第3章 气体的流动过程
第3章 发动机的换气过程
当n>n1时，进气迟闭角显的过小， △P ， v 。
提问：既然在配气正时一定的条件下只有一种转速
最佳，实际情况是需要多种转速下 最v 佳，如何解决这 v 一矛盾？（采取可变气门正时技术）
2） v随的Pe变化关系
柴油机：
汽油机：
v
v
Pe
Pe
柴油机、汽油机的 随v Pe变化不同原因
柴油机负荷调节——质调节： 改变供应量、进气量不变，使得α改变；
3. 泵气损失功
其大小为：X+Y-u。
在实际示功图中，把（W+u） 归到指示 功中考虑，而把泵气损失功 （X+Y-u） 归到机械损失中考虑。
最有利的排气提前角
最有利的排气提前 角应使（W＋Y） 之和为最小。
• 过早 • 过晚 • 排气门面积过小 • 转速提高
第二节 四冲程发动机的充气效率
一、充气效率（充气系数）
在排气终了，因排气门将要关闭，气门开度 很小，节流作用增强，为此，常使排气迟后 关闭，一般迟闭角δ=100-350 。
δ过大，会使废气倒流。
3.进气阶段
由于节流作用, 缸内产生负压；使新鲜介质进 入缸内。 进气门：提前开：进气初期增大气流通道α=0-400
迟后关：利用惯性进气β=40-800 。 目的：延长进气时间，增加新鲜充量。
二、换气损失和泵气损失
换气损失由排气损失和进气损失组成。
1.排气损失：
排气损失=自由排气损失W +强制排气损失Y
自由排气损失W
相当于膨胀功的减少；
强制排气损失Y 是把废气推出气缸所消耗的功 。
2. 进气损失功X
——为进气系统内气体克服气缸进气吸 力所消耗的功。 换气损失形成的原因： 排气门早开； 活塞上行推出废气； 气体流动损失； 克服进气过程的真空吸力。
空气会流动的例子
空气是一种流动的气体，它可以在许多情况下展示出流动的特性。
以下是一些空气流动的例子：
1. 风：风是由空气的流动引起的自然现象。
当地面或大气中存在温度差异时，空气会产生压力差，从高压区向低压区流动，形成风。
2. 通风系统：通风系统通过调节和循环空气，使室内空气保持新鲜和舒适。
空调、风扇和通风设备等都能够引导空气流动，实现室内空气的循环和净化。
3. 呼吸：当我们呼吸时，空气会进入我们的肺部进行气体交换。
通过肺部的呼吸运动，空气在我们的呼吸系统中流动。
4. 烟囱效应：烟囱效应是指烟囱内外温度差引起的空气流动现象。
当烟囱内部被加热时，烟气会上升并排放到室外，此时，周围的冷空气会进入烟囱底部，形成空气的流动。
5. 气象现象：气象现象中的空气流动包括气旋、暴风雨、台风等。
这些天气现象是由大气中不同区域的空气流动引起的。
这些都是空气流动的例子，展示了空气作为一种流动的气体的特性。
空气流动对于环境的循环、气象变化和人类生活都具有重要意义。
初中化学气体流动教案
初中化学气体流动教案
一、教学目标：
1. 理解气体的分子运动规律；
2. 掌握气体的流动规律；
3. 能够解释气体流动的原理；
4. 能应用所学知识解决相关问题。
二、教学重点和难点：
1. 气体的分子运动规律；
2. 气体的流动规律。
三、教学准备：
1. 课件、实验装置、实验物品；
2. 学生活动手册、笔记本等。
四、教学过程：
1. 气体的分子运动规律
（1）教师引导学生观察实验装置，让学生思考气体分子是如何运动的；（2）介绍气体分子的自由运动和速度分布；
（3）让学生通过实验观察气体的分子运动规律。
2. 气体的流动规律
（1）介绍气体的流动规律和速度分布；
（2）让学生通过实验观察气体的流动规律；
（3）讨论气体流动的原理和影响因素。
3. 总结与拓展
（1）总结气体分子的运动和流动规律；
（2）让学生练习相关题目，加深理解；
（3）拓展气体流动在工业生产中的应用。
五、教学反馈：
1. 师生互动，总结本节课的重点知识；
2. 师生互动，解答学生提出的疑问；
3. 鼓励学生思考，提出自己的见解。
六、布置作业：
1. 完成相关练习题；
2. 阅读相关教材，扩展知识。
七、教学反思：
1. 教学过程是否清晰流畅；
2. 学生是否能够准确理解和掌握知识；
3. 后续教学如何开展，如何提高教学效果。
化学反应工程第三章反应器内的流体流动
物料的浓度变化。
如测定数据属于离散型， 则：
3.2.3 寻求停留时间分布的实验方法
在实验时，时间间隔可以取成等值，得：
平均停留时间和散度可按下式计算：
当 为定值时，
散度
3.2.3 寻求停留时间分布的实验方法
例3-2 在稳定操作的连续搅拌式反应器的进料中脉冲
m 50g
注入染料液（
）,测出出口液中示踪剂浓度随时
