【正文】 壓力與靜壓強(qiáng)垂直作用于任意流體微元表面的力稱作壓力。習(xí)慣上還采用一些其他單位，如 atm(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 )、某液柱高度、 bar(巴 )或 kgf／ cm工程大氣壓 (at)等。Palat＝ lkgf／ cm2＝ ＝ 10mH2O＝ ＝ 104壓強(qiáng)表上的讀數(shù)表示被測流體的絕對壓強(qiáng)比大氣壓強(qiáng)高出的數(shù)值，即：表壓強(qiáng) =真空表的讀數(shù)表示被測流體的絕對壓強(qiáng)低于當(dāng)?shù)卮髿鈮簭?qiáng)的數(shù)值，稱為真空度，即：真空度＝大氣壓強(qiáng)－絕對壓強(qiáng)－表壓強(qiáng)① 作用于薄層下底 當(dāng)流體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)：dp+ρgdz＝ 0dp+ρgdz＝ 0 而作用于這二個(gè)平面的壓強(qiáng)分別為 p1和 p2，則得： (p2－ p1)/ ρg = z1－ z2或 ② 在靜止的、連續(xù)的同一液體內(nèi)，處于同一水平面上的各點(diǎn)壓強(qiáng)都相等。④ 壓強(qiáng)或壓強(qiáng)差可以用一定高度的流體柱 h表示，即：(p2－ p1)/ ρg = z1－ z2=hp2＝ p1+ρg(z1－ z2) 1。 h p p1 p2點(diǎn) 1處于容器的液面上，設(shè)液面上方的壓強(qiáng)為 p0，距液面 h處的點(diǎn) 2壓強(qiáng)為 p。[例 ]若導(dǎo)管內(nèi)流經(jīng)的是 (1)水，(2)密度為 ，試分別計(jì)算兩點(diǎn)間壓強(qiáng)差。解 ]指示液： ρ 0=1630ρ =1000⊿ p=p1－ p2=ρ =(ρ 0ρ)g R =(1630– 微差壓差計(jì)亦稱 雙液體 U形管壓差計(jì)。壓差計(jì)內(nèi)裝有 A、 C兩種密度稍有差異的指示液。根據(jù)靜力學(xué)基本方程，壓強(qiáng)差可用下式表示：p1－ p2＝ gR(ρA－ ρc) [例 ] 如本題附圖所示，為了控制乙炔發(fā)生爐 a內(nèi)的壓強(qiáng)不超過 10 3Pa(表壓 )，需在爐外裝有安全液封 (又稱水封 )裝置，其作用是當(dāng)爐內(nèi)壓強(qiáng)超過規(guī)定值時(shí)，氣體就從液封管 b中排出。解： 按爐內(nèi)允許的最高壓強(qiáng)計(jì)算液封管插入槽內(nèi)水面下的深度 h 。3）液封高度計(jì)算103pa+ h (m)p1=爐內(nèi)壓強(qiáng) =pa+103pa+h p1=p2同時(shí)為了防止外界空氣從氣壓管漏入，致使設(shè)備內(nèi)真空度降低，氣壓管必須插入液封槽中，水即在管內(nèi)上升一定高度 h(液封 )。Pa，試求 氣壓管中水上升的高度 h。根據(jù)流體靜力學(xué)基本方程，在 液封槽液面等壓面上有 :pa＝ p+ρg hpa＝ p+ρg hpa－ p=真空度 = 80103體積流量 ：單位時(shí)間內(nèi)通過流道橫截面的流體體積。質(zhì)量流量 ：單位時(shí)間內(nèi)流過流道橫截面的流體質(zhì)量。(kg/s)3)P26穩(wěn)態(tài)流動與非穩(wěn)態(tài)流動 穩(wěn)態(tài)流動 ： 流體在管道中流動時(shí)，任一截面處的流速、流量和壓強(qiáng)等有關(guān)物理參數(shù)都不隨時(shí)間而變化。物料衡算的一般方法物料衡算的依據(jù)是質(zhì)量守恒定律。 設(shè)： ∑ws1為輸入物料量的總和； ∑ws2為輸出物料量的總和。(kg)or(kg/s)2) ws＝ u1ρ1A1＝ u2ρ2A2＝ 常數(shù)不可壓縮流體： 由物料衡算可得管內(nèi)穩(wěn)定流動的連續(xù)性方程式 ：1(J)質(zhì)量為 m流體由基準(zhǔn)水平面升舉到高度 z所作的功， mgz(J)。將質(zhì)量為 m流體加速至 u所作的功， mu2/2 柏努利 (Bernoulli)方程式(4)靜壓能 （壓力能）：流體經(jīng)控制面進(jìn)入或流出系統(tǒng)時(shí)，必須克服靜壓強(qiáng)作功：FL ＝（ pA)V/A=pV= mpυ ，流體帶有與此相當(dāng)?shù)哪芰浚?mpυ 或 mp/ρ(J)。相反，為功的輸出（負(fù)）， W ＝ m(6)熱量 ：系統(tǒng)通過換熱器對外界進(jìn)行的熱交換。m(J)。mp1υ 1++++=mU2υ 2++U2+p2υ (J/kg)h1+gz1+u12/2+Qe+W eh2+gz2+=+(J/kg)上式說明： 外界加給系統(tǒng)的熱量和功量，全部用于增加流體的焓、位能和動能。