热工基础PPT课件
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热工基础(张学学)第一章.ppt
实际过程都是不可逆过程，如传热、混合、扩散、渗透、
溶解、燃烧、电加热等。
可逆过程是一个理想过程。可逆过程的条件：准平衡过 程＋无耗散效应。
17
1-5 功量与热量
1. 功量与示功图
(1) 膨胀功
工质在体积膨胀时所作 的功称为膨胀功。符号为W，
单位为J 或kJ。
对于微元可逆过程：
W pAdx pdV
功是过程量而不是状态量。
因此，微元功只能用δw表示， 而不能用dw表示。
19
2. 热量、熵与示热图
（1）热量
系统与外界之间依靠温差传递的能量称为热量，符号为 Q ，单位为J 或kJ。
单位质量工质所传递的热量用 q 表示，单位为 J/kg 或
kJ/kg。
热量正负的规定：系统吸热时q > 0；系统放热时q < 0 。 热量和功量都是系统与外界在相互作用的过程中所传递 的能量，都是过程量而不是状态量。
单位面积上所受到的垂直作用力（即压强）。单位为Pa （帕），1 Pa =1 N/m2 。
压力测量：
绝对压力 p；
大气压力 pb； 表压力 pe； 真空度 pv。
只有绝对压力 p 才是状态参数。 当绝对压力 p 高于大气压力 pb 时，有：p = pb + pe 当绝对压力 p 低于大气压力 pb 时，有：p = pb － pv
物质交换的系统。系统的容 积始终保持不变，也称为控 制容积系统。 （3）绝热系统：与外界没 有热量交换的系统。
（4）孤立系统：与外界既 无能量（功量、热量）交换 又无物质交换的系统。
进口
出口
4
1-2 平衡状态及基本状态参数
1. 平衡状态
（1）状态（热力状态）
溶解、燃烧、电加热等。
可逆过程是一个理想过程。可逆过程的条件：准平衡过 程＋无耗散效应。
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1-5 功量与热量
1. 功量与示功图
(1) 膨胀功
工质在体积膨胀时所作 的功称为膨胀功。符号为W，
单位为J 或kJ。
对于微元可逆过程：
W pAdx pdV
功是过程量而不是状态量。
因此，微元功只能用δw表示， 而不能用dw表示。
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2. 热量、熵与示热图
（1）热量
系统与外界之间依靠温差传递的能量称为热量，符号为 Q ，单位为J 或kJ。
单位质量工质所传递的热量用 q 表示，单位为 J/kg 或
kJ/kg。
热量正负的规定：系统吸热时q > 0；系统放热时q < 0 。 热量和功量都是系统与外界在相互作用的过程中所传递 的能量，都是过程量而不是状态量。
单位面积上所受到的垂直作用力（即压强）。单位为Pa （帕），1 Pa =1 N/m2 。
压力测量：
绝对压力 p；
大气压力 pb； 表压力 pe； 真空度 pv。
只有绝对压力 p 才是状态参数。 当绝对压力 p 高于大气压力 pb 时，有：p = pb + pe 当绝对压力 p 低于大气压力 pb 时，有：p = pb － pv
物质交换的系统。系统的容 积始终保持不变，也称为控 制容积系统。 （3）绝热系统：与外界没 有热量交换的系统。
（4）孤立系统：与外界既 无能量（功量、热量）交换 又无物质交换的系统。
进口
出口
4
1-2 平衡状态及基本状态参数
1. 平衡状态
（1）状态（热力状态）
热工基础基本概念ppt课件
精选ppt
1.2 热力系统
以系统与外界关系划分：
有
无
是否传质
开口系 闭口系
是否传热
非绝热系 绝热系
是否传热、质 非孤立系 孤立系
精选ppt
1.2 热力系统
1m2 Q
W
4
3
1 开口系 1+2 闭口系 1+2+3 绝热闭口系 1+2+3+4 孤立系
非孤立系＋相关外界 ＝孤立系
精选ppt
1.2 热力系统
1.3 热力学状态及基本状态参数
(1) 压力 p ( pressure ) 物理中压强，单位: Pa (Pascal), N/m2
常用单位Units：
1 kPa = 103 Pa
1bar = 105 Pa
1 MPa = 106 Pa
1 mmHg / mmH2O 1 atm = 760 mmHg = 1.013×105 N/m2
工程热力学 物理热力学 化学热力学 生物热力学 溶液热力学
精选ppt
热工学的研究内容