多级混合模型是由N个容积为V的全混釜串联组成，从一 个釜到下一个釜的管道内无返混且不发生化学反应，示 意如图3-8：
图3-8 多级混合模型
3.4.1 多级混合模型
经推导可得该多级混合模型的停留时间分布规律为：
F ( ) cN 1 1 1 1 1 exp( N )[1 ( N ) ( N ) 2 ( N ) 3 （N ) N 1 ] c0 1 ！ 2 ！ 3! （N 1 ）！
（t）；另一部分是阶跃输入前的物料量为Vc0－中时间
大于t的示踪剂，其量为Vc0－[1-F（t）] 。即：
即得：
（3-15）
如果阶跃输入前进口物料中不含示踪剂，即 ，则上 c F ( t ) 式可以改写成： （3-16） c0
3.2.3 寻求停留时间分布的实验方法
例3-1 测定某一反应器停留时间分布规律，采用阶跃输 入法，输入的示踪剂浓度 ，在出口处测定响应曲线得到 的数据如下表3-1所示：
占的分率。依此定义，E(t)和F(t)之间应具有如下关
系： 以及
3.2.1 停留时间分布的定量描述
在t=0时 F(0)=0和t=∞时 ，关于E(t)、F(t)曲线以及它 们之间的关系示于图3-2中。
图3—2 停留时间分布曲线
燃气应用第三章
上图这两种混合方式均 得不到理想的、均匀的 燃气-空气混合物
燃气燃烧气流混合原则
在相交气流的混合过程中，主要研究的问题是：
第一、以某一角度射入主气流中的射流轨迹。
第二、射流在主气流中的穿透深度。
第三、沿射流轴线速度和温度的变化以及射流横截面上的速 度场和温度场。
第四、射流与主气流的混合强度。
为了计算相交气流混合过程的各参数，必须确定混合过程 与喷嘴结构系数(孔口形状、孔口尺寸等)及流体动力参数
射夹流角外为部射边流界核的心夹收角缩α角1α称2为。射流张角。射流核心区边界的
通常周围介质的温度和密度与喷出气流不同，这时称为非 等温射流。
图3-1 等温层流自由射流
图3-2 热射流水平射至冷介质时 的射流轨迹
层流自由射流
如果射流垂直向上射出，那么重力 差只是稍微改变射流的张角及核心 收缩角。
旋转气流
(二)旋转射流的无因次特性——旋流数
旋风燃烧器所产生的旋涡流场是靠流 体内部的位能变化(静压差)而运动， 所以叫“位能旋涡”。这种旋涡的回 旋运动并非由外加扭矩所引起，若忽 略摩擦损耗，则不同半径上流体微团 的动量矩应当守恒，故又叫“自由旋 涡”。
画两个同心圆代表自由旋涡的两条流
线，间隔dr，选定两条流线间的流体 微团ABCD沿圆圈运动。
第一、应采用不同孔径的喷嘴，将 燃气喷入空气流中，否则无法形成 均匀的可燃混合物；
第二、孔与孔之间的距离应保证各
股燃气射流互不重叠； 第三、在保证各股射流互不重叠的
图3-5 燃烧装置中燃气与空 气相交流动的情况
前提下，确定燃气喷嘴直径；
(a)周边送燃气；(6)中心送燃气
第四、射流喷出速度应保证射流在 空气流中的穿透深度达到预定数值， 以便在燃烧器截面上形成几个环形 的燃气-空气混合层。
《化工原理》第三章 气体的压缩与输送
第三节 离心式 二、离心式鼓风机和压缩机
1．离心式鼓风机 离心式鼓风机又称透平鼓风机，其结构类似于多级离 心泵。离心式鼓风机一般由3～5个叶轮串联而成，如图36是五级离心鼓风机示意图。各级叶轮的直径大致相同， 每级叶轮之间都有导轮，其工作原理和离心通风机相同。 气体由吸人口进入后经过第一级的叶轮和导轮，转入第二 级叶轮人口，再依次通过其后所有的叶轮和导轮，最后由 排出口排出，使其完成连续送风。单级离心鼓风机的出口 表压多在30kPa以内，多级离心式鼓风机的出口表压可达 300kPa。
第二节 往复式压缩机
由于气体具有可压缩性和 气体受压缩后温度升高，往复 式压缩机的结构和装置与往复 泵相比有显著不同。首先往复 式压缩机必须有除热装置，以 降低气体的终温；其次必须控 制活塞与气缸端盖之间的间隙 即余隙容积。往复泵的余隙容 积对操作无影响，而往复式压 缩机的余隙容积必须严格控制， 不能太大，否则吸气量减少， 甚至不能吸气。因此，往复式 压缩机的余隙容积要尽可能地 减小。
第二节 往复式压缩机
根据气体和外界的换热情 况，压缩过程可分为等温 (CD//)、绝热（CD/）和多变(CD) 三种情况。由图可见，等温压 缩消耗的功最小，因此压缩过 程中希望能较好冷却，使其接 近等温压缩。实际上，等温和 绝热条件都很难做到，所以压 缩过程都是介于两者之间的多 变过程。
图3-1单级往复压缩机示意图
第三节 离心式
HT p 2 p1 (u 2 u1 ) g 2g
2 2
（3-4）
式中 u 1 、 u2 分别为通风机进口和出口速度，单位为 m/s。假定气体的密度为常数，当通风机直接从大气吸入 空气，则 u 1 =0。式（3-1）可化简成 （3-5） P P u H