Qe+W eh2+gz2+=+=0，流體從進(jìn)口至出口的位能和動能的變化可以忽略， =表示此時(shí)加熱量等于流體焓值增加（冷卻放熱量為 — ）()通過噴嘴的流動 ：無熱功交換 QeW e⊿ h⊿ u2/2=0表明流體流過收縮噴嘴后獲得的動能等于流體焓值的減少。=0， =0；無位能和動能的變化， =0可見通過節(jié)流前后，流體焓值沒有變化。(4)流過壓縮機(jī) ：設(shè)此時(shí)對外無熱交換， =W e⊿ h⊿ hg⊿ z+⊿ u2/2說明壓縮機(jī)所耗的功，等于壓縮前后氣體焓值的增量 (Bernoulli)方程式1)穩(wěn)定流動總能量方程式是解決工程問題的基礎(chǔ)，可以解決廣泛的工程問題。為使解決問題簡化： ① 將氣體視為不可壓縮流體（壓強(qiáng)變化范圍不大）； 實(shí)際流體 1=2=ρ2=）(J/kg)不可壓縮理想流體1=2=ρ2=）若是 單純的流動 問題，無熱功交換 :W e=0； Qe=0U1+p1υ 1+gz1+u12/2+Qe+W e=U2+p2υ 2+gz2+u22/2 (J/kg)不可壓縮理想流體穩(wěn)定流動總能量方程式 ：柏努利方程式流體機(jī)械能（位能，壓力能，動能）衡算式機(jī)械能轉(zhuǎn)換與總機(jī)械能保持不變(J/kg)(J/kg)每 1kg質(zhì)量流體能量(m)每 重量 流體能量(N/m2)每 1m3體積流體的能量2)實(shí)際流體柏努利方程式實(shí)際流體：有粘性，流體流動過程發(fā)生摩擦，消耗機(jī)械能。通常把方程式中的 (U2－ U1)稱為機(jī)械能損失或摩擦損失 （ ∑hf） ，并將方程式寫成：穩(wěn)定流動總能量方程式不可壓縮實(shí)際流體穩(wěn)定流動的能量衡算：輸送系統(tǒng)有泵對外 無熱交換 (Qe＝ 0)(J/kg)(J/kg)不可壓縮實(shí)際流體 柏努利方程式有效功率 (Ne)：單位時(shí)間內(nèi)輸送設(shè)備所作的有效功(J/kg)(N/m2)3.2） 不穩(wěn)定流動 系統(tǒng)的任一瞬間，柏努利方程式成立。－ p1%] ，可用柏努利方程式。(ρ1+(J/kg)[例 16]如附圖所示的開口水箱，其下部一方裝有泄水龍頭，設(shè)水箱上方有維持水位恒定的裝置，液面與泄水出口的高差 ⊿ 試求龍頭開啟后，水流達(dá)穩(wěn)定時(shí)水的流量。（不計(jì)流動阻力） [解 ]取水箱底面為 基準(zhǔn)面 ，液面為 11截面 ，龍頭出口為 22截面 ， 11截面 （大截面 )面積遠(yuǎn)大于 22截面，其速度相對甚小可以忽略不計(jì)，即： u1u2 ， u12/2≈0 ； p1=p2=2） 基準(zhǔn)面選取 ：一般取最低面，與地面平行 。4） 在兩截面間列柏努利方程式 。[例 ]水從高位槽通過虹吸管流出，其中： h=8m， H=6m，設(shè)槽中水面保持不變，不計(jì)流動阻力損失，試求管出口處水的流速及虹吸管最高處的壓強(qiáng)。 ，管口為 22截面 ，管最高處為 33截面 ，即有： p2=z2=0z3=h=8mu2=u3）：各段輸送管路的長度如圖。牛奶輸送量為。試近似估計(jì)所需泵的能量。[解 ] 作圖，取泵中心為基準(zhǔn)面，鍋內(nèi)液面為 11截面（ 大截面 )paz1=， z2=9m， ∑hf=p1=（ 表壓強(qiáng)） p2=[例 ]用泵將貯液池中常溫下的水送至吸收塔頂部，貯液池水面維持恒定，各部分的相對位置如圖所示。[解 ]作圖，取貯液池水面為為基準(zhǔn)面，同為 11截面（ 大截面 )kg/m3pa =（ 表壓強(qiáng) ） p2=（ 表壓強(qiáng) ）d2=76－ 23=70mm在 11和 22截面間列柏努利方程式： 流體流動現(xiàn)象 流動類型與雷諾數(shù)1)稍打開閥門，水流速度很小時(shí)，水流中心的 有色液體是一條平穩(wěn)流過的直線 ，與水完全不相混雜，表明管內(nèi)水的質(zhì)點(diǎn)基本成平行的直線運(yùn)動。3)隨著速度再提高， 細(xì)線完全消失，有色液散開使水均勻染色 ，表明水流不再是平行的直線流，而是在向出口流動的總方向之下，同時(shí)有各個(gè)方向的不規(guī)則運(yùn)動，彼此碰撞并互相混雜。1883年，英國學(xué)者 雷諾(Reynolds)用實(shí)驗(yàn)證明，流體運(yùn)動存在著兩種根本不同的形態(tài)，即： 層流和 湍流 ，其摩擦損失存在著很大區(qū)別。層流 和 湍流 雷諾實(shí)驗(yàn)揭示了流體流動形態(tài)與流動速度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)流體流動形態(tài)與以下四個(gè)因素有關(guān)：流體動力