冶金爐熱工基礎--qiti

1、冶冶 金金 爐爐 熱熱 工工 基基 礎礎山東工業(yè)職業(yè)學院山東工業(yè)職業(yè)學院冶金學院冶金學院12 同學們好！現(xiàn)在同學們好！現(xiàn)在我們學習氣體力學我們學習氣體力學原理原理第一章 氣體力學原理 目前大部分冶金爐（除電爐外）熱能的主要來源目前大部分冶金爐（除電爐外）熱能的主要來源是靠燃燒燃料來供給的。是靠燃燒燃料來供給的。 燃料燃燒需要供入爐內(nèi)大量空氣，并在爐內(nèi)產(chǎn)生燃料燃燒需要供入爐內(nèi)大量空氣，并在爐內(nèi)產(chǎn)生大量的爐氣。大量的爐氣。 高溫的爐氣是傳熱的介質(zhì)，當它將大部分熱能傳高溫的爐氣是傳熱的介質(zhì)，當它將大部分熱能傳給被加熱的物料以后就從爐內(nèi)排出。如果排出的爐給被加熱的物料以后就從爐內(nèi)排出。如果排出的爐氣溫

2、度較高，還可用廢熱回收裝置再收回部分熱能氣溫度較高，還可用廢熱回收裝置再收回部分熱能然后再經(jīng)過排氣裝置排入大氣。然后再經(jīng)過排氣裝置排入大氣。 34 因此，根據(jù)爐子的生產(chǎn)要求正確地向爐內(nèi)供氣，合理地組因此，根據(jù)爐子的生產(chǎn)要求正確地向爐內(nèi)供氣，合理地組織爐內(nèi)氣體運動，根據(jù)爐子生產(chǎn)的需要及時地將爐內(nèi)產(chǎn)生的爐織爐內(nèi)氣體運動，根據(jù)爐子生產(chǎn)的需要及時地將爐內(nèi)產(chǎn)生的爐氣排出，是組織好爐子生產(chǎn)的極重要環(huán)節(jié)。氣排出，是組織好爐子生產(chǎn)的極重要環(huán)節(jié)。 氣體在爐內(nèi)的流動，根據(jù)流動產(chǎn)生的原因不同，可分為兩氣體在爐內(nèi)的流動，根據(jù)流動產(chǎn)生的原因不同，可分為兩種：一種叫自由流動，一種叫強制流動。種：一種叫自由流動，一種叫強制

3、流動。5自由流動：由于溫度不同所引起各部分氣體密度差而產(chǎn)生的。自由流動：由于溫度不同所引起各部分氣體密度差而產(chǎn)生的。 如室內(nèi)空氣的流動。如室內(nèi)空氣的流動。強制流動：由于外界的機械作用而引起的氣體流動。強制流動：由于外界的機械作用而引起的氣體流動。 如鼓風機鼓風產(chǎn)生的壓力差。如鼓風機鼓風產(chǎn)生的壓力差。 引起自由和強制流動的許多原因合在一起，就決定了爐內(nèi)引起自由和強制流動的許多原因合在一起，就決定了爐內(nèi)氣體流動的性質(zhì)。氣體流動的性質(zhì)。1.1 氣體的主要物理性質(zhì)和氣體平衡方程式氣體的主要物理性質(zhì)和氣體平衡方程式1.1.1氣體的主要物理性能氣體的主要物理性能6 一切物體都是由許多永不停止的作無規(guī)則運動

4、的微粒一切物體都是由許多永不停止的作無規(guī)則運動的微?！胺肿臃肿印彼M成。分子的無規(guī)則運動與溫度密切相關(guān)，因此，稱所組成。分子的無規(guī)則運動與溫度密切相關(guān)，因此，稱為分子的熱運動。為分子的熱運動。 分子間的空隙不同，則分子間的作用力和分子熱運動的情分子間的空隙不同，則分子間的作用力和分子熱運動的情況不同，各種物體的性質(zhì)也不同。況不同，各種物體的性質(zhì)也不同。 氣體與液體的共同性：氣體與液體的共同性： 由于液體和氣體具有流動性，因而它們能將自身重力和由于液體和氣體具有流動性，因而它們能將自身重力和所受的外力按原來的大小向各個方向傳遞。所受的外力按原來的大小向各個方向傳遞。7 液體和氣體，由于分子間的空

5、隙比固體大，它們都不能保持液體和氣體，由于分子間的空隙比固體大，它們都不能保持一定的形狀，因而具有固體所沒有的一種性質(zhì)一定的形狀，因而具有固體所沒有的一種性質(zhì)流動性。流動性。因此，常將液體和氣體稱為流體。因此，常將液體和氣體稱為流體。 8 液體的密度較大液體的密度較大(如每如每m3水的質(zhì)量為水的質(zhì)量為1000千克千克)，所以液體在流動過程中基本不受周圍大氣的影響；所以液體在流動過程中基本不受周圍大氣的影響； 氣體的密度較小氣體的密度較小(如每如每m3煙氣的質(zhì)量為煙氣的質(zhì)量為1.3千克千克)，而且與空氣的密度相近而且與空氣的密度相近(每每m3空氣的質(zhì)量為空氣的質(zhì)量為1.293千克千克)，所，所以

6、氣體在流動過程中受周圍大氣的影響。以氣體在流動過程中受周圍大氣的影響。 910 在研究氣體運動時常遇到氣體的溫度、壓力、體積、密度等在研究氣體運動時常遇到氣體的溫度、壓力、體積、密度等一些物理參數(shù)，這說明通過這些物理參數(shù)的變化反映了氣體物理一些物理參數(shù)，這說明通過這些物理參數(shù)的變化反映了氣體物理性質(zhì)常隨氣體的存在狀態(tài)而變化。性質(zhì)常隨氣體的存在狀態(tài)而變化。 因此，要了解氣體的性質(zhì)，必須了解這些參數(shù)的物理意義及因此，要了解氣體的性質(zhì)，必須了解這些參數(shù)的物理意義及其影響因素。其影響因素。氣體的幾個物理參數(shù)氣體的幾個物理參數(shù) ： 氣體的溫度氣體的溫度 氣體的溫度常用各種儀表來測量。氣體的溫度常用各種儀

