【正文】 在工程實(shí)際中流動(dòng)計(jì)算有三種類(lèi)型：求流速、求壓力、同時(shí)求流速和壓力。 絕對(duì)壓力為相對(duì)壓力與當(dāng)?shù)卮髿鈮褐?，大氣壓力隨高度的增加而減少。 能量方程可以寫(xiě)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(cè)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(shí)同樣適用于氣體。 其一，流量關(guān)系為： 2112222211122 ???????? hgvgpzHgvgpzi ?? 21122222111 22 ???????? hHgvgpzgvgpzo??321 qqq ?? 其二，單位質(zhì)量流體的能量守恒關(guān)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(gè)能量關(guān)系式而已。 ? 斷面應(yīng)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(shí)間變化緩慢的近似穩(wěn)定流。 u＝ u（ x） 上式表示的是最簡(jiǎn)單的流動(dòng)。 流體速度和壓力均不隨時(shí)間而改變的流動(dòng)稱為穩(wěn)定流。 （ 2）連通器的兩段液柱間有氣體時(shí)，應(yīng)注意到氣體空間各點(diǎn)壓力相等。這些測(cè)壓管和被測(cè)容器構(gòu)成了連通器，其實(shí)質(zhì)為幾個(gè)連通的液體容器。 靜止流體不會(huì)發(fā)生能量損失。 壓力能＝ mp/ρ 動(dòng)能是指流體因按一定速度運(yùn)動(dòng)所具有的能量。在參考例題計(jì)算的基礎(chǔ)上多做習(xí)題，困難就會(huì)很容易解決。 ? 本章難點(diǎn) （ 1）連通器的壓力計(jì)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(huì)有一定的難度。 back （ 5）穩(wěn)定流動(dòng)能量方程各項(xiàng)的物理意義，方程的適用條件。 ? 本章重點(diǎn) （ 1）比位能、比壓力能和比動(dòng)能的物理意義，計(jì)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(jī)械能和比能量損失的相互關(guān)系。 （ 2）其他類(lèi)型泵與風(fēng)機(jī) 其他類(lèi)型的泵與風(fēng)機(jī)有：貫流式風(fēng)機(jī)、水環(huán)式真空泵、噴射泵、旋渦泵。 （ 1）容積泵 容積泵中最常見(jiàn)的是活塞式泵（往復(fù)泵） 。 2）軸流式風(fēng)機(jī)的機(jī)構(gòu) 軸流式風(fēng)機(jī)主要由圓形風(fēng)筒、吸入口、裝有扭曲葉片的輪轂、流線型輪轂罩、電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)罩、擴(kuò)壓管等組成。 軸流泵的葉輪和泵軸一起安裝在圓筒形的機(jī)殼中，機(jī)殼浸沒(méi)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(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能傳遞給液體，提高液體能量的部件。 葉輪式泵與風(fēng)機(jī)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(zhǎng)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(duì)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(dá)式為： 或 流體受壓時(shí)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(shí)體積膨脹、密度減小的性質(zhì)，稱為流體的熱脹性。其表達(dá)式： AFp? （ 2）壓力的單位 國(guó)際單位制中，壓力的單位為 Pa。 ? 流體力學(xué)： 研究流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并運(yùn)用這些規(guī)律解決工程實(shí)際問(wèn)題的學(xué)科。 （ 4）流體機(jī)械，特別是離心式和軸流式泵與風(fēng)機(jī)的各個(gè)組成結(jié)構(gòu)的功能和原理的理解有一定難度，因?yàn)楦鱾€(gè)部分都是按照一定的流體力學(xué)原理和功能要求設(shè)計(jì)的，且與材料力學(xué)等有密切的聯(lián)系。而粘度是由 內(nèi)摩擦力的數(shù)學(xué)表達(dá)式定義的，該定義式涉及速度梯度的概念。對(duì)流體機(jī)械在空調(diào)制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用也將通過(guò)實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行介紹。 ? 本章重點(diǎn) （ 1）流體的主要特征、流體機(jī)械的作用 （ 2）流體的主要物理性質(zhì) （ 3）流體機(jī)械的分類(lèi) （ 4）離心式泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行原理和組成結(jié)構(gòu) （ 5）軸流式泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行原理和組成結(jié)構(gòu) （ 6）泵與風(fēng)機(jī)在制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用 back ? 本章難點(diǎn) （ 1）絕對(duì)壓力、表壓力和真空度的關(guān)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(huì)具體講述，所以本章只要了解即可。 ? 流體機(jī)械： 輸送流體的機(jī)械和利用流體的能量作功的機(jī)械。 