yhm流体工热习题解答
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1Pa =1N m2
•液柱高： 米汞柱mH2O （水头高） 毫米汞柱mmHg（血压计） •标准大气压atm(标准国际大气模型)
1atm 101.3kpa 10.33mH2O 760mmHg
B3.6 压强场
B3.6.2 压强计算方法与单位 1. 压强计算方法
p p0 ρgh
完全真空 压强基准
' hD 1.115m ' hD 3 hD s i n600 2.03m
P y1A P2 y2 A 1
2-37
解题要点：曲面为如图所示 曲面受到的压力分解为水平分力和 竖直分力 （1）水平分力 （2）竖直分力 竖直分力关键是压力体的计算 如图所示分别对曲线1的压力体1和曲线2 的压力体2分别计算，然后合成求解！
du m g sin T A dy
5 sin 13
m gsin 5 9.8 5 / 13 u 1 A 0.4 0.45 0.001
0.1047Pa s
1－8．一个圆锥体绕其铅直中心轴等速旋转，锥体与固定壁的间距为δ＝1mm，全 部为润滑油充满，μ＝0.1Pa.s ，当旋转角速度ω＝16s－1，锥体底部半径R＝ 0.3m,高H＝0.5m时，求：作用于圆锥的阻力矩。
各章基本知识点
30
第一章 基本概念汇总
热力系
平衡态
准静态、可逆
过程量、状态量、状态参数
功、热量、熵
p-V图、T-S图 循环、评价指标
第一章
种类：
讨论课 Discussion
闭口系、开口系、绝热系、孤 立系
热力系
热力系的选取取决于研究目的和方法， 具有随意性，选取不当将不便于分析。 一旦取定系统，沿边界寻找相互作用。
初始温度一样时）
可逆过程与准静态过程的区别和联系
可逆过程一定是准静态过程
准静态过程不一定是可逆过程
可逆过程＝准静态过程＋无耗散
可逆过程完全理想，以后均用可逆 过程的概念。准静态过程很少用。
自由膨胀过程
刚性，绝热 B中没有气体，不能取做系统 以A中原有气体为系统 A中气体非准静态 A中气体没有作功
• • • • • • • • •
没有作功对象
后进去的对先进去的 气体作功了吗？
•
A•
•
•
• • • •
B 真空
第二章热力学第一定律
热力学第一定律是能量守恒与转换定律在热力 学中的应用。确定了热力过程中各种能量在数 量上的相互关系。 u f T , v 或u f T , p ; u f p, v
各章基本知识点
38
q u w
闭口系能量平衡方程式：
q du pdv
注意热力过程的方向和Q、ΔU、W正负的 关系。 对循环过程：循环完成后，工质回复原来的 状态，闭口系的热力学能是状态参数，ΔU ＝0。循环中与外界交换的净热量等于与外 界交换的净功量。
2013-12-22
学的前前后后，抽象且相互联系，必须掌握好）； 2. 学会抽象简化的研究方法（基本定律、基本关系式 是解决问题的基础，必须掌握并能灵活运用）； 3. 重视习题和实验等（理解是基础，方法是关键， 熟能生巧)。
2013-12-22
24
第一章基本概念
热力系统：人为地分割出来作为热力学分析对象的有限物质系 统。 外界：系统周围物质的统称。
2
T2 s1
2
v1
2013-12-22
v2
s2
s
29
各章基本知识点
循环定义：工质从某一状态经过一连串的状态 变化过程，又回复到原来状态。即为封闭的热 力过程。
第一章基本概念
根据过程进行的方向，又可分为正循环（热机 循环）和逆循环（制冷循环）。 得到的收益
经济性指标=
花费的代价
2013-12-22
刚性绝热系统，B侧设有电热丝 红线内 ——闭口绝热系 黄线内不包含电热丝
——闭口系
黄线内包含电热丝 ——闭口绝热系 兰线内
——孤立系
例1：绝热刚性容器向气缸充气