7、表來測量。 要測出氣體的溫度，首先必須確定溫標。要測出氣體的溫度，首先必須確定溫標。 所謂溫標是指衡量溫度高低的標尺，它規(guī)定了溫度的起點所謂溫標是指衡量溫度高低的標尺，它規(guī)定了溫度的起點（零點）和測量溫度的單位。（零點）和測量溫度的單位。 目前國際上常用的溫標有目前國際上常用的溫標有攝氏溫標和絕對溫標攝氏溫標和絕對溫標兩種：兩種：1112a、攝氏溫標：又名百度溫標，是我國使用最廣泛的一種溫標。、攝氏溫標：又名百度溫標，是我國使用最廣泛的一種溫標。規(guī)定：在標準大氣壓下（規(guī)定：在標準大氣壓下（760mmHg），把純水的冰點定為零），把純水的冰點定為零 度，度， 沸點定為沸點定為100度，在冰點與沸

8、點之間等分為度，在冰點與沸點之間等分為100個分個分 格，每格，每 一格的刻度就是攝氏溫度一格的刻度就是攝氏溫度1度，用符號度，用符號t表示，其單表示，其單 位符號位符號 為為。本書都采取攝氏溫度（。本書都采取攝氏溫度（），作為溫度的單），作為溫度的單 位。位。13b、絕對溫標：即熱力學溫標，又名開爾文溫標，用符號、絕對溫標：即熱力學溫標，又名開爾文溫標，用符號T表表 示，單位符號為示，單位符號為K。規(guī)定：以氣體分子熱運動平均動能超于零的溫度為起點，定為規(guī)定：以氣體分子熱運動平均動能超于零的溫度為起點，定為0 K，井以水的三相點溫度為基本定點，定為，井以水的三相點溫度為基本定點，定為273.1

9、6K， 于是于是1 K就是水三相點熱力學溫度的。就是水三相點熱力學溫度的。14 絕對溫標絕對溫標lK與攝氏溫標與攝氏溫標l的間隔是完全相同的。在一個標準的間隔是完全相同的。在一個標準大氣壓下，純水冰點的熱力學溫度為大氣壓下，純水冰點的熱力學溫度為273.15K，它比水的三相點，它比水的三相點熱力學溫度低熱力學溫度低0.01 K，水的沸點為，水的沸點為373.15K。絕對溫標與攝氏溫標的關(guān)系：絕對溫標與攝氏溫標的關(guān)系： T273.15+ t K在不需要精確計算的情況下，可以近似地認為：在不需要精確計算的情況下，可以近似地認為： T273+t K 15 氣體在運動過程中有溫度變化時，氣體的平均溫度

10、常取為氣體氣體在運動過程中有溫度變化時，氣體的平均溫度常取為氣體的始端溫度的始端溫度t1和終端溫度和終端溫度t2的算術(shù)平均值，即：的算術(shù)平均值，即： 2ttt21均 氣體的壓力氣體的壓力 a、定義：、定義： 由于氣體自身的重力作用和氣體內(nèi)部的分子運動作用，由于氣體自身的重力作用和氣體內(nèi)部的分子運動作用， 氣體內(nèi)部都具有一定的對外作用力，這個力稱為氣體氣體內(nèi)部都具有一定的對外作用力，這個力稱為氣體 的壓力。的壓力。 氣體壓力是氣體的一種內(nèi)力，表示氣體對外作用力大小的一個氣體壓力是氣體的一種內(nèi)力，表示氣體對外作用力大小的一個物理物理 參數(shù)。參數(shù)。16 b、壓力的單位、壓力的單位 在工程單位制即米制

11、中，氣體的壓力大小有以下三種表在工程單位制即米制中，氣體的壓力大小有以下三種表示方法：示方法： 以單位面積上所受的作用力來表示，例如：以單位面積上所受的作用力來表示，例如： 公斤公斤/cm2(kgf/cm2）或公斤）或公斤/m2(kgf/m2)。 物理學上常把單位面積上氣體的對外作用力稱為壓物理學上常把單位面積上氣體的對外作用力稱為壓強，工程上卻常把壓強簡稱為壓力。強，工程上卻常把壓強簡稱為壓力。 冶金爐上所說的壓力也是指單位面積上氣體的對外冶金爐上所說的壓力也是指單位面積上氣體的對外作用力，作用力， 亦即在物理意義上相當于物理學上的壓強。亦即在物理意義上相當于物理學上的壓強。17 用大氣壓來

12、表示：用大氣壓來表示： 地球表面包圍著一層厚達幾百公里的大氣層，大氣重量對地球表面包圍著一層厚達幾百公里的大氣層，大氣重量對地球表面上所造成的壓力稱為大氣壓力，常用單位是地球表面上所造成的壓力稱為大氣壓力，常用單位是mmHg。 大氣壓力的數(shù)值隨著所在地區(qū)海拔高度的升高而降低，也大氣壓力的數(shù)值隨著所在地區(qū)海拔高度的升高而降低，也就是說，海拔越高，空氣越稀薄，大氣壓力也就越低。就是說，海拔越高，空氣越稀薄，大氣壓力也就越低。 在同一地區(qū)，大氣壓力的數(shù)值也因季節(jié)、晴雨等氣候變化在同一地區(qū)，大氣壓力的數(shù)值也因季節(jié)、晴雨等氣候變化而稍有差異。而稍有差異。用液柱高度來表示：例如米水柱用液柱高度來表示：例如

13、米水柱(mH2O)、毫米水柱、毫米水柱 (mmH2O)和毫米汞柱和毫米汞柱(mmHg)。18 國際上規(guī)定：將緯度國際上規(guī)定：將緯度45海平面上測得的全年平均大氣壓力海平面上測得的全年平均大氣壓力760mmHg定為一個標準大氣壓，或者稱為物理大氣壓，它與其定為一個標準大氣壓，或者稱為物理大氣壓，它與其它壓力單位的換算關(guān)系是：它壓力單位的換算關(guān)系是： 1標準大氣壓標準大氣壓(a t m)=760mmHg=1.0332 kg f/cm2 =10332 kg f/m2=10332mmH2O19 工程上為了計算方便，規(guī)定工程上為了計算方便，規(guī)定1kg f/cm2作為一個工程大氣壓，作為一個工程大氣壓，簡