(1)能量转换的基本规律 (2)能量转移的基本规律 (3)工质的基本性质与热力过程 (4)热功转换设备、工作原理
工 程 热 力 学 传热学
精选ppt
热工学研究方法
➢理论分析与建模： ➢试验研究： ➢数值模拟及分析：
1 at = 0.981×105 N/m2
精选ppt
1.3 热力学状态及基本状态参数
压力测量值：绝对压力与环境压力的相对值。 注意： 只有绝对压力 p 才是状态参数。
精选ppt
1.3 热力学状态及基本状态参数
绝对压力与相对压力
absolute pressure
1.2 热力系统
以系统与外界关系划分：
有
无
是否传质
开口系 闭口系
是否传热
非绝热系 绝热系
是否传热、质 非孤立系 孤立系
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1.2 热力系统
1m2 Q
W
4
3
1 开口系 1+2 闭口系 1+2+3 绝热闭口系 1+2+3+4 孤立系
非孤立系＋相关外界 ＝孤立系
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1.2 热力系统
1.3 热力学状态及基本状态参数
(1) 压力 p ( pressure ) 物理中压强，单位: Pa (Pascal), N/m2
常用单位Units：
1 kPa = 103 Pa
1bar = 105 Pa
1 MPa = 106 Pa
1 mmHg / mmH2O 1 atm = 760 mmHg = 1.013×105 N/m2
工程热力学 物理热力学 化学热力学 生物热力学 溶液热力学
精选ppt
热工学的研究内容
(1)能量转换的基本规律 (2)能量转移的基本规律 (3)工质的基本性质与热力过程 (4)热功转换设备、工作原理
工 程 热 力 学 传热学
精选ppt
热工学研究方法
➢理论分析与建模： ➢试验研究： ➢数值模拟及分析：
1 at = 0.981×105 N/m2
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1.3 热力学状态及基本状态参数
压力测量值：绝对压力与环境压力的相对值。 注意： 只有绝对压力 p 才是状态参数。
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1.3 热力学状态及基本状态参数
绝对压力与相对压力
absolute pressure
热工基础课件及答案讲解(PPT文档)
问题: 能量是否还有其它的传递方式?
33
观察下面的过程,看热能是如何转换为功的
气缸
活塞
飞轮
热 源
工质、机器和热源组成的系统
假设过程是可逆的。 问题：过程可逆的条件是什么？
34
气缸
可逆过程模拟
活塞
飞轮
热 源
左止点
p
1
v
35
气缸
活塞
续4飞1 轮
热 源
左止点
p
1
2
v
36
气缸
热 源
左止点
p
1
续4飞1 轮
第二章 热力学第一定律
教学目标：使学生深入理解并熟练掌握热力学第一定律 的内容和实质，能将工程实际问题建立热力学模型。 知识点：理解和掌握热力学第一定律基本表达式——基 本能量方程；理解和掌握闭口系、开口系和稳定流动能 量方程及其常用的简化形式；掌握能量方程的内在联系 与共性，热变功的实质。 能力点：培养学生正确、灵活运用基本能量方程，对工 程实际中的有关问题进行简化和建立模型的能力。培养 学生结合系统的特点推导出闭口系、开口系及稳定流动 过程能量方程的逻辑思维能力和演绎思维能力。 1
?进入系统的能量qdvpde???2??111cvdeiwdvpde?22?离开系统的能量?控制容积系统储存能量的增加量57cvidewdvpdeqdvpde??????222111??icvwdvpdedvpdedeq????????111222进入系统的能量离开系统的能量系统储存能量的增加量pvuhgzcuemvvmeef???????212?58iffcvwmgzchmgzchdeq????????????????????????????112112222222此式为开口系能量方程的一般表达式????????????????2f2f?进出系统的工质有若干股则方程为
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观察下面的过程,看热能是如何转换为功的
气缸
活塞
飞轮
热 源
工质、机器和热源组成的系统
假设过程是可逆的。 问题：过程可逆的条件是什么？
34
气缸
可逆过程模拟
活塞
飞轮