初中化学气体的运动教案
初中化学气体的运动教案
一、教学目标：
1. 理解气体的分子运动理论。
2. 掌握气体分子的速度、能量和碰撞频率与温度、压力的关系。
3. 熟练掌握气体的压强、体积、温度之间的关系，并能运用理论解决相关问题。
4. 了解气体的扩散和渗透现象。
二、教学重点：
1. 气体分子的运动规律。
2. 气体分子的速度、能量和碰撞频率与温度、压力的关系。
3. 气体的压强、体积、温度之间的关系。
三、教学过程：
1. 活动一：激发兴趣，引入话题
通过展示一段气体扩散的视频，让学生观察气体分子的运动状态，引导学生思考气体分子是如何运动的。
2. 活动二：气体分子的运动规律
讲解气体的分子运动理论，引导学生理解气体分子的无规则运动，说明气体分子之间的碰撞。
3. 活动三：气体分子的速度、能量和碰撞频率与温度、压力的关系
通过实验或者模拟实验，帮助学生探究气体分子的速度、能量和碰撞频率与温度、压力的关系，并引导学生总结规律。
4. 活动四：气体的压强、体积、温度之间的关系
讲解理想气体状态方程，引导学生了解气体的压强、体积、温度之间的关系，并通过案例让学生运用理论解决相关问题。
5. 活动五：气体的扩散和渗透
讲解气体的扩散和渗透现象，引导学生探讨气体扩散和渗透的原理，并通过实验或者案例让学生理解这一现象。
四、教学总结：
通过以上教学活动，学生应该能够掌握气体分子的运动规律，了解气体分子的速度、能量和碰撞频率与温度、压力的关系，掌握气体的压强、体积、温度之间的关系，并了解气体的扩散和渗透现象。
同时，引导学生运用所学知识解决实际问题，培养学生的动手能力和实践能力。
水力学 第三章 流体运动学
4
2、速度(velocity)
x xa , b, c, t ux t t y y a , b, c, t uy t t z z a , b, c, t uz t t
（1）若(a，b，c)为常数，t 为变数，可得某个指定质点在任何 时刻的速度变化情况 。 （2）若 t 为常数，(a，b，c)为变数，可得某一瞬时流体内部各 质点的速度分布。
ux
u y
uy
u y
uz
u y
斯托克斯(Stokes) 表示式
Du u a (u )u Dt t
全加速度， 随体导数， 质点导数， （material derivative) 当地加速度， 时变导数 (Local derivative) 迁移加速度， 位变导数 (Convective derivative)
拉格朗日法的优点：物理意义较易理解 。 拉格朗日法的缺点：函数求解繁难；测量不易做到。
§3-1 描述流体运动的两种方法
6
3-1-2 欧拉法
一、欧拉法（Euler Method）
从分析通过流场中某固定空间点的流体质点的运动着手，设法 描述出每一个空间点上流体质点运动随时间变化的规律。 运动流体占据的空间，称流场(flow field)。通过流场中所有 空间点上流体质点的运动规律研究整个流体运动的状况，又称流场 法。
15
例3-1 已知流体质点的运动，由拉格朗日变数表示为: (t ) (t ) x a cos 2 b sin 2 2 a b a b2 (t ) (t ) y b cos 2 a sin 2 2 a b a b2 式中， (t ) 为时间，的某一函数。试求流体质点的迹线。
第三章 轴流压气机工作原理
第三章 轴流压气机的工作原理压气机是燃气涡轮发动机的重要部件之一，它的作用是给燃烧室提供经过压缩的高压、高温气体。
根据压气机的结构和气流流动特点，可以把它分为两种主要型式：轴流式压气机和离心式压气机。
本章论述轴流式压气机的基本工作原理，重点介绍压气机基元级和压气机一级的流动特性及工作原理。
第一节 轴流压气机的增压比和效率轴流式压气机由两大部分组成，与压气机旋转轴相联接的轮盘和叶片构成压气机的转子，外部不转动的机匣和与机匣相联接的叶片构成压气机的静子。
转子上的叶片称为动叶，静子上的叶片称为静叶。
每一排动叶（包括动叶安装盘）和紧随其后的一排静叶（包括机匣）构成轴流式压气机的一级。
图3－1为一台10级轴流压气机，在第一级动叶前设有进口导流叶片（静叶）。
图3－1 多级轴流压气机压气机的增压比定义为 ***=1p p k k π （3－1） *k p ：压气机出口截面的总压；*1p ：压气机进口截面的总压；*号表示用滞止参数（总参数）来定义。
依据工程热力学有关热机热力循环的理论，对于燃气涡轮发动机来讲，在一定范围内，压气机出口的压力愈高，则燃气涡轮发动机的循环热效率也就愈高。