14、稱工程大氣壓簡稱工程大氣壓(at)，則：，則：1工程大氣壓工程大氣壓(at)1kgf/cm2=10000kgf/m2=10mH2O =10000mmH2O=735.6mmHg由此可得：由此可得：lmmH2O=1kgf/m2 lmmHg =13.6 mmH2O 應當注意應當注意: “標準大氣壓標準大氣壓”和和“工程大氣壓工程大氣壓”都是壓都是壓力的計量單位，不要與所在地區(qū)的實際大氣壓相混淆。力的計量單位，不要與所在地區(qū)的實際大氣壓相混淆。20 a、在高壓容器中，氣體的壓力相當高，往往是幾倍或幾十倍于、在高壓容器中，氣體的壓力相當高，往往是幾倍或幾十倍于 大氣壓的，因此，對這些設備中氣體的壓力計量

15、單位通常用大氣壓的，因此，對這些設備中氣體的壓力計量單位通常用 工程大氣壓表示。工程大氣壓表示。 b、通風機的送風壓力、風道和煙道中氣體的壓力較小，通常用、通風機的送風壓力、風道和煙道中氣體的壓力較小，通常用 毫毫 米水柱表示。米水柱表示。 在實際工程中提到的大氣壓，除了特別注明是物理大氣壓在實際工程中提到的大氣壓，除了特別注明是物理大氣壓 外，一般都是指工程大氣壓。外，一般都是指工程大氣壓。21 在國際單位制中，壓力的單位是帕斯卡，簡稱帕，其代號在國際單位制中，壓力的單位是帕斯卡，簡稱帕，其代號為為Pa。l帕斯卡是指帕斯卡是指1 m2表面上作用表面上作用1牛頓（牛頓（N）的力，即：）的力，即

16、： 1Pa=l N/m2 1kPa=1000N/m2 1MPa=106N/m2 米制與國際單位制壓力換算關(guān)系如下：米制與國際單位制壓力換算關(guān)系如下： 1標準大氣壓標準大氣壓=1.0332 kg f/cm2=101325Pa 1工程大氣壓工程大氣壓=l.0 kg f/cm2=98060Pa 1mH2O =9806.6Pa=9. 8066kPa 1mmH2O=9.8086Pa9.81 Pa22c、氣體的壓力與溫度的關(guān)系、氣體的壓力與溫度的關(guān)系 實驗研究指出：當一定質(zhì)量的氣體其體積保持不變（即實驗研究指出：當一定質(zhì)量的氣體其體積保持不變（即等容過程）時，氣體的壓力隨溫度呈直線變化，即等容過程）時，氣

17、體的壓力隨溫度呈直線變化，即: Pt = Po（l+t）式中：式中： Pt、Po分別為分別為t和和0時氣體的壓力；時氣體的壓力； 體積不變時氣體的壓力溫度系數(shù)。根據(jù)實驗體積不變時氣體的壓力溫度系數(shù)。根據(jù)實驗 測測 定，一切氣體的壓力溫度系數(shù)都近似地定，一切氣體的壓力溫度系數(shù)都近似地 等于等于:273123d、絕對、絕對 壓力和表壓力壓力和表壓力 氣體的壓力有絕對壓力和表壓力兩種表示方法。氣體的壓力有絕對壓力和表壓力兩種表示方法。 以真空為起點所計算的氣體壓力稱為絕對壓力，用符號以真空為起點所計算的氣體壓力稱為絕對壓力，用符號表示。表示。 通常所說的標準大氣壓（大氣壓力為通常所說的標準大氣壓（大

18、氣壓力為101325Pa）和實際）和實際大氣壓（該地該時的實際大氣壓）都是指大氣的絕對壓力。大氣壓（該地該時的實際大氣壓）都是指大氣的絕對壓力。 絕P24表壓力和絕對壓力的關(guān)系為：表壓力和絕對壓力的關(guān)系為：大氣絕表PPP 設備內(nèi)氣體的絕對壓力與設備外相同高度的實際大氣壓設備內(nèi)氣體的絕對壓力與設備外相同高度的實際大氣壓的差稱為氣體的表壓力，用符號的差稱為氣體的表壓力，用符號 表示。表示。表P25式中：式中：設備內(nèi)氣體的絕對壓力；設備內(nèi)氣體的絕對壓力；設備外同高度的實際大氣壓；設備外同高度的實際大氣壓；設備內(nèi)氣體的表壓力。設備內(nèi)氣體的表壓力。絕P大氣P表P當氣體的表壓為正值時，稱此氣體的表壓為正壓

19、當氣體的表壓為正值時，稱此氣體的表壓為正壓;當氣體的表壓為負值時，稱此氣體的表壓為負壓，負壓那部分當氣體的表壓為負值時，稱此氣體的表壓為負壓，負壓那部分 的數(shù)值，稱為真空度的數(shù)值，稱為真空度; 當氣體的表壓為零值時，稱此氣體的表壓為零壓。具有零壓的當氣體的表壓為零值時，稱此氣體的表壓為零壓。具有零壓的 面常稱為零壓面。面常稱為零壓面。2627氣體的體積氣體的體積 氣體的體積：表示氣體所占據(jù)的空間大小的物理參數(shù)。氣體的體積：表示氣體所占據(jù)的空間大小的物理參數(shù)。 冶金爐內(nèi)常以每千克質(zhì)量氣體所具有的體積表示氣體體積冶金爐內(nèi)常以每千克質(zhì)量氣體所具有的體積表示氣體體積的大小。的大小。 氣體的比容：每千克