热 源
左止点
p
1
v
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气缸
活塞
续4飞1 轮
热 源
左止点
p
1
2
v
36
气缸
热 源
左止点
p
1
续4飞1 轮
第二章 热力学第一定律
教学目标：使学生深入理解并熟练掌握热力学第一定律 的内容和实质，能将工程实际问题建立热力学模型。 知识点：理解和掌握热力学第一定律基本表达式——基 本能量方程；理解和掌握闭口系、开口系和稳定流动能 量方程及其常用的简化形式；掌握能量方程的内在联系 与共性，热变功的实质。 能力点：培养学生正确、灵活运用基本能量方程，对工 程实际中的有关问题进行简化和建立模型的能力。培养 学生结合系统的特点推导出闭口系、开口系及稳定流动 过程能量方程的逻辑思维能力和演绎思维能力。 1
?进入系统的能量qdvpde???2??111cvdeiwdvpde?22?离开系统的能量?控制容积系统储存能量的增加量57cvidewdvpdeqdvpde??????222111??icvwdvpdedvpdedeq????????111222进入系统的能量离开系统的能量系统储存能量的增加量pvuhgzcuemvvmeef???????212?58iffcvwmgzchmgzchdeq????????????????????????????112112222222此式为开口系能量方程的一般表达式????????????????2f2f?进出系统的工质有若干股则方程为
热工基础课件课件-热量传递的基本方式
tw1
R
tw2
熱阻網路
4
8－2 熱 對流
熱對流 :由於流體的宏觀運動使不同溫度的流體
相對位移而產生的熱量傳遞現象。 熱對流只發生在流體之中，並伴隨有微觀粒子熱運 動而產生的導熱。
對流換熱:
流體與相互接觸的固體表面之間的熱量傳遞現象， 是導熱和熱對流兩種基本傳熱方式共同作用的結果。
牛頓冷卻公式:
= Ah(tw – tf)
第八章小結
重點掌握以下內容：
（1）熱傳導、熱對流、熱輻射三種熱量傳 遞基本方式的機理及特點；
（2）熱流量、熱流密度、導熱係數、對流 換熱、表面傳熱係數、傳熱係數、熱阻等基本 概念；
（3）靈活運用平壁的一維穩態導熱公式、 對流換熱的牛頓冷卻公式、通過平壁的一維傳 熱過程計算公式進行相關物理量的計算。
雙向的。
高溫
低溫 熱 輻 射 是 熱 量 傳 遞
物體
物體 的基本方式之一 。
12
輻射換熱：以熱輻射的方式進行的熱量交換。 輻射換熱的主要影響因素： （1）物體本身的溫度、表面輻射特性；
（2）物體的大小、幾何形狀及相對位置。
注意：
（1）熱傳導、熱對流和熱輻射三種熱量傳遞 基本方式往往不是單獨出現的；
將傳熱熱流量的計算公式寫成
Ak tf1 tf 2 Akt
式中 k
1
1
1
h1 h2
k 稱為傳熱係數，單位為 W/(m2·K)，t為傳熱溫差。
通過單位面積平壁的熱流密度為
q k tf1 tf 2
tf1 tf 2
1 1
h1 h2
利用上述公式, 可以很容易求得通過平壁
的熱流量、熱流密度q及壁面溫度tw1、tw2。 17
热工基础.完美版PPT
Propulsion systems — aircraft, rockets, etc. 驱动系统——航行器，火箭等。
Alternative energy systems — fuel cells, solar heating, geothermal, wind energy, ocean thermal, etc. 可再生能源的利用——燃料电池，太阳能加热系 统，地热系统，风能，海洋能等等
0-2 热工基础核的研能究内容：通过核反应释放的能量；
①根据热力学的两个定律，运用严密的逻辑推理，对物体的宏观现象进行分析研究，而不涉及物质的微观结构和微观粒子的运动情况。
辐射能 ：物体以电磁波的形式发射的能量。5 Nhomakorabea能源
定义：人类采用各种手段获取各类能量的物 质资源
分类：非再生能源（耗竭能源） 再生能源（非耗竭能源）
The world’s first power-driven, controlled and sustained flight invented and built by Wilbur and Orville Wright flown by them at Kitty Hawk, North Carolina December 17, 1903 .They opened the era of aviation.