近六十年来，压气机的总增压比有了很大的提高，从早期的总增压比3.5左右，提高到目前的总增压比40以上。
图3－2 压气机的总增压比发展历程压气机的绝热效率定义为***=k adkkL L η （3－2） 效率公式定义的物理意义是将气体从*1p 压缩到*2p ，理想的、无摩擦的绝热等熵过程所需要的机械功*adk L 与实际的、有摩擦的、绝热熵增过程所需要的机械功k L *之比。
p 1*p k*1k adkL *k L *ad ksh *图3－3 压气机热力过程焓熵图 由热焓形式能量方程（2－5）式、绝热条件、等熵过程的气动关系式)1(11)(k k adk adk p p T T -****=和R k k c p 1-=可以得到 )1(1)(111--=-=-****k k k adk p adk RT k k T T c L π （3－3） )1(1)(111--=-=******T T RT k k T T c L k k p k （3－4） 将（3－3）和（3－4）式代入到（3－2）式，则得到1111--=**-**T T k k k k k πη （3－5）效率公式（3-5）式可以用来计算多级或单级压气机的绝热效率，也可以用来计算单排转子的绝热效率，只要*k p 和*k T 取相应出口截面处值即可。
03第三章燃烧流体力学
ma x j
Sh
如果以φ表示任何标量参数，则上述诸方程均 可写成下列通用形式：
t
' '
x j
vi vi' ' vi ' ' ' vi' ' vi' '
x j
Γ
x j
S
当采用时间平均方法后，时平均方程中将出
现一些新的未知关联项，忽略密度脉动三阶
关联项，剩下的即
Tm Tm T 0.7 T0 T0 T ax 0.29
R0
实验常数a=0.07~0.08， x为某截面到喷嘴的距 离。
二、气固多相射流的流动特性
由于颗粒相的存在，使多相射流的流动特性 变得更为复杂。目前由于理论上和试验技术 上的困难，即使对最简单的多相自由射流研 究得也很不够，更不用说工程中使用的复杂 形式的多相射流了。为了能对多相射流的流 动特性有一个初步的了解，根据目前已有的 关于多相射流流动特性的试验数据，并把多 相射流按其浓度的大小分成低浓度多相射流 和较高浓度的多相射流两种情况予以讨论。
（1）连续性方程
t
x j
(v j
)
0
在直角坐标系中，xj (vj ) 可写成下列分量形式：
(u) (v) (w)
x
y
z
表示进入单位体积的净流率等于密度的增加 率。
（2）动量方程
(v)
t
x j
(
v
j
vi
)
x
ij j
Svi
ij
p ij
( vi
x j
v j xi
)
2
3
vi x j
较高浓度的多相射流具有下列几方面的特点。
初中化学气体流动方向教案
初中化学气体流动方向教案
一、教学目标
1. 了解气体在不同条件下的流动方向及原因。
2. 掌握气体流动的基本规律。
3. 能够运用所学知识解答相关问题。
二、教学准备
1. 教材：初中化学教材。
2. 工具：投影仪、电脑。
3. 实验用品：气体气囊、玻璃注射器、气体泵。
三、教学内容
1. 气体的流动性质及原因。
2. 气体流动的规律。
3. 气体流动的实验。
四、教学过程
1. 导入：通过投影仪展示一个气体气囊，并询问学生气体如何流动的问题。
2. 引入：讲解气体的流动性质及原因，并与学生讨论。
3. 发展：介绍气体流动的规律，并说明气体的流动是由高压向低压方向流动的。
4. 实验：通过气体泵和玻璃注射器等实验器材进行气体流动的实验，观察气体流动的方向。
5. 总结：总结气体流动的原理及规律，并与学生讨论。
五、教学评价
1. 课堂练习：布置相关习题，检查学生对气体流动的理解和掌握程度。
2. 实验报告：要求学生撰写实验报告，包括实验目的、方法、结果和结论。
六、教学反思
1. 教学过程中要注意引导学生思考，激发他们对化学气体流动方向的兴趣。
2. 学生实验操作时要注意安全，避免发生意外情况。
以上是一份初中化学气体流动方向教案范本，希望对您有所帮助。
如果有任何问题，欢迎随时与我联系。
祝教学顺利！。
第三章紊流模型
2、紊流的基本特性
不规则性 或者叫随机性，由于这个特性，我们只
能应用统计的方法对紊流进行研究。
扩散特性 一个随机流动，如果不具有把速度的脉
动（或热、质量等）扩散到整个流场的特性，它不能 称作是紊流运动。
高雷诺数 紊流总是高雷诺数的流动。随着雷诺数的
增大，原来为层流的流动产生不稳定而转变成紊流。
涡度脉动的三维性 紊流是涡度的脉动强度很大的有
时均流方程
UUui pppi
代入精确方程，得时均值方程：
连续性方程
U i 0 xi