试分别选取闭口系和开口系，画出充气前后边界， 标明功和热的方向。
(1)以容器内原有气体为系统
Q W
闭口系 功量： 气体对活塞作功W 热量： 气体通过活塞从外界吸热Q(当
各章基本知识点
准平衡过程和可逆过程。 可逆＝准平衡过程＋无摩擦和其它任何损耗 只有准平衡过程才能在坐标图中用连续的曲线 表示。 功和热是过程量 ，其在状态参数坐标图上的 p T 2 表示。 w12 pdv 1 1 p1
第一章基本概念
1
T 1
p2
2
q12 Tds
1
v百度文库
绝对压强 pab 表压强 p g 真空度 pv
大气压强 pa
习惯上
p pg
B1. 流体及其物理性质
B1.5 流体模型分类 无粘性流体 按粘性分类 粘性流体 可压缩流体 流体模型 按可压缩性分类 不可压缩流体 完全气体 其他分类 正压流体 斜压流体 牛顿流体
非牛顿流体
均质流体
等熵流体 恒温流体
C1
各章基本知识点
39
q h wt 稳定流动开口系统能量方程式：
热力学第一定律的第二解析式 q dh vdp 适合于开口系统的任意过程，及任意工质。
p p1 技术功wt a 1 面积1 2 b
vdp
1 2
1 膨胀功w 2 P2v2
2
1
pdv
P1v1
第一章基本概念
基本状态参数，需要掌握①温标转换②压力测量（转换） ③比体积与密度的转换。
2013-12-22
各章基本知识点
26
系统在不受外界的影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变 化，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称平衡状态。
第一章基本概念
系统内部及系统与外界之间的一切不平衡势差（力差、温差、化学
解： 取微元体 dh dA 2r dl 2r 微元面积： cos
切应力：
du r 0 dy
阻力： dT dA 阻力矩： dM dT r
M
H
dM rdT r dA
1 dh cos
H
r 2r
0
1 2 cos
各章基本知识点
27
状态方程：基本状态参数（p,v,T)之间服从的关系式。 对简单可压缩系统，热功转换中只存在容积变化功。某一个状态参 数可以由另外两个参数确定。 状态参数坐标图： p
p2
p1 1 2 T T1 T2 1 2
第一章基本概念
O
v1
v2
v
O
s1
s2
s
28
压容图
2013-12-22
温熵图
第 十 二 章 理 想 气 体 混 合 物 及 湿 空
第 七 章 气 体 和 蒸 气 的 流 动
第 八 章 压 气 机 的 热 力 过 程
第 九 章 理 想 气 体 混 合 物 及 湿 空 气
第 第 十 十 章 一 章 蒸 汽 制 动 冷 力 循 装 环 置 循 环
学习方法
1. 把握线索（大量的基本概念贯穿于整个工程热力
作业解答
2－29．如图， 600 ，上部油深h＝1m，下部水深h1＝2m， 7.84kN / m3 油 求：单位宽度上液体的静压力及其作用点。
解 ： 合力
P b
1 h 1 h1 h1 油h 水 h1 ＋ 油h 2 sin600 2 sin600 sin600 ＝45.26kN
水 2r 2
2g 2g 水 - 油） （ 水 - 油） （
2r 2
2g
油
2 rc 2
水
2r 2
2g
2 rc 2
2g
工程热力学知识总结回顾
工程热力学的基本概念
热力学第一定律
气体及蒸汽的性质
全书主要内容
热力学基本概念和基本理论 第 第 一 二 章 章 基 本 概 念 第 一 定 律 第 四 章 理 想 气 体 的 热 力 过 程 第 五 章 理 想 气 体 的 热 力 过 程 工质性质 第 热第 三 力六 章 学章 一 实 气 般 际 体 关 气 和 系 体 蒸 式 性 气 质 的 及 性 质 基本热力过程以及应用