20、氣體具有的體積，用符號氣體的比容：每千克氣體具有的體積，用符號表示，單表示，單位是位是 m3/kg。 氣體體積隨溫度和壓力的不同有較大的變化，這是氣體體積隨溫度和壓力的不同有較大的變化，這是氣體區(qū)別于液體的特點之一。氣體區(qū)別于液體的特點之一。28a、氣體體積與溫度關(guān)系、氣體體積與溫度關(guān)系 l千克質(zhì)量的氣體，在恒壓條件下，其體積與其絕對溫度成正千克質(zhì)量的氣體，在恒壓條件下，其體積與其絕對溫度成正比，即比，即:ttooTT式中：式中： To0時氣體的絕對溫度，時氣體的絕對溫度，K； Ttt時氣體的絕對溫度，時氣體的絕對溫度，K； Vo標準狀態(tài)下標準狀態(tài)下1千克氣體的體積，千克氣體的體積，m3; V

21、t壓力為壓力為101325Pa溫度為溫度為t時時1千克氣體的體積，千克氣體的體積，m3。 29 設設V代表代表m千克質(zhì)量氣體的體積，上式兩端同乘以千克質(zhì)量氣體的體積，上式兩端同乘以m，則可得，則可得:ttooTVTV 當壓力不變時，氣體的體積隨溫度升高而增大，隨溫度降低而當壓力不變時，氣體的體積隨溫度升高而增大，隨溫度降低而減小。為了計算方便，上式可寫成：減小。為了計算方便，上式可寫成： 3oo0totm 273t1V273t273VTTVV式中式中 常用符號常用符號表示，稱為氣體的溫度膨脹系數(shù)。因此，上表示，稱為氣體的溫度膨脹系數(shù)。因此，上式可寫成式可寫成2731m3) t1 (VVot30

22、b、氣體體積與壓力的關(guān)系、氣體體積與壓力的關(guān)系 l千克質(zhì)量的氣體，在恒溫條件下，其體積與其絕對壓力千克質(zhì)量的氣體，在恒溫條件下，其體積與其絕對壓力成反比，成反比， 即即 ：PvvPvP2211式中：式中： P1、P2、P相同溫度下氣體的各絕對壓力，相同溫度下氣體的各絕對壓力，Pa或或N/m2； v1、v2、v各相應壓力下氣體的比容，各相應壓力下氣體的比容，m3/kg。31同理：對同理：對m千克質(zhì)量氣體可得千克質(zhì)量氣體可得:PVVPVP2211式中式中: V1、V2、V各相應壓力下各相應壓力下m千克氣體的體積，千克氣體的體積，m3。 結(jié)論：結(jié)論：氣體的體積或比容隨氣體壓力的增大而降低，隨氣體壓氣

23、體的體積或比容隨氣體壓力的增大而降低，隨氣體壓 力的降低而增大。力的降低而增大。32c、氣體的狀態(tài)方程式、氣體的狀態(tài)方程式 表明氣體的溫度、壓力、體積的綜合關(guān)系式稱為氣體的狀態(tài)表明氣體的溫度、壓力、體積的綜合關(guān)系式稱為氣體的狀態(tài)方程式。方程式。對于對于1千克理想氣體的狀態(tài)方程式為：千克理想氣體的狀態(tài)方程式為：RTPvTvPTvP222111式中：式中： T1、T2、T氣體的各絕對溫度，氣體的各絕對溫度，K； P1、P2、P氣體的各絕對壓力，氣體的各絕對壓力，N/m2； v1、v2、v氣體在各相應溫度和相應壓力下的比容，氣體在各相應溫度和相應壓力下的比容， m3/kg； R氣體常數(shù)，氣體常數(shù)，J

24、/kgK。33氣體常數(shù)氣體常數(shù)R的單位：的單位： 國際單位制中，壓力的單位是國際單位制中，壓力的單位是PaN/m2，比容的單位是，比容的單位是m3/kg，溫度，溫度T的單位是的單位是K，功的單位是焦耳，用符號，功的單位是焦耳，用符號J表示，表示，即即1 J1Nm， KKg/JKKg/mm/NTPvR3234例題例題11 若空氣在標準狀態(tài)時的比容為若空氣在標準狀態(tài)時的比容為0.773m3/kg，求空氣，求空氣 的氣體常數(shù)的氣體常數(shù)R 為多少為多少?KKg/33J.287273773. 0101325TvPRoooR的物理意義：的物理意義：1千克質(zhì)量的氣體在定壓下，加熱升高千克質(zhì)量的氣體在定壓下，

25、加熱升高l度時所做度時所做 的膨脹功的膨脹功。35 如果氣體的質(zhì)量不是如果氣體的質(zhì)量不是l千克而是千克而是m千克，則可得到適用于千克，則可得到適用于m千千克氣體的狀態(tài)方程式克氣體的狀態(tài)方程式：mRTPVTVPTVP222111 當已知當已知P、V、T三個參數(shù)時，可按下式計算出氣體的質(zhì)量三個參數(shù)時，可按下式計算出氣體的質(zhì)量m:RTPVm 36 在國際單位制中，在國際單位制中，1克分子量叫做克分子量叫做1摩爾摩爾(mo1)，1千克分子量叫千克分子量叫做做1千摩爾（千摩爾（kmo1）。）。 例如氧氣（例如氧氣（O2）的分子量是）的分子量是32，則，則32g氧稱為氧稱為lmo1，32kg氧稱為氧稱為1

26、 kmol。實驗證明：在標準狀態(tài)下，理想氣體的每千摩爾體積或稱千克實驗證明：在標準狀態(tài)下，理想氣體的每千摩爾體積或稱千克 分子體積都等于分子體積都等于22.4標準標準m3，如以，如以M表示氣體的分表示氣體的分 子量子量kg/kmo1，即：，即： M vo= 22.4 m3/kmo137 對于對于1kmo1的氣體，可以寫出它的狀態(tài)方程式，即在氣體的氣體，可以寫出它的狀態(tài)方程式，即在氣體狀態(tài)方程式各項分別乘以狀態(tài)方程式各項分別乘以M: 將標準狀態(tài)下的壓力、溫度和摩爾體積數(shù)值代入上式中，將標準狀態(tài)下的壓力、溫度和摩爾體積數(shù)值代入上式中，得：得：MRTPvM K8314J/KmolK84J/Kmol.