N-S方程
U ti U j U xji 1 x p i1 xj U xjiu iu j fi
温度和浓度 方程
t Uj x j xi xi uiS
1、紊动粘性概念 鲍辛涅斯克假设：
④溢流坝反弧段的高速水流有可 能在反弧段末端引起空蚀破坏， 如何计算反弧段紊流的速度场。 压力场，预测空泡在水中的发生、 发展和溃灭，从而寻求减免空蚀 破坏的合理措施。
三、研究方法
l）经验资料相关法
2）用解析方法求解 简化的方程
3）数值求解时间平均 的纳维埃－斯托克斯方Fra bibliotek程（即雷诺方程）
这类方法借助于因次分析， 将实验资料浓缩成许多经验 公式。只能描述一些最简单 的水流现象。
2、紊流模型的发展
普朗特（IJPrandtl）于1925年提出的混合长假设，是最早 把紊动输运项与时均流的当地量建立联系的紊流模型。应 用范围窄，通用性差。
从20世纪40年代开始，采用一些紊动量的微分输运方程，例如 紊动动能的输运方程、雷诺应力的输运方程等。这类模型的特 点是理论严谨、概念完整，其中某些模型中提出的基本概念仍 作为目前最先进的紊流模型的理论基础。
第3章-流型
32
§3.3.1 垂直上升流动
目前研究最多，因此相对来说最成熟，但主要是以低黏度工质为基础的，最初的研究 因为在流型的识别上仅仅采用观察法，因而不免存在着较多的混淆。 目前对上升流的流型通常分为以下四种，即泡状流，段塞流，块状流及环状流四种。 以上四种流型还可以进一步细分，比如对环状流，根据气核中是否携带有液滴或液条， 又可分为环雾流和带纤维的环状流等。流型间的转变并不是突然发生的。因而在这一转 变过程中也可能观察到许多具有两个基本流型部分特征的中间流型。但流型的划分并不 是越细越好，而应以满足工程计算和理论研究的需求为目的。
该方法的不足：对压力波动信号的分析不如图像输出清晰，比如在较高质量流速和低含气率 时，与流型相对应的信号并不是很清晰，辨别起来就很困难；另外一个问题就是存在从试验 段出口的压力反射波的虚假信号影响。因此，在这方面仍须改进。
14
用电导率（用电导探针测量）、截面含气率以及液膜厚度等的脉
动特性来识别流型，其基本原理是一样的，就是根据两相流体流 过管道时，在不同的流动状态下，截面含气率、液膜厚度、电导
(分层流—Stratified flow) (波状流—Wavy stratified flow)；
6
7
第二类划分方法：
按照流动的数学模型分类： 分散流动或弥散流（dispersed flow） 分离流(separated flow) 间歇流(intermittent flow)
8
9
§3.2.2 流型的识别方法
31
流型图是建立在实验研究的基础上的，因此其应用也受到实验 数据源的限制。随着气液两相流研究的不断深入，流型图也在不断 完善，以下仅就各种简单的和复杂管道中的气液两相流流型以及流 型图进行简要地说明。 各文献定义了多种多样的流型，这一方面是由于流型变化的复 杂性；另一方面是由于不同作者对同一流型的命名不同。
气体动力学基础笔记手写
气体动力学基础笔记手写一、气体动力学基本概念1. 气体：由大量分子组成的混合物，其分子在不断地运动和碰撞。
2. 温度：气体分子平均动能的量度，与分子平均动能成正比。
3. 压力：气体对容器壁的压强，由大量气体分子对容器壁的碰撞产生。
4. 密度：单位体积内的气体质量，与分子数和分子质量有关。
5. 流场：描述气体流动的空间和时间的函数，由速度、压力、密度等物理量描述。
二、理想气体状态方程1. 理想气体状态方程：pV = nRT，其中p为压力，V为体积，n为摩尔数，R为气体常数，T为温度。
2. 实际气体与理想气体的关系：实际气体在一定条件下可以近似为理想气体，但在某些情况下需要考虑分子间相互作用和分子内能等效应。
三、气体流动的基本方程1. 连续性方程：质量守恒方程，表示单位时间内流入流出控制体的质量流量相等。
2. 动量守恒方程：牛顿第二定律，表示单位时间内流入流出控制体的动量流量等于作用在控制体上的外力之和。
3. 能量守恒方程：热力学第一定律，表示单位时间内流入流出控制体的热量流量等于控制体内能的变化率加上作用在控制体上的外力所做的功。
四、一维定常流1. 一维流：流场中所有点的流速方向都在同一直线上。
2. 定常流：流场中各物理量不随时间变化而变化的流动。
3. 声速：气体中声速与温度和气体种类有关，是气体的特征速度。
4. 马赫数：流场中任意一点上流速与当地声速之比，是描述流动状态的重要参数。
五、膨胀波与压缩波1. 膨胀波：由于流体受压缩而产生的波，传播方向与流体运动方向相反，波前压力低于波后压力。
