第一章 建筑设备基础知识

3）均匀流与非均匀流 均匀流：流线是平行直线。 非均匀流：分为渐变流和急变流，渐变流流 线几乎近于平行直线。
流体运动阻力与水头损失 1、定义： 1）流体流动阻力 2）水头损失 2、流体阻力和水头损失的分类 1）沿程阻力和沿程水头损失 2）局部阻力和局部水头损失
1）沿程阻力和沿程水头损失 流体在长直管道中流动，所受的摩擦阻力称为沿 程阻力。为了克服沿程阻力，单位重量流体所造成的 能量损失称为沿程水头损失。
2、流体静压强的分布规律
po
P1 G A P2 h
平衡方程为： 当液柱上表面设在水平面时，上表面压强即 为液体表面p0，下表面压强即为液体中任一点的 压强p，则平衡方程为： 则平衡方程为：
p=p0 +γh
式中：p 静止流体中任一点的压强，N/m 式中：p―静止流体中任一点的压强，N/m2； P0―液体表面压强，N/m2； 液体表面压强，N/m h―所研究的点在液面下的深度，m。 所研究的点在液面下的深度，m 当液柱上表面压强为0 当液柱上表面压强为0时，平衡方程为：
2、压强的度量单位 1）用单位面积的压力来表示，Pa（国际） 2）用大气压表示（atm） 工程单位制中，用工程大气压来表示（at） 3）用液柱高度来表示，mH2O，mmHg 三种压强的关系为： 1 at ≈10 mH2O ≈735.6 mmHg ≈98.07kPa 1 atm=101.325kPa=760 mmHg
在实际应用过程中，广泛采用欧拉方法，较少 采用拉格朗日方法。 采用欧拉变量确定的速度函数是定义在时间和 空间点上，所以是速度场，可以运用场论知识 求解。 在欧拉方法中，由于加速度是一阶导数，所以 运动方程组是一阶偏微分方程组，比拉格朗日 方法中的二阶偏微分方程组容易处理。
流体运动的基本概念 1、连续介质的概念，也就是说把流体看成是 全部充满的，内部无任何间隙的质点所组成 的连续体。 2、流线与迹线 1）流线：流场中某一时刻的一条空间曲线， 上面每一点的切线方向即为该流体质点的运 动方向。 2）迹线：流体中某一质点在连续时间内的运 动轨迹。
流体的压缩性和热膨胀性 当流体所受的压力增大时，其体积缩小，密 度增大，这种性质称为流体的压缩性。流体因温 度增大，这种性质称为流体的压缩性。流体因温 度升高使原有的体积增大，密度减小的性质称为 流体的热膨胀性。 流体的热膨胀性。 液体一般不可以压缩，气体一般可以压缩。 一般工程上会忽略液体的压缩性，除了管路 一般工程上会忽略液体的压缩性，除了管路 内热水循环系统和水击的情况。 内热水循环系统和水击的情况。 注意：水的热膨胀性比较特殊，在4 注意：水的热膨胀性比较特殊，在4℃时， 水的密度最大，体积最小。
流体的黏性 流体运动时，由于内摩擦力的作用，使流体具有抵 抗相对变形（运动）的性质，称为流体的黏性。 抗相对变形（运动）的性质，称为流体的黏性。 流体在管道中某一断面的流速分布如图所示
注意：对于静止的流体，黏性不能表示出来。
理想气体 密度、压力和温度满足理想气体状态方程变 化。 所谓气体的状态，就是指气体的压力、温度 和密度（即体积）的变化，通常有等压过程、等 温过程、等容过程和多变过程。 实际气体不严格满足理想气体状态方程，但 是在压力不高，温度不过低时，可以看做理想气 体进行处理，比较方便且不会带来很大误差。
2）局部阻力和局部水头损失 流体的边界在局部地区发生急剧变化时， 迫使主流脱离边壁而形成漩涡，流体质点间 产生剧烈的碰撞，所形成的阻力称为局部阻 力。为了克服局部阻力，单位重量流体所造 成的能量损失称为局部水头损失。
局部水头损失
hj = ζ
υ2
2g
式中： ――局部水头损失， 式中：hj――局部水头损失，m； 局部水头损失 ξ――局部阻力系数（无因次量）； ――局部阻力系数 无因次量）； 局部阻力系数（ 总水头损失： 总水头损失：
圆管沿程水头损失计算公式