2013-12-22
各章基本知识点
25
状态：把系统中某一瞬间表现的工质热力性质的宏观状况，称 为工质的热力状态，简称状态。 状态参数：描述工质状态特性的一些宏观物理量称为工质的状 态参数。具有以下特征： 1. 状态确定，则状态参数也确定，反之亦然—单值函数。 2. 状态参数的变化量与路径无关，只与初终态有关—点函数。 3. 其微元差是全微分。 常用的状态参数：P、T、V、U、H和S;
热力学能、总能和焓；容积功、推动功和技术 功； 焓=内能+推动功
wt w p2v2 p1v1 1 f 态的那部分能量。 2
2013-12-22
h u pv
技术功=容积功-流动功(推动功之差)
2 对流动工质(开口系统)，焓表示沿流动方向传递的总能量中，取决于热力状 c gz w i
流体工热习题解答
云和明
流体力学知识总结回顾
流体的物理性质（密度、容重、粘性、压缩 性和热胀性、毛细特性及表面张力 流体力学研究的三个模型（连续介质模型、 理想流体模型、压缩和不可压缩模型 流体静力学压强的两个特性、压强的表示方 法及单位、平面和曲面受液体的总压力、液体 匀加速和等角速度旋转时压强分布规律
p2
0
2013-12-22
h 作用点： P 1 h 4.5kN 1 2 油 s i n600 ' h1 2.69m 1 h1 水 h1 22.65kN 2 s i n600 ' h2 0.77m P2
h1 18.1kN si n600 ' h3 1.155m P3 油h
对B点 取 矩 ： 1h1 P2h '2 P3h '3 Ph'D P '
r
0
3
dh( r tg h)
H 1 3 2 tg h 3 dh cos 0
2 3 H 4 0.1 16 0.54 0.6 3 tg 39.6 Nm 3 4 cos 10 0.857 2
A
对闸板上端点取矩：
流体的平衡
C1 流体的平衡 C1.1 引言
平衡的条件 压强分布
任 务 相对平衡
总压力
浮体稳定性
流体静力学
固壁受力分析 应 用 液压系统原理 压力仪器设计 浮体稳定性分析
液缸,水坝,闸门等
水压机,油压系统等
比重计,测高仪,分离器等 舰船,浮吊,气艇等
1-7． 一 底 面 积 为45x45cm2 ， 高 为 1cm 的 木 块， 质 量 为5kg ， 沿 涂 有 润 滑 油 的 斜 面 向 下 作 等 速 运 动， 木 块 运 动 速 u=1m/s ， 油 层 厚 度1mm ， 斜 坡 角 (见 图 示)， 求 油 的动力 粘 度 。
势差）消失是系统实现热力平衡状态的充要条件。 平衡与稳定：如果系统是在外界作用下保持状态不变，则不属于平衡 状态，如稳态导热。稳定不一定平衡，但平衡一定稳定。 平衡与均匀：侧重点不一样，平衡强调时间上稳定不变，均匀强调空 间各点的参数值相同。平衡不一定均匀，单相平衡态则一定均匀。
2013-12-22
灵活掌握：按具体分析需要划分系统
边界(界面)：热力系与外界的分界面。 界面可以是真实，也可以是虚拟的；可以是固定，也可以是变 化（运动）的。
闭口系统:与外界无物质交换，又称控制质量。 开口系统:与外界有物质交换，又称控制体积。
绝热系统:与外界无热量交换。
孤立系统:与外界无能量交换又无物质交换。可以理解成闭口+ 绝热，但是实际上孤立系统是不存在的。
作用在流体微元上的力 表面力
dFs / dA
流场中的分布力
法向应力p 切向应力
体积力 dFb / d
单位质量流体 单位体积流体
f ρf
重力、惯性力 电磁力
• 重力场： • 重力势：
f gk (gz )
π gz
B3.6.2 压强计算方法与单位
2.压强单位
•国际单位制（SI）：帕斯卡Pa
2-40
解题思路：1.根据题意，分析水平 分力为零 2.竖直分力如图所示，分别画出压力体 合成，然后在求解；其中压力体1为 实压力体，压力体2为虚压力体 3.进一步可推断，锥形体上表面距离 水面的深度不同，其可能上浮， （下沉，静止）但此题同为静止