2. 压缩波：由于流体受扩张而产生的波，传播方向与流体运动方向相同，波前压力高于波后压力。
工程流体力学第三章
则总压力P 则总压力P为： 其中 代入上式，则： 代入上式，
(1)
对于本例即
它表明作用在平面 A 的液体总压力，等于浸水面积 A 与形心点 的液体总压力， 的静压力 γhc的乘积。 的乘积。 可理解为一假想体积的液重，即以浸水面积 A 为底，面积 A 的 为底， 可理解为一假想体积的液重， 形心淹没深度h 为高的这样一个体积包围的液体重量。 形心淹没深度hc为高的这样一个体积包围的液体重量。
一点的质量力必然垂直于通过该点的等压面。 一点的质量力必然垂直于通过该点的等压面。 等压面概念对解决许多流体平衡问题很有用处， 等压面概念对解决许多流体平衡问题很有用处，它是液柱式压力计测压原理的重 要基础。 要基础。 根据等压面性质，我们可以在已知质量力的方向，去确定等压面的形状， 根据等压面性质，我们可以在已知质量力的方向，去确定等压面的形状，或已知 等压面的形状去确定质量力的方向。 等压面的形状去确定质量力的方向。
根据等压面的特性可以更普遍地证明：两种不同流体处于平衡状态时，其 根据等压面的特性可以更普遍地证明：两种不同流体处于平衡状态时， 相互接触的（但互不相混）分界面必然是等压面。 相互接触的（但互不相混）分界面必然是等压面。
( 4 ）正压流场 流体的密度只是压力的函数的流场称之为正压流场，即在正压流场中 流体的密度只是压力的函数的流场称之为正压流场，
§3 . 3 某些流体静力学基本问题
在工程技术中，许多的工业过程与流体静力学相关，研究这些问 在工程技术中，许多的工业过程与流体静力学相关， 题就需要流体静力学的知识。 题就需要流体静力学的知识。 一、压力分布与受力分析 对于流体静力学基本方程： 对于流体静力学基本方程：
∂P = ρ fx; ∂x ∂P = ρ fy; ∂y
发生在肺内的气体交换-鲁科五四学制版七年级生物上册教案
发生在肺内的气体交换背景知识人类的呼吸系统由上呼吸道、气管、支气管、肺和呼吸肌组成。
呼吸的目的是将氧气输送到血液中，以供身体各个部位使用，并将二氧化碳从身体中排出。
肺是人类呼吸系统中非常重要的一部分，它们是气体交换的地方。
气体交换的过程当您呼吸时，氧气进入您的身体并通过肺部吸入到血液中，而二氧化碳则从血液中释放并呼出。
下面是发生在肺内的气体交换过程的简单描述：1.您在呼吸时，肺会膨胀并将空气吸入。
2.空气从气管进入您的肺部，并通过气管分支进入支气管和气管管。
3.沿着气管的分支和支气管，空气最终到达肺的末梢细胞组织，其中包括肺泡。
4.肺泡内的氧气通过肺泡膜进入肺毛细血管。
5.血液流经肺毛细血管，将含氧气的血液带回心脏并输送到身体各个部位。
6.一旦血液输送到身体各个部位，氧气会释放出来，用于细胞的代谢。
7.细胞代谢会产生二氧化碳，它通过血液回到肺泡。
8.二氧化碳穿过肺泡膜进入肺泡，并被从肺部呼出。
氧气和二氧化碳的运输血液中的氧气和二氧化碳通过不同的分子进行运输。
氧气主要通过血红蛋白运输，这是一种在红血球中的蛋白质。
氧气通过肺泡毛细血管进入红血球中，并与血红蛋白分子结合，在全身输送氧气。
当氧气输送到身体组织时，它会被释放出来，用于细胞代谢。
二氧化碳主要通过载体蛋白质运输，其中包括红细胞和血浆中的碳酸氢根离子。
二氧化碳通过肺泡膜进入肺泡后，会从肺部呼出。
结论肺是呼吸系统中最重要的器官之一。
氧气进入肺部并输送到身体各个部位，用于细胞代谢。
在细胞代谢过程中产生的二氧化碳则从那里排出。
了解肺内气体交换的过程对我们理解呼吸系统的基础知识和生命的基本功能非常重要。
初中化学气体流动教案
初中化学气体流动教案教学目标：1. 了解气体的基本性质和气体流动的原因。
2. 掌握气体的扩散现象和气体的压缩性。
3. 能够运用气体流动的原理解释一些日常生活中的现象。
教学重点：1. 气体的基本性质和气体流动的原因。
2. 气体的扩散现象和气体的压缩性。
教学难点：1. 气体流动的原理和气体的压缩性。
教学准备：1. 实验室用具：气球、塑料袋、水槽、显微镜等。
2. 教学课件和图片。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 引导学生思考：我们日常生活中经常接触到气体，那么你们知道气体有哪些基本性质吗？气体为什么能够流动呢？2. 学生回答后，教师总结：气体的基本性质包括无色、无味、无形状等，气体能够流动是因为分子之间的碰撞和压力的作用。
二、气体的扩散现象（15分钟）1. 实验演示：将一只气球放入塑料袋中，然后将塑料袋系紧，让学生观察气球的变化。