The first car that ever mastered a drive was built by the German engineer and inventor Carl Benz in 1885 .
16
Transportation- Automobiles
17
Aviation: 1900
能量是物质运动的度量。 世界是由物质构成的，一切物质都处于 运动状态，所以一切物质都具有能量。
Alternative energy systems — fuel cells, solar heating, geothermal, wind energy, ocean thermal, etc. 可再生能源的利用——燃料电池，太阳能加热系 统，地热系统，风能，海洋能等等
0-2 热工基础核的研能究内容：通过核反应释放的能量；
①根据热力学的两个定律，运用严密的逻辑推理，对物体的宏观现象进行分析研究，而不涉及物质的微观结构和微观粒子的运动情况。
辐射能 ：物体以电磁波的形式发射的能量。5 Nhomakorabea能源
定义：人类采用各种手段获取各类能量的物 质资源
分类：非再生能源（耗竭能源） 再生能源（非耗竭能源）
The world’s first power-driven, controlled and sustained flight invented and built by Wilbur and Orville Wright flown by them at Kitty Hawk, North Carolina December 17, 1903 .They opened the era of aviation.
The first car that ever mastered a drive was built by the German engineer and inventor Carl Benz in 1885 .
16
Transportation- Automobiles
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Aviation: 1900
能量是物质运动的度量。 世界是由物质构成的，一切物质都处于 运动状态，所以一切物质都具有能量。
《热工基础》绪论PPT
年 中国 世界先进
g / kW. h
1960 1970 600 502
1980 1991 1997 448 424 408
2006 366 305
600 500 400 300 200 100 0 1960 1970 1980 1991 1997 2006 中国 世界先进
二Hale Waihona Puke 火力发电厂生产过程火力发电厂: 利用燃料燃烧放热生产电能的工厂
风 能
风 车
水 力 能
水水 力 车机 械
化 学 能
核 能
燃 裂 聚 烧 变 变
地 热 能
传 热
太 阳 能
光 热 光 电 反 应
热
热 机
温 差 发 电
能 (95%)
磁 流 体 发 电 热 用 户
机 械 能
发 电 机
电 动 机
电
能
太 阳 能 发 电
秦 山 核 电 站
西 藏 羊 八 井 地 热 发 电 站
《热工基础及应用》
课 程 性 质
岗位群
火电厂集控运行值班员、巡视员
专业
火电厂集控运行
课程
热工基础及应用(职业能力核心课程)
本课程为火电厂集控运行专业的职业能力核心课程，是针对大中型火力发
电厂运行与管理等岗位职业能力培养而设置的课程，旨在为大中型火电厂培 养具有运行操作基本技能、确保热力设备安全、经济运行的高素质技能型专 门人才。
传热过程是由导热、热对流、
热辐射三种基本方式组合形 成的
三、本课程主要内容及研究方法
（二）热工学主要研究方法
宏观方法为主，微观方法为辅
①宏观方法:即不考虑物质的微观结构，而是
从宏观现象出发来描述客观规律。用宏观物理量
g / kW. h
1960 1970 600 502
1980 1991 1997 448 424 408
2006 366 305
600 500 400 300 200 100 0 1960 1970 1980 1991 1997 2006 中国 世界先进
二Hale Waihona Puke 火力发电厂生产过程火力发电厂: 利用燃料燃烧放热生产电能的工厂
风 能
风 车
水 力 能
水水 力 车机 械
化 学 能
核 能
燃 裂 聚 烧 变 变
地 热 能
传 热
太 阳 能
光 热 光 电 反 应
热
热 机
温 差 发 电
能 (95%)
磁 流 体 发 电 热 用 户
机 械 能
发 电 机
电 动 机
电
能
太 阳 能 发 电
秦 山 核 电 站
西 藏 羊 八 井 地 热 发 电 站
《热工基础及应用》
课 程 性 质
岗位群
火电厂集控运行值班员、巡视员
专业
火电厂集控运行
课程
热工基础及应用(职业能力核心课程)
本课程为火电厂集控运行专业的职业能力核心课程，是针对大中型火力发