r rc r rc r rc
•液柱高： 米汞柱mH2O （水头高） 毫米汞柱mmHg（血压计） •标准大气压atm(标准国际大气模型)
1atm 101.3kpa 10.33mH2O 760mmHg
B3.6 压强场
B3.6.2 压强计算方法与单位 1. 压强计算方法
p p0 ρgh
完全真空 压强基准
' hD 1.115m ' hD 3 hD s i n600 2.03m
P y1A P2 y2 A 1
2-37
解题要点：曲面为如图所示 曲面受到的压力分解为水平分力和 竖直分力 （1）水平分力 （2）竖直分力 竖直分力关键是压力体的计算 如图所示分别对曲线1的压力体1和曲线2 的压力体2分别计算，然后合成求解！
du m g sin T A dy
5 sin 13
m gsin 5 9.8 5 / 13 u 1 A 0.4 0.45 0.001
0.1047Pa s
1－8．一个圆锥体绕其铅直中心轴等速旋转，锥体与固定壁的间距为δ＝1mm，全 部为润滑油充满，μ＝0.1Pa.s ，当旋转角速度ω＝16s－1，锥体底部半径R＝ 0.3m,高H＝0.5m时，求：作用于圆锥的阻力矩。
各章基本知识点
30
第一章 基本概念汇总
热力系
平衡态
准静态、可逆
过程量、状态量、状态参数
功、热量、熵
p-V图、T-S图 循环、评价指标
第一章
种类：
讨论课 Discussion
闭口系、开口系、绝热系、孤 立系
热力系
热力系的选取取决于研究目的和方法， 具有随意性，选取不当将不便于分析。 一旦取定系统，沿边界寻找相互作用。
初始温度一样时）
可逆过程与准静态过程的区别和联系
可逆过程一定是准静态过程
准静态过程不一定是可逆过程
可逆过程＝准静态过程＋无耗散
可逆过程完全理想，以后均用可逆 过程的概念。准静态过程很少用。
自由膨胀过程
刚性，绝热 B中没有气体，不能取做系统 以A中原有气体为系统 A中气体非准静态 A中气体没有作功
• • • • • • • • •
没有作功对象
后进去的对先进去的 气体作功了吗？
•
A•
•
•
• • • •
B 真空
第二章热力学第一定律
热力学第一定律是能量守恒与转换定律在热力 学中的应用。确定了热力过程中各种能量在数 量上的相互关系。 u f T , v 或u f T , p ; u f p, v
各章基本知识点
38
q u w
闭口系能量平衡方程式：
q du pdv
注意热力过程的方向和Q、ΔU、W正负的 关系。 对循环过程：循环完成后，工质回复原来的 状态，闭口系的热力学能是状态参数，ΔU ＝0。循环中与外界交换的净热量等于与外 界交换的净功量。
2013-12-22
学的前前后后，抽象且相互联系，必须掌握好）； 2. 学会抽象简化的研究方法（基本定律、基本关系式 是解决问题的基础，必须掌握并能灵活运用）； 3. 重视习题和实验等（理解是基础，方法是关键， 熟能生巧)。
2013-12-22
24
第一章基本概念
热力系统：人为地分割出来作为热力学分析对象的有限物质系 统。 外界：系统周围物质的统称。
2
T2 s1
2
v1
2013-12-22
v2
s2
s
29
各章基本知识点
循环定义：工质从某一状态经过一连串的状态 变化过程，又回复到原来状态。即为封闭的热 力过程。
第一章基本概念
根据过程进行的方向，又可分为正循环（热机 循环）和逆循环（制冷循环）。 得到的收益
经济性指标=
花费的代价
2013-12-22
刚性绝热系统，B侧设有电热丝 红线内 ——闭口绝热系 黄线内不包含电热丝
——闭口系
黄线内包含电热丝 ——闭口绝热系 兰线内
——孤立系
例1：绝热刚性容器向气缸充气