1N/m kPa、 MPa 工程實(shí)際中，還會(huì)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(guān)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(lái)描述，即： 流體阻礙流層間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)稱為粘滯性。 ? 毛細(xì)管現(xiàn)象： 細(xì)管插入濕潤(rùn)液體或不濕潤(rùn)液體中，液體沿管壁上升或下降的現(xiàn)象都稱為毛細(xì)管現(xiàn)象，所用細(xì)管稱為毛細(xì)管。若切線與垂直線的夾角為 α ，則液柱的高度表達(dá)式為： ??? cos2 grh ? ? 按工作介質(zhì)分類(lèi)： 液體機(jī)械和氣體機(jī)械兩大類(lèi)。 （ 1）離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu)特性 離心泵啟動(dòng)前需要使泵體和水管內(nèi)充滿水，然后啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)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(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩種形式。 ? 密封裝置 － 防止壓力增加時(shí)流體的泄漏。 ? 機(jī)殼－收集來(lái)自葉輪的氣體，并將部分動(dòng)壓轉(zhuǎn)化為靜壓，最后將氣體導(dǎo)向出口。泵軸的伸出端通過(guò)聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)連接。 軸流式風(fēng)機(jī)的種類(lèi)很多：有單級(jí)軸流式風(fēng)機(jī)、雙級(jí)軸流式風(fēng)機(jī)、長(zhǎng)軸 式軸流風(fēng)機(jī)。其工作原理就是利用工作容積的改變來(lái)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(yùn)行操作和作功特性與離心泵相似，適用于流量小、揚(yáng)程高而輸送的流體粘性較小的場(chǎng)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(diǎn)。 （ 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(jì)算方法。 （ 6）位置水頭、壓力水頭、測(cè)壓管水頭、流速水頭、總水頭和水頭損失和表達(dá)及意義。 （ 2）應(yīng)用流體流動(dòng)基本方程式求解工程計(jì)算問(wèn)題需要掌握方程的適用條件，基準(zhǔn)面和計(jì)算斷面的選取有一定的靈活性。 ? 流體的機(jī)械能： 流體的機(jī)械能是指由于流體的位置、壓力和運(yùn)動(dòng)所決定的位能、壓力能和動(dòng)能，單位為 J或 kJ。 動(dòng)能＝ mv2/2 ? 流體的比機(jī)械能： 1kg流體所具有的位能、壓力能和動(dòng)能分別稱為流體的比位能、比壓力能和比動(dòng)能，其總和為比機(jī)械能，單位為 J/kg或 kJ/kg。 位置 1流體的比機(jī)械能＝位置 2流體的比機(jī)械能＋ 1～ 2流體 的比能量損失 即： 上式對(duì)靜止流體和運(yùn)動(dòng)流體均適用。 求解連通器問(wèn)題的目的是為了計(jì)算連通器中某點(diǎn)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(dòng)參數(shù)是 x、 y、 z三維空間坐標(biāo)的函數(shù)，則此流動(dòng)稱為三元流動(dòng)，又稱為空間流動(dòng)。工程實(shí)際中的流動(dòng)一般為三元流動(dòng)，但 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，一般將三元流動(dòng)簡(jiǎn)化為二元流動(dòng)，甚至是一元流動(dòng)。 21 qq ? 2211 AvAv ? 21122222111 22 ??????? Hvpgzvpgz?? 21122222111 22 ??????? hgvgpzgvgpz?? ? 不可壓縮流體。 ? 方程的推導(dǎo)前提是兩斷面間沒(méi)有能量的輸入或輸出。 （ 3）水頭和水頭線 －總水頭，即為 H。對(duì)于氣體流動(dòng)，能量方程中各項(xiàng)水頭之值不大，習(xí)慣上將方程各項(xiàng)乘以 ρg轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫ΑＲ虼?，?duì)于氣體流動(dòng)，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(wèn)題都以流速和壓力的計(jì)算為前提。 21122212211 2))((2 ???????? pvpzzgvpeae???? 3. 泵與風(fēng)機(jī)的性能 ? 學(xué)習(xí)引導(dǎo) 本章主要介紹多種表征泵與風(fēng)機(jī)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(guān)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(duì)工程上泵與風(fēng)機(jī)的選型、運(yùn)行管理的指導(dǎo)意義。利用相似定律進(jìn)行泵與風(fēng)機(jī)選型和設(shè)計(jì)的方法。 （ 2）對(duì)泵與風(fēng)機(jī)的性能曲線進(jìn)行分析，了解泵與風(fēng)機(jī)的作功特性，并以之作為根據(jù)確定科學(xué)的操作程序和針對(duì)性的選型，要求對(duì)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(shí)間內(nèi)泵與風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)的全壓 ? 功率和效率 通風(fēng)機(jī)和泵的功率分為：軸功率 P、有效功率 Pe、原動(dòng)機(jī)