2. 学生观察后，教师提问：为什么气球会变小呢？这是什么现象？3. 学生回答后，教师解释：这是气体的扩散现象，气体分子在不断的运动中会扩散到塑料袋的各个角落，使得气球变小。
三、气体的压缩性（15分钟）1. 实验演示：将一只气球吹起来，然后用手指按住气球的口，让学生观察气球的变化。
2. 学生观察后，教师提问：为什么气球会变小呢？这是什么现象？3. 学生回答后，教师解释：这是气体的压缩性，气体分子在受到压力时会减小体积。
四、气体流动的应用（15分钟）1. 课件展示：通过图片和实例，让学生了解气体流动在生活中的应用，如风扇、空调等。
2. 学生观察后，教师提问：你们还能够想到其他的气体流动应用吗？3. 学生回答后，教师总结：气体流动在生活中的应用非常广泛，不仅仅局限于风扇、空调等，还包括汽车发动机、呼吸系统等。
五、课堂小结（5分钟）1. 教师引导学生回顾本节课所学的内容，让学生总结气体的基本性质、气体流动的原因、气体的扩散现象和气体的压缩性。
2. 学生回答后，教师给予肯定和补充。
教学反思：本节课通过实验和课件展示，让学生了解了气体的基本性质、气体流动的原因、气体的扩散现象和气体的压缩性。
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气体的流动过程
（thermodynamics of one-dimensional steady flow of Gas）
流体在管道中流动时与外界的热交换往往可以忽略， 也不对外输出轴功，而且常可视为稳态稳流装置。以下 本章将主要讨论定比热容理想气体在管道中作绝热稳态 稳流时的热力学状态变化与宏观流动状况（流速、流量） 变化之间的关系
流道中气体热力学状态不断变化，沿程不同截面上音 速各不相同，对特定截面一般都强调为“当地音速”
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⑵马赫数
马赫数(M)
——流道中某一截面上的气体流速与当地音速之比 亚音速——气体的流速小于当地音速，M < 1 超音速——气体的流速大于当地音速，M >1
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§3.3 促使流速改变的条件
工程上常有将气流加速或加压的要求。例如： 利用喷管将蒸汽流加速，冲动汽轮机的叶轮作功； 喷气式发动机则利用喷管将气流加速后喷出，产生巨 大的反作用力来推动装置运动 通过扩压管利用气流的宏观运动动能将气流加压 气流的这种加速或扩压过程可以仅利用气流的热力学 状态或运动状态变化来实现，无需借助其它机械设备
v1
v2
考虑到稳态稳流的特性，对管道的任一截面
Aici 常数 vi dA dv dc Av c
——连续性方程
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3
⑵能量方程
根据稳态稳流的能量方程
q
(h2
h1 )
1 2
(c22
c12 )
g(z2
z1 )
wshaft
对于绝热、不作轴功、忽略重力位能的稳态稳流情况
h 1 c2 2
dv 1 dP v kP
水蒸气也借用该式作近似计算 但k不再具有热容比(cp / cv)的含义，为经验值：
过热水蒸气 干饱和水蒸气 干度为x的湿蒸汽
k = 1.3 k = 1.135 k = 1.035 + 0.1x
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小结
稳态稳流、绝热、不作轴功、不计重力位能的管道流动
连续性方程 能量方程
dA dv dc
Av c
h0
hi
1 2
ci2
常数
过程方程
v2
v1
(
P1 P2
1
)k
；
dv 1 dP v kP
滞止——绝热流动时因阻滞作用而达到流速为零的状态
(P0、T0、v0 、c0 =0) 水蒸气的经验值
过热水蒸气
k = 1.3
干饱和水蒸气
k = 1.135
干度为x的湿蒸汽 k = 1.035 + 0.1x
h1
1 2
c12
h2
1 2
c22
hi
1 2
ci2
常数
可见相对管道中的任意两个截面，若气流的焓 h↑，则 流速c↓；反之，若气流的焓h↓，则流速c↑
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令
h0
h
1 c2 2
——滞止焓
滞止焓的物理意义为：
在绝热流动的情况下，流体因阻滞作用而
达到流速为零时所应具有的焓参数最大值
在流道中测定气流温度时滞止效应令所得的结果偏高