试分别选取闭口系和开口系，画出充气前后边界， 标明功和热的方向。
(1)以容器内原有气体为系统
Q W
闭口系 功量： 气体对活塞作功W 热量： 气体通过活塞从外界吸热Q(当
各章基本知识点
准平衡过程和可逆过程。 可逆＝准平衡过程＋无摩擦和其它任何损耗 只有准平衡过程才能在坐标图中用连续的曲线 表示。 功和热是过程量 ，其在状态参数坐标图上的 p T 2 表示。 w12 pdv 1 1 p1
第一章基本概念
1
T 1
p2
2
q12 Tds
1
v百度文库
绝对压强 pab 表压强 p g 真空度 pv
大气压强 pa
习惯上
p pg
B1. 流体及其物理性质
B1.5 流体模型分类 无粘性流体 按粘性分类 粘性流体 可压缩流体 流体模型 按可压缩性分类 不可压缩流体 完全气体 其他分类 正压流体 斜压流体 牛顿流体
非牛顿流体
均质流体
等熵流体 恒温流体
C1
各章基本知识点
39
q h wt 稳定流动开口系统能量方程式：
热力学第一定律的第二解析式 q dh vdp 适合于开口系统的任意过程，及任意工质。
p p1 技术功wt a 1 面积1 2 b
vdp
1 2
1 膨胀功w 2 P2v2
2
1
pdv
P1v1
第一章基本概念
基本状态参数，需要掌握①温标转换②压力测量（转换） ③比体积与密度的转换。
2013-12-22
各章基本知识点
26
系统在不受外界的影响的条件下，如果宏观热力性质不随时间而变 化，这时系统的状态称为热力平衡状态，简称平衡状态。
第一章基本概念
系统内部及系统与外界之间的一切不平衡势差（力差、温差、化学
解： 取微元体 dh dA 2r dl 2r 微元面积： cos
切应力：
du r 0 dy
阻力： dT dA 阻力矩： dM dT r
M
H
dM rdT r dA
1 dh cos
H
r 2r
0
1 2 cos
各章基本知识点
27
状态方程：基本状态参数（p,v,T)之间服从的关系式。 对简单可压缩系统，热功转换中只存在容积变化功。某一个状态参 数可以由另外两个参数确定。 状态参数坐标图： p
p2
p1 1 2 T T1 T2 1 2
第一章基本概念
O
v1
v2
v
O
s1
s2
s
28
压容图
2013-12-22
温熵图
第 十 二 章 理 想 气 体 混 合 物 及 湿 空
第 七 章 气 体 和 蒸 气 的 流 动
第 八 章 压 气 机 的 热 力 过 程
第 九 章 理 想 气 体 混 合 物 及 湿 空 气
第 第 十 十 章 一 章 蒸 汽 制 动 冷 力 循 装 环 置 循 环
学习方法
1. 把握线索（大量的基本概念贯穿于整个工程热力
作业解答
2－29．如图， 600 ，上部油深h＝1m，下部水深h1＝2m， 7.84kN / m3 油 求：单位宽度上液体的静压力及其作用点。
解 ： 合力
P b
1 h 1 h1 h1 油h 水 h1 ＋ 油h 2 sin600 2 sin600 sin600 ＝45.26kN
水 2r 2
2g 2g 水 - 油） （ 水 - 油） （
2r 2
2g
油
2 rc 2
水
2r 2
2g
2 rc 2
2g
工程热力学知识总结回顾
工程热力学的基本概念
热力学第一定律
气体及蒸汽的性质
全书主要内容
热力学基本概念和基本理论 第 第 一 二 章 章 基 本 概 念 第 一 定 律 第 四 章 理 想 气 体 的 热 力 过 程 第 五 章 理 想 气 体 的 热 力 过 程 工质性质 第 热第 三 力六 章 学章 一 实 气 般 际 体 关 气 和 系 体 蒸 式 性 气 质 的 及 性 质 基本热力过程以及应用
2013-12-22
各章基本知识点
25
