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密度. 密度 r = 质量 / 体积,单位是 S/ft 3 ; kg/m 3 比容 容重=重量 / 体积 比重=流体的密度 / 水的密度. 例 1. 汞在 80 0C 时的比重为 13.4 ,分别用 BG 和 SI 单位求其在 此温度下的密度和容重。. 图表 1.1 ( p.10 ) 不同温度下水的密度. 理想气体定律和状态方程. 气体有高度的压缩性,其密度随压强和温度的改变而改 变,即 其中, p 是绝对压强, ρ 是密度, T 是绝对温度, R 是气体 常数。
E N D
密度 • 密度r = 质量/体积,单位是S/ft3; kg/m3 • 比容 • 容重=重量/体积 • 比重=流体的密度/水的密度
例1 汞在80 0C时的比重为13.4,分别用BG和SI单位求其在 此温度下的密度和容重。
图表1.1(p.10) 不同温度下水的密度
理想气体定律和状态方程 气体有高度的压缩性,其密度随压强和温度的改变而改 变,即 其中,p是绝对压强, ρ是密度,T是绝对温度,R是气体 常数。 压强单位: lb/ft2 (psf) ; lb/in2 (psi); N/m2 (Pa) 标准海平面大气压力为14.7 psi; 101.33 kPa 相对压强+当地大气压强=绝对压强
对于不同的气体,R值不同。 R=Ru/M。其中,Ru是宇宙气体常数, Ru=8.314 kJ/kmol.K=1.986 Btu/lbmol. R
例2 一不可压缩容器的容积是0.84 ft 3,当其中充满空气 且压强为50psi时,求容器中空气的密度和质量。
例3 计算压强100kp,温度25c时,尺寸为4m x 5 m x 6 m 的容器内空气的密度,容重和质量
粘滞度 • 粘滞度是衡量流体流动阻力大小的量 • 它描述的是运动流体的内部摩擦力 • 由于液体是由分子组成的,其粘滞度越大,则内部摩擦力越大,对相对运动的阻碍作用越明显 • 粘滞度越小,则内部摩擦力小,对流体相对运动的阻碍不明显
流体流动时能够产生剪应力 图1.2(p.13) (a)两块平行板材料间的剪切变形。(b)上板的受力 情况
图1.3(p.14) 两块平行板间的流体的运动 剪应力τ产生在流体与板的接触面上。 P=τA。流速梯度du / dy =U/b。流体速度与接近的边界有相同速度的条件称为无滑移条件 切应力
图1.4(p.15)牛顿流体 对于相同流体,剪应力与切应力的线性关系。 ;μ= 绝对或动力粘度
图1.5(p.16) 包括非牛顿流体在内的几种不 同流体剪应力与切应力的关系 粘度单位 – lb.s/ft2; N.s/m2
图1.6(p.17) • 某些常见流体动力(绝对)粘度随温度变化 对气体, 对固体, 运动粘度, 单位是/ ft2 ; m2/s,
例4 雷诺德数 Ρ=流体密度 V=平均流速 D=管径 Μ=粘度 某牛顿流体粘度为0.38 N.s/m2,比重0.91,以2.6 m/s的速度穿过直径为25mm的管道,分别用(a)SI和BG作为单位求雷诺德数
图E1.5(p.19) 剖面流速 1. 底部的剪应力是多少? 2. 平行于两板面之间的剪应力及两 板中间的剪应力多大? 剪应力=τ=μ 剪应力 在中段,
可压缩流体 液体密度如何随压强的改变而变化? 体积模量 体积模量的单位是lb/in2 ( psi )或N/m2 (Pa) 一般情况下,视液体为不可压缩的
气体的压缩和膨胀 • 等温过程: • 对于等熵过程, 等温过程, EV=k·p;等熵过程, EV=k·p 一立方英尺氦在绝对压力为1470psi等温条件下压缩到 ½ft3. 求最终压力为多少?
流体内的音速 • 声速或音速的大小取决于压强和密度的变化。 • 马赫数Ma=空气中的速度/声速 • Ma<1,亚音速;Ma>1,超音速 对等温过程, 空气 60 0F时, k=1.40 ,R=1716 ft. lb/slug. oR; c=1117 ft/s 水在20C时, Ev =2.19 GN/m2, ρ = 998.2 kg/m3; c =1481 m/s 或4860 ft/s