27、83132734 .22101325TMvPMRooo MR稱為通用氣體常數(shù)（或摩爾氣體常數(shù)），對于所有理想稱為通用氣體常數(shù)（或摩爾氣體常數(shù)），對于所有理想氣體，其數(shù)值都等于氣體，其數(shù)值都等于8314。38例題例題12 某壓縮空氣貯氣罐，壓力表讀數(shù)為某壓縮空氣貯氣罐，壓力表讀數(shù)為7氣壓氣壓(at)，溫度計，溫度計 讀數(shù)為讀數(shù)為25，貯氣罐的體積為，貯氣罐的體積為3m3，當?shù)卮髿鈮毫θ。數(shù)卮髿鈮毫θ?為為l氣壓氣壓(at)，試求罐內(nèi)空氣的重量。，試求罐內(nèi)空氣的重量。解：壓縮空氣的質(zhì)量為：解：壓縮空氣的質(zhì)量為： kg 53.27)25273(287381. 9101)7(RTPVm4 則罐內(nèi)空氣

28、的重量為：則罐內(nèi)空氣的重量為： N 27081. 953.27mgG39例題例題13 某封閉容器內(nèi)貯有壓縮空氣，用壓力表測某封閉容器內(nèi)貯有壓縮空氣，用壓力表測 得：當大氣壓為得：當大氣壓為745m m Hg時，壓力表上時，壓力表上 讀數(shù)為讀數(shù)為2氣壓氣壓(at)；若大氣；若大氣 壓改變?yōu)閴焊淖優(yōu)?70 mmHg時，壓力表上時，壓力表上 讀數(shù)為多少？讀數(shù)為多少？40 解：由于大氣壓力改變時，容器內(nèi)壓縮空氣的狀態(tài)沒有發(fā)生變解：由于大氣壓力改變時，容器內(nèi)壓縮空氣的狀態(tài)沒有發(fā)生變化，即容器內(nèi)空氣的絕對壓力化，即容器內(nèi)空氣的絕對壓力P絕絕是個常數(shù)，僅僅是由于是個常數(shù)，僅僅是由于P大氣大氣不不同而使壓力表

29、上的讀數(shù)發(fā)生變化?，F(xiàn)將同而使壓力表上的讀數(shù)發(fā)生變化?，F(xiàn)將P表表1和和P表表2表示壓力表示表示壓力表示 值在變化前后的讀數(shù)，則：值在變化前后的讀數(shù)，則： 2211PPPP大氣表大氣表at 97. 16 .7357706 .7357452PPPp2112大氣大氣表表41例題例題14 在一煤氣表上讀得煤氣的消耗量是在一煤氣表上讀得煤氣的消耗量是683.7m3。在使用。在使用 期間煤氣表的平均表壓力是期間煤氣表的平均表壓力是44mmH2O，其溫度平均，其溫度平均 為為17 。大氣壓力平均為。大氣壓力平均為100249Pa。求：。求： (1)相當于消耗了多少標準相當于消耗了多少標準m3的煤氣？的煤氣？

30、(2)如煤氣壓力降低至如煤氣壓力降低至30mmH2O，問此時同一煤氣耗用量的讀數(shù)，問此時同一煤氣耗用量的讀數(shù) 相相 當于多少標準當于多少標準m3？ (3)煤氣溫度變化時，對煤氣流量的測量有何影響？試以溫度變煤氣溫度變化時，對煤氣流量的測量有何影響？試以溫度變 化化30為例加以說明？為例加以說明？42解：已知解：已知V1=683.7 m 3，P表表1=44 mmH2O，T1=17+273=290K， P大氣大氣=100249Pa 31oo11om 639.532902731013259.81)44100249(7 .683TTPPVV(1)(2) 已知已知P表表1=30mmH2O，T1=290K

31、31oo11om 638.662902731013259.81)30100249(7 .683TTPPVV43(3) 已知已知P表表1=44mmH2O，T1=273+30=303K31oo11om 612.093032731013259.81)44100249(7 .683TTPPVV44(4) 氣體的密度氣體的密度 單位體積氣體具有的質(zhì)量稱為氣體的密度，用符號單位體積氣體具有的質(zhì)量稱為氣體的密度，用符號表示，表示，單位是單位是kg/m3。 氣體密度是表示氣體輕重程度的物理參數(shù)。氣體密度是表示氣體輕重程度的物理參數(shù)。 當氣體的質(zhì)量為當氣體的質(zhì)量為mkg，其標準狀態(tài)下的體積為，其標準狀態(tài)下的體積

32、為Vom3時，則時，則氣體在標準狀態(tài)下的密度氣體在標準狀態(tài)下的密度o為：為：3oom/KgVm45 比容與密度互為倒數(shù)，即：比容與密度互為倒數(shù)，即： 單位質(zhì)量的氣體所占有的體積稱為氣體的比容，用符號單位質(zhì)量的氣體所占有的體積稱為氣體的比容，用符號表表示，單位是示，單位是m3/kg。146 冶金生產(chǎn)中常見的氣體（如煤氣、爐氣等）都是由幾種冶金生產(chǎn)中常見的氣體（如煤氣、爐氣等）都是由幾種簡單氣體組成的混合氣體。簡單氣體組成的混合氣體。 混合氣體在標準狀態(tài)下的密度可用下式計算：混合氣體在標準狀態(tài)下的密度可用下式計算：3nn2211m/Kg aaa混式中：式中： 1、2、n各組成物在標準態(tài)下的密度，各

33、組成物在標準態(tài)下的密度， Kg/m3; a1、a2、an各組成物在混合氣體中的百分各組成物在混合氣體中的百分 數(shù)，數(shù)，%。47例題例題16某煤氣的成分為：某煤氣的成分為：CO=27.4%；CO2=10%， H23.2%， N2=59.4%。試求此煤氣在標準狀態(tài)下。試求此煤氣在標準狀態(tài)下 的密度？的密度？ 解：解： 由表由表12中查得各組成物在標準狀態(tài)下的密度為：中查得各組成物在標準狀態(tài)下的密度為： CO=l.251 kg/m3，CO2=l. 997kg/m3，H2=0.0899kg/m3， N2= l.251 kg/m3。此煤氣在標準狀態(tài)下的密度為：。此煤氣在標準狀態(tài)下的密度為：3NNHHco