L υ2 iL hf = λ = d 2 g 1000
沿程水头损失， 式中： ――沿程水头损失 式中：hf――沿程水头损失，m； λ――沿程阻力系数（无因次量）； ――沿程阻力系数 无因次量）； 沿程阻力系数（ ――管道长度 管道长度， L――管道长度， m； ――管道直径 管道直径， d――管道直径，m； v――管道断面平均流速， m/s； ――管道断面平均流速， m/s； 管道断面平均流速 ――重力加速度 重力加速度， g――重力加速度，m/s2； ――单位摩阻 单位摩阻， mm/m； i――单位摩阻， mm/m；
hω = ∑ h f + ∑ hζ
流体动力学基本知识
流体运动的方法有两种，即拉格朗日法和欧拉法 1、拉格朗日法着眼于流体质点，设法描述每个流体 质点的位置随时间变化的规律。通常利用初始时 刻流体质点的直角坐标或曲线坐标（a,b,c）作为 刻流体质点的直角坐标或曲线坐标（a,b,c）作为 区分不同流体质点的标志。 2、欧拉方法着眼于空间点，设法在空间每一点上描 述流体运动随时间的变化状况。流体质点的运动 规律可用速度矢量v=v（ 规律可用速度矢量v=v（r，t）表示，其中r，t称 ）表示，其中r 为欧拉变量。
p=γh
3、流体静压强的特性 1）静压强的方向性 2）静压强的大小
流体静压强的表示方法和度量单位 1、表示方法 1）绝对压强法 以真空的绝对零点计算的压强 2）相对压强 以当地大气压强为零点计算的压强 3）真空度 相对压强为负值时，流体处于真空状态，用 真空度来度量流体的真空程度。 含义：某点的绝对压强不足一个大气压强的部分。
3、过流断面、流量和平均流速 1）过流断面：与经过横断面的每一点的流线都 垂直的截面。 2）流量：单位时间内通过某一过流断面的流体 的量（质量、体积）。 3）断面平均流速：断面上各点流速的平均值。
4、流体运动的分类 1）压力流与无压流 压力流：压力驱动的流体运动，无自由表面。 无压流：重力驱动的流体运动，有自由表面。 2）恒定流与非恒定流 恒定流：流体运动过程中，任意位置各流动参 数不随时间而变化，也称稳态流动。 非恒定流：流体运功过程中，任意位置各流动 参数随时间发生变化，也称非稳态流动。
流体的基本特征Fra Baidu bibliotek
流体具有流动性，不能形成固定的形状； 流体质点之间的内聚力极小，不能承受拉 力； 静止流体不能承受剪切力； 液体在密闭状态下可以承受较大压力； 气体的状态受到温度和压力的变化影响显 著；
流体的主要物理性质
流体的密度和容重 均质流体各点的密度相同，单位体积流体的质 量称为流体的密度，用ρ表示（kg/m 量称为流体的密度，用ρ表示（kg/m3）。 单位体积流体的重量称为流体的容重，用 γ表示（N/m3）。 表示（N/m 在实际工程中，流体的密度和容重可视为 一个固定值，而气体不可以。
第一章
建筑设备基础知识
学习目标
掌握流体主要的物理性质 熟悉流体静力学基础 掌握流体动力学基本知识 熟悉流动阻力和压力损失 了解典型流动的特点
流体力学是研究流体平衡和机械运动规律及其 应用的科学，是力学的一个分支。 流体力学的研究对象——气体和液体 流体力学的研究对象——气体和液体 按照所研究流体的状态可将流体力学分为—— 按照所研究流体的状态可将流体力学分为—— 流体静力学和流体动力学
流体静力学基础
流体静力学是研究静止状态下流体的力学规律 及其在工程中的应用。 其核心是研究液体静压强分布
流体静压强平衡方程 1、流体静压强的概念 处于相对静止状态下的流体，由于本身的重 力或其它外力的作用，在流体内部及液体与容器 壁面之间存在着垂直于接触面的作用力，这种作 用力称为静压力。单位面积上流体的静压力称为 用力称为静压力。单位面积上流体的静压力称为 流体的静压强。以符号p表示，单位为N/m 流体的静压强。以符号p表示，单位为N/m2。