現(xiàn)象都稱為毛細管現(xiàn)象，所用細管稱為毛細管。若切線與垂直線的夾角為 α ，則液柱的高度表達式為： ??? cos2 grh ? ? 按工作介質(zhì)分類： 液體機械和氣體機械兩大類。 （ 1）離心式泵與風機的工作原理和結(jié)構(gòu)特性 離心泵啟動前需要使泵體和水管內(nèi)充滿水，然后啟動電動機帶動葉輪高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的離心力使流體隨之旋轉(zhuǎn)從而獲得能量。 ? 軸和軸承 － 軸是傳遞扭矩的部件；軸承一般包括滾動軸承和滑動軸承兩種形式。 ? 密封裝置 － 防止壓力增加時流體的泄漏。 ? 機殼－收集來自葉輪的氣體，并將部分動壓轉(zhuǎn)化為靜壓，最后將氣體導向出口。泵軸的伸出端通過聯(lián)軸器與電動機連接。 軸流式風機的種類很多：有單級軸流式風機、雙級軸流式風機、長軸 式軸流風機。其工作原理就是利用工作容積的改變來抽送流體，所以稱為容積式泵。其中，旋渦泵是一種特殊結(jié)構(gòu)的離心泵，其運行操作和作功特性與離心泵相似，適用于流量小、揚程高而輸送的流體粘性較小的場合。由于氣體密度差異較大，氣體能量方程顯現(xiàn)不同的特點。 （ 2）液體靜壓力方程的兩種形式，靜止液體中不同位置的壓力分布和計算方法。 （ 6）位置水頭、壓力水頭、測壓管水頭、流速水頭、總水頭和水頭損失和表達及意義。 （ 2）應用流體流動基本方程式求解工程計算問題需要掌握方程的適用條件，基準面和計算斷面的選取有一定的靈活性。 ? 流體的機械能： 流體的機械能是指由于流體的位置、壓力和運動所決定的位能、壓力能和動能，單位為 J或 kJ。 動能＝ mv2/2 ? 流體的比機械能： 1kg流體所具有的位能、壓力能和動能分別稱為流體的比位能、比壓力能和比動能，其總和為比機械能，單位為 J/kg或 kJ/kg。 位置 1流體的比機械能＝位置 2流體的比機械能＋ 1～ 2流體 的比能量損失 即： 上式對靜止流體和運動流體均適用。 求解連通器問題的目的是為了計算連通器中某點壓力。 （ 3）連通器中若裝有相同的液體，但兩邊液面上的壓力不等，則承受壓力較高的一側(cè)液面位置較低，承受壓力較低的一側(cè)液面位置較高。 （ 2）一元流、二元流和三元流 穩(wěn)定流中，若流動參數(shù)是 x、 y、 z三維空間坐標的函數(shù)，則此流動稱為三元流動，又稱為空間流動。工程實際中的流動一般為三元流動，但 為了簡化計算，一般將三元流動簡化為二元流動，甚至是一元流動。 21 qq ? 2211 AvAv ? 21122222111 22 ??????? Hvpgzvpgz?? 21122222111 22 ??????? hgvgpzgvgpz?? ? 不可壓縮流體。 ? 方程的推導前提是兩斷面間沒有能量的輸入或輸出。 （ 3）水頭和水頭線 －總水頭，即為 H。對于氣體流動，能量方程中各項水頭之值不大，習慣上將方程各項乘以 ρg轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫?。因此，對于氣體流動，在高度差大，氣體密度和空氣密度不等的情況下，必須考慮大氣壓的差異。其他諸如求流量、水頭等問題都以流速和壓力的計算為前提。 21122212211 2))((2 ???????? pvpzzgvpeae???? 3. 泵與風機的性能 ? 學習引導 本章主要介紹多種表征泵與風機性能的方式，有反映作功能力和耗能、效率的銘牌參數(shù)，有反映參數(shù)間關系的性能曲線，有表征系列相似產(chǎn)品特性的相似定律和比轉(zhuǎn)數(shù)。 （ 2） q－ H曲線、 q－ P曲線、 q－ η曲線的含義，這些曲線對工程上泵與風機的選型、運行管理的指導意義。利用相似定律進行泵與風機選型和設計的方法。 （ 2）對泵與風機的性能曲線進行分析，了解泵與風機的作功特性，并以之作為根據(jù)確定科學的操作程序和針對性的選型，要求對性能曲線的含義有充分了解還需要較高的分析能力，所以具有一定的難度。 常用的銘牌參數(shù)包括： （ 1）流量 單位時間內(nèi)泵與風機所輸送的流體數(shù)量稱為流量，它可以表示為體積流量、質(zhì)量流量和重力流量。 21122112222 22 ??????????? ??????????? ??? hHgvgpzgvgpzHi?? ? 風機的全壓 ? 功率和效率 通風機和泵的功率分為：軸功率 P、有效功率 Pe、原動機