34、cococoKg/m 1.2860.5941.2510.0320889. 01 . 0997. 1274. 0251. 1 aaaa222222混48a、氣體密度隨溫度的變化、氣體密度隨溫度的變化前已指出：氣體的密度隨其溫度和壓力的不同而有較大的變化，此前已指出：氣體的密度隨其溫度和壓力的不同而有較大的變化，此 為氣體區(qū)別于液體的特性之一。為氣體區(qū)別于液體的特性之一。 下面分析這種變化。下面分析這種變化。 在標準大氣壓時，氣體在在標準大氣壓時，氣體在t下的質(zhì)量和體積分別為下的質(zhì)量和體積分別為m和和Vt時，時，則在則在t下氣體的密度為：下氣體的密度為：t1Vmott注意：此式也可用于低壓氣體。注

35、意：此式也可用于低壓氣體。 49 對一定對一定o的氣體而言，其密度的氣體而言，其密度t隨著本身溫度隨著本身溫度t的升高而降的升高而降低。各種熱氣體的密度都小于常溫下大氣的密度，亦即設備內(nèi)低。各種熱氣體的密度都小于常溫下大氣的密度，亦即設備內(nèi)的熱氣體都輕于設備外的大氣。此為設備內(nèi)熱氣體的一個重要的熱氣體都輕于設備外的大氣。此為設備內(nèi)熱氣體的一個重要特點。此特點對研究氣體基本方程有重要作用。特點。此特點對研究氣體基本方程有重要作用。b、氣體密度隨壓力的變化、氣體密度隨壓力的變化 在恒溫條件下的氣體密度與氣體絕對壓力的關(guān)系式：在恒溫條件下的氣體密度與氣體絕對壓力的關(guān)系式：PPP221150式中：式中

36、： 1、2、在各相應壓力下的氣體密度，在各相應壓力下的氣體密度， kg/m3結(jié)論：氣體密度隨氣體絕對壓力的增加而增大，隨絕結(jié)論：氣體密度隨氣體絕對壓力的增加而增大，隨絕 對壓力的降低而減小。對壓力的降低而減小。c、氣體密度隨氣體溫度和壓力的變化、氣體密度隨氣體溫度和壓力的變化 氣體密度隨溫度和壓力的變化關(guān)系式為氣體密度隨溫度和壓力的變化關(guān)系式為：RTPTPTP222111式中：式中：1、2、在各相應壓力和各相應溫度下的氣體在各相應壓力和各相應溫度下的氣體 密度，密度， kg/m3。 51結(jié)論：氣體密度隨氣體溫度和氣體壓力的不同都發(fā)生結(jié)論：氣體密度隨氣體溫度和氣體壓力的不同都發(fā)生 變化變化。 氣

37、體密度隨氣體壓力而變化的特性稱為氣體的可壓縮性。氣體密度隨氣體壓力而變化的特性稱為氣體的可壓縮性。氣體都具有可壓縮性，此為氣體的特性之一。氣體都具有可壓縮性，此為氣體的特性之一。應當指出：冶金爐上的低壓氣體在流動過程中的壓力變化一般應當指出：冶金爐上的低壓氣體在流動過程中的壓力變化一般 不超過不超過9810Pa，在此壓力變化下的密度變化不超，在此壓力變化下的密度變化不超 過過 10%。52 工程上常認為冶金爐上的低壓氣體屬于不可壓縮性氣體。工程上常認為冶金爐上的低壓氣體屬于不可壓縮性氣體。對被認為是不可壓縮性氣體的低壓氣體而言，氣體密度不隨壓力對被認為是不可壓縮性氣體的低壓氣體而言，氣體密度不

38、隨壓力而變，氣體密度只隨溫度而變化。而變，氣體密度只隨溫度而變化。 但是冶金爐上的高壓氣體在流動過程中的壓力變化常超過但是冶金爐上的高壓氣體在流動過程中的壓力變化常超過9810Pa，在此壓力變化下的密度變化較大，因此，這些氣體仍，在此壓力變化下的密度變化較大，因此，這些氣體仍屬于可壓縮性氣體。對于可壓縮性氣體而言，氣體密度同時隨屬于可壓縮性氣體。對于可壓縮性氣體而言，氣體密度同時隨氣體溫度和氣體壓力按下式的關(guān)系而變化。氣體溫度和氣體壓力按下式的關(guān)系而變化。RTPTPTP22211153例題例題16 某氣罐內(nèi)壓縮空氣的表壓為某氣罐內(nèi)壓縮空氣的表壓為7大氣壓（大氣壓（at），實際溫度），實際溫度

39、為為80。當實際大氣壓為。當實際大氣壓為1大氣壓（大氣壓（at）時，此壓縮空）時，此壓縮空 氣的實際密度為多少？氣的實際密度為多少？解：壓縮空氣的絕對壓力：解：壓縮空氣的絕對壓力： P絕絕P表表+P大氣大氣=7+1=8at=784800 Pa 絕對溫度絕對溫度: T=273+t=273+30=303 K 壓縮空氣在實際溫度和實際壓力下的密度為壓縮空氣在實際溫度和實際壓力下的密度為:3Kg/m 03. 9303287784800RTP54 單位體積氣體具有的重量稱為氣體的重度，用符號表示，單位體積氣體具有的重量稱為氣體的重度，用符號表示，單位是單位是N/m3。它是表示氣體輕重程度的物理參數(shù)。它是

40、表示氣體輕重程度的物理參數(shù)。 當氣體重量為當氣體重量為G牛頓，在標準狀態(tài)下的體積為牛頓，在標準狀態(tài)下的體積為Vom3 ，則此則此氣體在標準狀態(tài)下的重度氣體在標準狀態(tài)下的重度o為：為：(5) 氣體的重度氣體的重度3oom/N VG55 當重力加速度當重力加速度g9.8m/s時，氣體的重量時，氣體的重量G(N)與氣體的質(zhì)量與氣體的質(zhì)量m(kg/m3)間存在如下的關(guān)系：間存在如下的關(guān)系： G=mg N 氣體在標準狀態(tài)下密度和重度的關(guān)系為：氣體在標準狀態(tài)下密度和重度的關(guān)系為：3ooN/m g 1.1.2 阿基米德原理阿基米德原理 對固體和液體而言，阿基米對固體和液體而言，阿基米德原理的內(nèi)容可表達如下：