电厂运行与管理等岗位职业能力培养而设置的课程，旨在为大中型火电厂培 养具有运行操作基本技能、确保热力设备安全、经济运行的高素质技能型专 门人才。
传热过程是由导热、热对流、
热辐射三种基本方式组合形 成的
三、本课程主要内容及研究方法
（二）热工学主要研究方法
宏观方法为主，微观方法为辅
①宏观方法:即不考虑物质的微观结构，而是
从宏观现象出发来描述客观规律。用宏观物理量
热工基础基本概念 ppt课件
发电机
凝 汽 器
(2)工质（水，蒸汽）
(3)膨胀做功
(4)循环(加压、加热、 膨胀做功、放热)
给水泵
1.1 热能转变为机械能的过程
过热器 锅 炉
热机
汽轮机 (1) 热动力装置
蒸汽动力装置 发电机 燃气动力装置
凝
汽 (2) 热动力机(热机)
器
给水泵
1.1 热能转变为机械能的过程
(3)工质：实现热能与机械能转换的媒介物质。 如：燃气、烟气、水蒸气、氟利昂、空气。
热工学
Basis of Heat Energy Engineering
2015-03-03
能源转换利用的关系
风 能
水 能
化 学 能
燃 料 电 池
风 车
水水
轮 机
车
燃 烧
核 能
聚裂 变变
热
地
太
一次能源
热 阳 (天然存在)
能能
供 暖
光转 热换
光 电 转
换
能 90%
机械能 发电 电动 机机
热机
直接利用
二次能源
工程热力学与节能
工程热力学
是一门研究热能有效利用及热能和
其它形式能量建转立换节规律能的科学 理论及技术
热工学是重要的技术基础课
四大力学
理论力学：机械系统 热力学与统计物理学：热力系统 电动力学：电、磁系统 量子力学：微观系统 重要性
工程热力学 物理热力学 化学热力学 生物热力学 溶液热力学
热工学的研究内容
1.3 热力学状态及基本状态参数
状态：某一瞬间热力系所呈现的宏观状况 状态参数：描述热力系状态的宏观物理量。
结论：
• 状态一定，则状态参数也一定，反之亦然。 • 状态参数变换，则状态一定发生变化。
热工基础期末复习精品PPT课件
14
六、水定压加热汽化过程
1、水定压加热汽化过程
预热
汽化
过热
t < ts
t = ts
t = ts
t = ts
t >ts
15
第三章 理想气体混合物和湿空气
一、混合气体的分压力定律和分容积定律
质量分数 体积分数 摩尔分数 各种分数之间的换算
二、混合气体的比热容、热力学能、焓
1.比热容
c混 wici c混 xici Cm混xiCmi
们之间的比值是一定的。 热可以变为功，功也可以变为热；一定量的热消失时必定产生相 应量的功；消耗一定量的功时，必出现与之相应量的热。 应用范围：系统、工质、过程
第一定律第一解析式 QUW δQdUδW quw δqduδw 热 功的基本表达式
9
六、稳定流动能量方程式
流入系统的能量 – 流出系统的能量 = 系统内部储能增量: ΔECV 考虑到稳流特征： ΔECV=0 m1=m2=m; 及h=u+pv
3、 cp- cV
cpcVdh d T dudud p T vduduRdgTTduRg
cp cV Rg
迈耶公式
12
三、 理想气体热力学能和焓 仅是温度的函数 1、 因理想气体分子间无作用力
u u k u T d u c V d T
2、 hupvuRgT
hhT dhcpdT
3、利用气体热力性质表计算热量
Qmh2h1mc2f22c2f21mgz2z1W S
(A)
qh2h11 2cf22cf21 gz2z1 ws
(B)
1）改写式（B）为式（C）
q u w s p 2 v 2 p 1 v 1 1 2 c f 2 2 c f 2 1 g z 2 z 1 （C）
热工基础PPT 第一章 基本概念
������������������
状态参数是状态的单值函数，值取决于工质所处 状态，与过程无关
设x为任意状态参数，则
������2 ������1
������������ = ������2 − ������1 ,
������������ = 0
若x = f(y, z)，则可得 ������������ ������������ ������������ = ������������ + ������������ ������������ ������������ 状态参数的积分与路径,状态参数 的微量是一个全微分
比体积和密度(v，ρ) ������ = ������ =
������ ������ ������ ������
������������/������3 ������3 /������������
密度单位体积内物质的质量
比体积指的是单位质量的物质所占的体积
比体积是一个状态参数，则密度肯定也是工质的一个状态
绝热 pm
pout
分析：(1)该系统满足弛豫时间短的条件； (2)设过程进行时 a. 无摩擦(无耗散效应)； b. 没有压差(无势差损失)。
3.可逆条件
(1) 系统内外要随时处于力平衡和热平衡；