亚音速流 （M<1）
13
对于超音速气流（M>1）
dA M 2 dc dc (M 2 1) dc
A
cc
c
>0
气体的流速将与管道的截面积作同方向变化
喷管——渐扩状 扩压管——渐缩状
喷管(P↓,c↑)
超音速流 （M<1）
扩压管(P↑,c↓)
超音速流 （M<1）
显然，渐缩喷管最多只能将气流加速至音速
§3.1 稳态稳流的基本方程
⑴连续性方程
稳态稳流时，任何一段管道内流进和流出的流体流量
相等 由于
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m1 m2
m Ac v
A1c1 A2c2
v1
v2
1
2
A1
c1
c2
m1
m2
1
A2 2
管道中的一维稳定流动
2
式中
A——管道的截面积 c ——流体在当地的流速 v ——当地的流体比体积
A1c1 A2c2
要将亚音速气流加速至超音速
喷管截面积应先收缩，后扩大 ——缩放喷管，亦称拉伐尔喷管
拉伐尔喷管
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c=a 拉伐尔喷管
气流在缩放喷管的喉部处达到当地音速
§3.4 喷管(nozzle)计算
通常依据喷管进口处的工质参数(P1、t1)和背压(P2),并 在给定流率的条件下进行喷管的设计计算
设计计算的目的在于确定喷管的形状和尺寸 校核计算的目的则在于预测各种条件下的喷管工作情 况，即确定不同情况下喷管的流量和出口流速
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§3.2 音速和马赫数
⑴音速
通常所说的音速指声波在空气中的传播速度 音速不是固定的，与传播介质的物性、热力状态有关 对理想气体音速只与温度有关
a kRgT kPv
对实际气体音速a不仅与温度T有关，还与气体的压力P 或比体积v有关
也借用上式计算水蒸气中的音速 ，其中的k值按前述 经验值选取
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dP kM 2 dc
P
c
dA 1 dP dc A kP c
dA M 2 dc dc (M 2 1) dc
A
cc
c
<0
对于亚音速流（M<1）
气体的流速将与管道的截面积作相反方向变化
喷管——渐缩状 扩压管——渐扩状
喷管(P↓,c↑)
亚音速流 （M<1）
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扩压管(P↑,c↓)
扩压管 ——气流通过后能令气流P ↑ ，c ↓ 的管道
⑶流速改变与流道截面积变化的关系
气流速度与压力的反方向变化需通过管道截面积有规 律地变化来促成
根据气体流动的连续性方程及绝热过程方程
dA dv dc Av c dv 1 dP v kP
dA 1 dP dc A kP c
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⑴流速改变与压力变化的关系
对于流体可逆流动，过程的技术功可表达为
dwt
vdP
1 dc2 2
gdz
dwshaft
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vdP
1 2
dc2
0 gdz
0 dwshaft
管道中流动气流不作轴功，忽略重力位能变化
vdP 1 dc2 2
cdc vdP
dc v dP k Pc c2Biblioteka 滞止状态的参数以下标“0”表示
求解流动问题通常已知进口气流状态(h1,P1,v1,T1,c1)
由
h0
h1
1 2
c12
T0
(
P0
)
k 1 k
T1 P1
h 解得 0
P 解得 0
T0
v0
滞止状态完全由进口气流初态确定
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⑶过程方程
对于状态连续变化的定比热容理想气体可逆绝热流动
过程
Pv k 常数
kP
a2 kPv
dc c
kPv kPc2
dP
a2 k c2
dP P
1 kM2
dP P
dP kM 2 dc
P
c
管道流动问题中流速c 应为正值，而k、M2也是正值
式中dc与dP反号
气体的流速变化与其压力的变化方向相反
气流加速c↑
压力P↓ 反之亦然
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⑵喷管和扩压管
喷管 ——气流通过后能令气流P↓，c↑的管道