41、固體德原理的內(nèi)容可表達如下：固體在液體中所受的浮力，等于所排在液體中所受的浮力，等于所排開同體積該液體的重量。開同體積該液體的重量。56此原理同樣亦適用于氣體。此原理同樣亦適用于氣體。57)(HfgGGG空氣 熱氣在空氣中的重力應為：熱氣在空氣中的重力應為：G氣氣-G空空空 HfgG同體積空氣的重量為：同體積空氣的重量為：G氣=Hfg 設有一個倒置的容器，如圖設有一個倒置的容器，如圖13所示，高為所示，高為H，截面積為，截面積為f，容器內(nèi)盛滿熱氣容器內(nèi)盛滿熱氣(密度為密度為)，四周皆為冷空氣，四周皆為冷空氣(密度為密度為)，熱氣的，熱氣的重量為：重量為：58 若上式之兩邊各除以若上式之兩邊各除

42、以f，則單位面積上的氣柱所具有的上升，則單位面積上的氣柱所具有的上升力可寫成下面的形式：力可寫成下面的形式：)(Hgh 上式說明：單位面積上氣柱所具有的上升力決定于氣柱之高度上式說明：單位面積上氣柱所具有的上升力決定于氣柱之高度 和冷、熱氣體的密度差。和冷、熱氣體的密度差。 小于小于， 熱氣在空氣中的重力必是負值，熱氣在空氣中的重力必是負值， 也就是說熱氣在冷氣中也就是說熱氣在冷氣中實際上具有一種上升力。實際上具有一種上升力。 1.1.3 氣體平衡方程式氣體平衡方程式氣體平衡方程式是研究靜止氣體的壓力變化規(guī)律的氣體平衡方程式是研究靜止氣體的壓力變化規(guī)律的方程式。方程式。59 自然界內(nèi)不存在絕對

43、靜止的氣體。但是可認為某些自然界內(nèi)不存在絕對靜止的氣體。但是可認為某些氣體（如大氣、煤氣罐內(nèi)的煤氣、爐內(nèi)非流動方向上氣體（如大氣、煤氣罐內(nèi)的煤氣、爐內(nèi)非流動方向上的氣體等）是處于相對靜止狀態(tài)。的氣體等）是處于相對靜止狀態(tài)。 下面分析相對靜止氣體的壓力變化規(guī)律。下面分析相對靜止氣體的壓力變化規(guī)律。60l、氣體絕對壓力的變化規(guī)律、氣體絕對壓力的變化規(guī)律 如圖如圖14所示，在靜止的大氣中取一個底面積為所示，在靜止的大氣中取一個底面積為f平方米、平方米、高度為高度為H米的長方體氣柱。如果氣體處于靜止狀態(tài)，則此氣柱的米的長方體氣柱。如果氣體處于靜止狀態(tài)，則此氣柱的水平方向和垂直方向的力都應該分別處于平衡

44、狀態(tài)水平方向和垂直方向的力都應該分別處于平衡狀態(tài)。61 在水平方向上，氣柱只受到其外部大氣的壓力作用，氣柱在水平方向上，氣柱只受到其外部大氣的壓力作用，氣柱在同一水平面上受到的是大小相等，方向相反的壓力。這些互在同一水平面上受到的是大小相等，方向相反的壓力。這些互相抵消的壓力使氣柱在水平方向上保持力的平衡而處于靜止狀相抵消的壓力使氣柱在水平方向上保持力的平衡而處于靜止狀態(tài)。態(tài)。 在垂直方向上，氣柱受到三個力的作用：在垂直方向上，氣柱受到三個力的作用：（1）向上的）向上的I面處大氣的總壓力面處大氣的總壓力P1 f，N；（2）向下的）向下的面處大氣的總壓力面處大氣的總壓力P2f，N；（3）向下的氣

45、柱總重量）向下的氣柱總重量G=Hfg，N。62 氣體靜止時，這些力應保持平衡，即：氣體靜止時，這些力應保持平衡，即： P1f = P2f + Hfg 當當f=lm2時，則得：時，則得： P1= P2+ Hg (1)注：注：(1)式為氣體絕對壓力變化規(guī)律的氣體平衡方程式。式為氣體絕對壓力變化規(guī)律的氣體平衡方程式。式中：式中： P1氣體下部的絕對壓力，氣體下部的絕對壓力，Pa； P2氣體上部的絕對壓力，氣體上部的絕對壓力，Pa； HP1面和面和P2面間的高度差，面間的高度差，m； 氣體的密度，氣體的密度， kg/m3； g重力加速度，重力加速度，9.81 m/s2。63 上式說明：靜止氣體沿高度方

46、向上絕對壓力的變化規(guī)律是下部上式說明：靜止氣體沿高度方向上絕對壓力的變化規(guī)律是下部 氣體的絕對壓力大于上部氣體的絕對壓力，上下兩點氣體的絕對壓力大于上部氣體的絕對壓力，上下兩點 間的絕對壓力差等于此兩點間的高度差乘以氣體在實間的絕對壓力差等于此兩點間的高度差乘以氣體在實 際狀態(tài)下的平均密度與重力加速度之積。際狀態(tài)下的平均密度與重力加速度之積。 不僅適用于大氣，而且適用于任何靜止氣體或液體。不僅適用于大氣，而且適用于任何靜止氣體或液體。氣體平衡方程式適用范圍：氣體平衡方程式適用范圍：64例題例題17 某地平面為標準大氣壓。當該處平均氣溫為某地平面為標準大氣壓。當該處平均氣溫為20， 大氣密度均勻