(2) 弛豫时间短； (3) 没有耗散效应 。
结论：可逆过程=没有耗散效应的v
1.2 状态参数 1.3 平衡状态 1.4 准静态过程及可逆过程 1.5 功和热量
系统中各处压力、温度均匀一致的状态，称为平衡状态。
当系统处于平衡状态的时候，系统中所有的状态参数都有
确定的数值，并且是一个定值。只有处于平衡状态的系统，
它的所有状态参数才会有确定的数值。
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第四节 流体静力学基本方程及其应用
一、静力学基本方程
1.方程式的推导 • 建模：一盛有静止液体的容器
• 受力分析 液柱所受的质量力只有重力
G= -mg=-hAg
表面力： 液柱上表面：-p0A 液柱下表面：pA
热工基础 高职高专 ppt 高等职业教育 课件
根据受力平衡有：
p Ap0AghA 0
化简得：
•计示压强会随大气压的变化而改变
• 绝对压强和计示压强的关系
热工基础 高职高专 ppt 高等职业教育 课件
绝对压强和相对压强的应用
属于流体的物性和状态的有关公式、计 算、资料数据等多采用绝对压强，例如 理想气体状态方程，饱和蒸汽压，汽轮 机主汽门前的蒸汽参数，凝汽器或除氧 器参数等的压强值。
属于流体工程的强度、测试等有关压强 值多采用计示压强。例如计算受压容器 强度，管道附件公称压力，高压加热器 水侧压力，汽轮机调节和润滑油压，泵 与风机进出口压强等。
一部分是自由液面上的压强p0；另一部分是该点到
自由液面的单位面积上的液柱重量ρgh。当p0有变
化时，液体内部各点的压强也发生同样大小的变化， 这就是著名的帕斯卡原理，该原理在水压机、液压 传动等水利机械中得到广泛应用。
➢ 在重力作用下的静止液体中，静压强随深度按线性 规律变化，即随深度的增加，压强值成正比增大。
• 互不掺混的两种液体的分界面，如水和水
银等。
气 水
液
水银
热工基础 高职高专 ppt 高等职业教育 课件
例2-1 判断连通器中的等压面
油 水
Ⅲ
Ⅲ
9 10 11
Ⅱ5
Ⅱ
6
7
8
Ⅰ 1
Ⅰ
2
3
4
热工基础 高职高专 ppt 高等职业教育 课件
例2-1 答案
• 在I水平面上： 1与2，同故在一个等压面上。
热工基础 高职高专 ppt 高等职业教育 课件
静止流体的特点
能承受法向力，不能承受切向力。
不表现粘性作用。（静力学规律对无粘 性流体和实际流体都适用。）
处于受力平衡状态，符合牛顿第一定律
即
F 0
热工基础 高职高专 ppt 高等职业教育 课件
第一节 流体静压强及其性质
一、流体静压强：当流体处于静止状态时的压强 称为流体静压强，用符号p表示，单位为Pa。
• 在Ⅱ水平面上： 6与8同在同种液体中，并连通，在一个等压面上。 7与6、8不在同种液体中，故不在一个等压面上。
• 在Ⅲ水平面上： 9、l0与11，不在一个等压面上因为 9与10、11不 是同种液体， l0与11虽然在同种液体中，但不连 通，被水隔断。
热工基础 高职高专 ppt 高等职业教育 课件
压强的单位
热工基础 高职高专 ppt 高等职业教育 课件
• 标准单位：帕斯卡（简称帕），单位符号为Pa。
1Pa=1N/m2
• 由于Pa比较小，工程上较大的压强的计量常用 kPa或MPa，以MPa居多，设备型号中省略的 压强单位，若无特别说明，均为MPa。
1kPa=103Pa, 1MPa=106Pa
汽轮机 N200-12.75/535/535
➢在实验室研究中，由于压强比较小，或便于计 量和表达，也可用液柱高度作为压强的单位。
➢也有一些用标准大气压或工程大气压作为压强 单位的情况，计算时需要换算成标准单位。
计示压强
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讨论思考题2-4 讨论思考题2-5
气
液
（2）加速运动的油罐，等压面为倾斜平面。
a
g
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3.常见的等压面
• 重力作用下同一静止液体中的水平面。重
力场中等压面判别条件：静止的连通的均 质的水平面。
• 气液分界面，即液体的自由表面，各点压
强均等于分界面上气体的压强，如处于大 气中的液体表面均为一个大气压。
pp0 gh
h—静止流体中任意点在自由液面下的深度
这就是重力作用下的液体平衡方程，通常 称为流体静力学基本方程。——表达式之一
适用范围：重力作用下的平衡状态均质不可 压缩连通的流体。
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p=p0+ρgh 分析 ➢ 在静止液体中，任意一点的静压强由两部分组成：
二、流体静压强的两个基本特性： 1.流体静压强的方向：垂直指向作用面。
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2. 流体静压强的大小：与作用面的方向无关，即任一点上各 方向的流体静压强都相同。