状态：把系统中某一瞬间表现的工质热力性质的宏观状况，称 为工质的热力状态，简称状态。 状态参数：描述工质状态特性的一些宏观物理量称为工质的状 态参数。具有以下特征： 1. 状态确定，则状态参数也确定，反之亦然—单值函数。 2. 状态参数的变化量与路径无关，只与初终态有关—点函数。 3. 其微元差是全微分。 常用的状态参数：P、T、V、U、H和S;
热力学能、总能和焓；容积功、推动功和技术 功； 焓=内能+推动功
wt w p2v2 p1v1 1 f 态的那部分能量。 2
2013-12-22
h u pv
技术功=容积功-流动功(推动功之差)
2 对流动工质(开口系统)，焓表示沿流动方向传递的总能量中，取决于热力状 c gz w i
流体工热习题解答
云和明
流体力学知识总结回顾
流体的物理性质（密度、容重、粘性、压缩 性和热胀性、毛细特性及表面张力 流体力学研究的三个模型（连续介质模型、 理想流体模型、压缩和不可压缩模型 流体静力学压强的两个特性、压强的表示方 法及单位、平面和曲面受液体的总压力、液体 匀加速和等角速度旋转时压强分布规律
p2
0
2013-12-22
h 作用点： P 1 h 4.5kN 1 2 油 s i n600 ' h1 2.69m 1 h1 水 h1 22.65kN 2 s i n600 ' h2 0.77m P2
h1 18.1kN si n600 ' h3 1.155m P3 油h
对B点 取 矩 ： 1h1 P2h '2 P3h '3 Ph'D P '
r
0
3
dh( r tg h)
H 1 3 2 tg h 3 dh cos 0
2 3 H 4 0.1 16 0.54 0.6 3 tg 39.6 Nm 3 4 cos 10 0.857 2
A
对闸板上端点取矩：
流体的平衡
C1 流体的平衡 C1.1 引言
平衡的条件 压强分布
任 务 相对平衡
总压力
浮体稳定性
流体静力学
固壁受力分析 应 用 液压系统原理 压力仪器设计 浮体稳定性分析
液缸,水坝,闸门等
水压机,油压系统等
比重计,测高仪,分离器等 舰船,浮吊,气艇等
1-7． 一 底 面 积 为45x45cm2 ， 高 为 1cm 的 木 块， 质 量 为5kg ， 沿 涂 有 润 滑 油 的 斜 面 向 下 作 等 速 运 动， 木 块 运 动 速 u=1m/s ， 油 层 厚 度1mm ， 斜 坡 角 (见 图 示)， 求 油 的动力 粘 度 。
势差）消失是系统实现热力平衡状态的充要条件。 平衡与稳定：如果系统是在外界作用下保持状态不变，则不属于平衡 状态，如稳态导热。稳定不一定平衡，但平衡一定稳定。 平衡与均匀：侧重点不一样，平衡强调时间上稳定不变，均匀强调空 间各点的参数值相同。平衡不一定均匀，单相平衡态则一定均匀。
2013-12-22
灵活掌握：按具体分析需要划分系统
边界(界面)：热力系与外界的分界面。 界面可以是真实，也可以是虚拟的；可以是固定，也可以是变 化（运动）的。
闭口系统:与外界无物质交换，又称控制质量。 开口系统:与外界有物质交换，又称控制体积。
绝热系统:与外界无热量交换。
孤立系统:与外界无能量交换又无物质交换。可以理解成闭口+ 绝热，但是实际上孤立系统是不存在的。
作用在流体微元上的力 表面力
dFs / dA
流场中的分布力
法向应力p 切向应力
体积力 dFb / d
单位质量流体 单位体积流体
f ρf
重力、惯性力 电磁力
• 重力场： • 重力势：
f gk (gz )
π gz
B3.6.2 压强计算方法与单位
2.压强单位
•国际单位制（SI）：帕斯卡Pa
2-40
解题思路：1.根据题意，分析水平 分力为零 2.竖直分力如图所示，分别画出压力体 合成，然后在求解；其中压力体1为 实压力体，压力体2为虚压力体 3.进一步可推断，锥形体上表面距离 水面的深度不同，其可能上浮， （下沉，静止）但此题同为静止
r rc r rc r rc