Z B Px
Pn
Py
O
CY
A
X
Pz
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第二节 流体静压强的计量
➢ 在连通的静止液体中，位于同一深度的各点的静压 强相等，即任一水平面都是等压面。
压强的计量标准 • 绝对压强：以绝对真空为基准计量的压强
值，即流体的真实压强，用p表示。 • 相对压强：以同高程的当地大气压pa为基
准计量的压强值。
相对 (计示
压强 压强)
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表压:p>pa,pe=p-pa,p=pe+pa 真空:p<pa,pv=|p-pa|=pa-p,p=pa-pv
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第三节 等压面及其性质
1. 等压面定义：压强相等的各点所组成 的面。 2. 等压面特性： （1）等压面与质量力互相垂直。 （2）等压面不能相交。
等压面的性质举例：
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（1）质量力只有重力时，重力与等压面相 垂直，在小范围内等压面为水平面。
前言
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流体静力学的研究内容：流体在外力作用下 静止平衡的规律及其在工程实际中的应用。
静止
绝对静止：相对于惯性参考坐标系 (地球)静止
相对静止：相对于非惯性参考坐标系
(其他参照物)静止
流体静力学的应用：研究静止流体压强分
布规律，是液柱式测压计基本工作原理的 依据，是研究流体动力学的基础。
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书名：热工基础 作者： ISBN： 978-7-111-35611-0 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件
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第二章 流体静力学
流体静压强及其性质 流体静压强的计量 等压面及其性质 流体静力学基本方程及其应用 静止流体对固体壁面的压力
一、静力学基本方程
1.方程式的推导 • 建模：一盛有静止液体的容器
• 受力分析 液柱所受的质量力只有重力
G= -mg=-hAg
表面力： 液柱上表面：-p0A 液柱下表面：pA
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根据受力平衡有：
p Ap0AghA 0
化简得：
•计示压强会随大气压的变化而改变
• 绝对压强和计示压强的关系
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绝对压强和相对压强的应用
属于流体的物性和状态的有关公式、计 算、资料数据等多采用绝对压强，例如 理想气体状态方程，饱和蒸汽压，汽轮 机主汽门前的蒸汽参数，凝汽器或除氧 器参数等的压强值。
属于流体工程的强度、测试等有关压强 值多采用计示压强。例如计算受压容器 强度，管道附件公称压力，高压加热器 水侧压力，汽轮机调节和润滑油压，泵 与风机进出口压强等。
一部分是自由液面上的压强p0；另一部分是该点到
自由液面的单位面积上的液柱重量ρgh。当p0有变
化时，液体内部各点的压强也发生同样大小的变化， 这就是著名的帕斯卡原理，该原理在水压机、液压 传动等水利机械中得到广泛应用。
➢ 在重力作用下的静止液体中，静压强随深度按线性 规律变化，即随深度的增加，压强值成正比增大。
• 互不掺混的两种液体的分界面，如水和水
银等。
气 水
液
水银
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例2-1 判断连通器中的等压面
油 水
Ⅲ
Ⅲ
9 10 11
Ⅱ5
Ⅱ
6
7
8
Ⅰ 1
Ⅰ
2
3
4
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例2-1 答案
• 在I水平面上： 1与2，同故在一个等压面上。
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静止流体的特点
能承受法向力，不能承受切向力。
不表现粘性作用。（静力学规律对无粘 性流体和实际流体都适用。）
处于受力平衡状态，符合牛顿第一定律
即
F 0
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第一节 流体静压强及其性质
一、流体静压强：当流体处于静止状态时的压强 称为流体静压强，用符号p表示，单位为Pa。
• 在Ⅱ水平面上： 6与8同在同种液体中，并连通，在一个等压面上。 7与6、8不在同种液体中，故不在一个等压面上。
• 在Ⅲ水平面上： 9、l0与11，不在一个等压面上因为 9与10、11不 是同种液体， l0与11虽然在同种液体中，但不连 通，被水隔断。
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压强的单位
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• 标准单位：帕斯卡（简称帕），单位符号为Pa。
1Pa=1N/m2
• 由于Pa比较小，工程上较大的压强的计量常用 kPa或MPa，以MPa居多，设备型号中省略的 压强单位，若无特别说明，均为MPa。
1kPa=103Pa, 1MPa=106Pa
汽轮机 N200-12.75/535/535
➢在实验室研究中，由于压强比较小，或便于计 量和表达，也可用液柱高度作为压强的单位。
➢也有一些用标准大气压或工程大气压作为压强 单位的情况，计算时需要换算成标准单位。
计示压强
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气
液
（2）加速运动的油罐，等压面为倾斜平面。
a
g
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3.常见的等压面
• 重力作用下同一静止液体中的水平面。重
力场中等压面判别条件：静止的连通的均 质的水平面。
• 气液分界面，即液体的自由表面，各点压
强均等于分界面上气体的压强，如处于大 气中的液体表面均为一个大气压。
pp0 gh
h—静止流体中任意点在自由液面下的深度
这就是重力作用下的液体平衡方程，通常 称为流体静力学基本方程。——表达式之一
适用范围：重力作用下的平衡状态均质不可 压缩连通的流体。
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p=p0+ρgh 分析 ➢ 在静止液体中，任意一点的静压强由两部分组成：
二、流体静压强的两个基本特性： 1.流体静压强的方向：垂直指向作用面。
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2. 流体静压强的大小：与作用面的方向无关，即任一点上各 方向的流体静压强都相同。
Z B Px
Pn
Py
O
CY
A
X
Pz
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第二节 流体静压强的计量
➢ 在连通的静止液体中，位于同一深度的各点的静压 强相等，即任一水平面都是等压面。
压强的计量标准 • 绝对压强：以绝对真空为基准计量的压强
值，即流体的真实压强，用p表示。 • 相对压强：以同高程的当地大气压pa为基
准计量的压强值。
相对 (计示
压强 压强)
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表压:p>pa,pe=p-pa,p=pe+pa 真空:p<pa,pv=|p-pa|=pa-p,p=pa-pv
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第三节 等压面及其性质
1. 等压面定义：压强相等的各点所组成 的面。 2. 等压面特性： （1）等压面与质量力互相垂直。 （2）等压面不能相交。
等压面的性质举例：
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（1）质量力只有重力时，重力与等压面相 垂直，在小范围内等压面为水平面。
前言
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流体静力学的研究内容：流体在外力作用下 静止平衡的规律及其在工程实际中的应用。
静止
绝对静止：相对于惯性参考坐标系 (地球)静止
相对静止：相对于非惯性参考坐标系
(其他参照物)静止
流体静力学的应用：研究静止流体压强分
布规律，是液柱式测压计基本工作原理的 依据，是研究流体动力学的基础。
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书名：热工基础 作者： ISBN： 978-7-111-35611-0 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件
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第二章 流体静力学
流体静压强及其性质 流体静压强的计量 等压面及其性质 流体静力学基本方程及其应用 静止流体对固体壁面的压力