47、一致時，距地平面大氣密度均勻一致時，距地平面100m的空中的實際的空中的實際 大氣壓為多少？大氣壓為多少？解：可認為大氣為不可壓縮性氣體時，則大氣的實際密度為：解：可認為大氣為不可壓縮性氣體時，則大氣的實際密度為：3otKg/m 21. 1273201293. 1t1則則100米處的實際大氣壓為：米處的實際大氣壓為：P2= P1Hg=1013251009.811.21=100138 Pa計算表明：空中的大氣壓低于地面的大氣壓，高山頂上的氣壓計算表明：空中的大氣壓低于地面的大氣壓，高山頂上的氣壓 低即為此道理。低即為此道理。652 、氣體表壓力的變化規(guī)律、氣體表壓力的變化規(guī)律 下面分析靜止氣體內(nèi)

48、表壓力沿高度方向上的變化關(guān)系。下面分析靜止氣體內(nèi)表壓力沿高度方向上的變化關(guān)系。 如圖如圖15所示：所示： 爐內(nèi)是實際密度為爐內(nèi)是實際密度為的靜止的靜止爐氣，爐外是實際密度為爐氣，爐外是實際密度為的的大氣。大氣。 爐氣在各面處的絕對壓力爐氣在各面處的絕對壓力分別為分別為P1、P2和和Po，表壓力分，表壓力分別為別為P表表1、P表表2和和P表表o。 66爐氣在爐氣在I面和面和面處的表壓力分別為：面處的表壓力分別為：111PPP表222PPP表則則 I面與面與面的表壓差應為面的表壓差應為：)PPPPPP211212（）（表表I面和面和面處大氣的絕對壓力差為：面處大氣的絕對壓力差為：I面和面和面處爐氣

49、的絕對壓力差為面處爐氣的絕對壓力差為：P 2 P1= HgHgP P2167經(jīng)過綜合計算，則得：經(jīng)過綜合計算，則得： 或或 )(HgPP12表表)(HgPP12表表式中：式中： P表表2上部爐氣的表壓力，上部爐氣的表壓力，Pa； P表表1下部爐氣的表壓力，下部爐氣的表壓力，Pa； 大氣的實際密度，大氣的實際密度，kg/rn3； H兩點間的高度差，兩點間的高度差，m。 上式是氣體平衡方程式的又一種形式。上式是氣體平衡方程式的又一種形式。此式適用于任何與大氣同時存在的靜止氣體。此式適用于任何與大氣同時存在的靜止氣體。68氣體平衡方程式表明：當氣體密度氣體平衡方程式表明：當氣體密度小于大氣密度小于大

50、氣密度（熱氣體（熱氣體 皆如此）時，靜止氣體沿高度方向上，表皆如此）時，靜止氣體沿高度方向上，表 壓力的變化是上部氣體的表壓力大于下部壓力的變化是上部氣體的表壓力大于下部 氣體的表壓力，上下兩點間的表壓差等氣體的表壓力，上下兩點間的表壓差等 于此兩點間的高度差乘以大氣與氣體的于此兩點間的高度差乘以大氣與氣體的 實際實際 密度差與重力加速度之積。密度差與重力加速度之積。 此兩點間的表壓差等于氣柱的上升力此兩點間的表壓差等于氣柱的上升力。由圖由圖15看出：如果爐門中心線的看出：如果爐門中心線的0面處的爐氣表壓力為零（生面處的爐氣表壓力為零（生 產(chǎn)中常這樣控制），則產(chǎn)中常這樣控制），則I面和面和面的

51、表壓力分別面的表壓力分別 為：為：)(gH)(HgPP2o2表表)( gH)( gHPP11o1表表69 如果爐內(nèi)是高溫的熱氣體，其實際密度如果爐內(nèi)是高溫的熱氣體，其實際密度小于大氣密度小于大氣密度，則由上式不難看出：則由上式不難看出：零壓面以上各點的表壓力零壓面以上各點的表壓力P表表2為正壓，當該點有孔洞為正壓，當該點有孔洞 時，會發(fā)生爐氣向大氣中的溢氣現(xiàn)象；時，會發(fā)生爐氣向大氣中的溢氣現(xiàn)象；零壓面以下各點的表壓力零壓面以下各點的表壓力P表表1為負壓，當該點有孔洞為負壓，當該點有孔洞 存在時，會發(fā)生將大氣吸入的吸氣現(xiàn)象存在時，會發(fā)生將大氣吸入的吸氣現(xiàn)象。 這個規(guī)律存在于任何與大氣同時存在的密

52、度小于大氣的靜這個規(guī)律存在于任何與大氣同時存在的密度小于大氣的靜止氣體中。止氣體中。 爐墻的縫隙處經(jīng)常向外冒火，煙道和煙囪的縫隙處經(jīng)常吸爐墻的縫隙處經(jīng)常向外冒火，煙道和煙囪的縫隙處經(jīng)常吸入冷風就是這個規(guī)律的具體表現(xiàn)。入冷風就是這個規(guī)律的具體表現(xiàn)。70例題例題18 某加熱爐爐氣溫度為某加熱爐爐氣溫度為1300， 由燃燒計算得知該爐由燃燒計算得知該爐 氣在標準狀態(tài)下的密度為氣在標準狀態(tài)下的密度為o=1.3kg/m3。車間溫。車間溫 度為度為15。零壓線在爐底水平面上。求爐底以上。零壓線在爐底水平面上。求爐底以上1米米 高度高度 處的爐膛壓力（指表壓處的爐膛壓力（指表壓P值）是多少？值）是多少？解：

53、爐氣密度解：爐氣密度： 3otKg/m 225. 0273130013 . 1t1空氣密度空氣密度 ：3otKg/m 225. 1273151293. 1t1 把基準面取在爐底水平面上，則把基準面取在爐底水平面上，則1米高度處的爐膛壓力為：米高度處的爐膛壓力為：Pa 9.8225). 0225. 1 (8 . 9)(HgPtt711.2 氣體流動的動力學氣體流動的動力學1.2.1 流體流動的狀態(tài)流體流動的狀態(tài)l、氣體的粘性、氣體的粘性 在氣體運動過程中，由于其內(nèi)部質(zhì)點間的運動速度不同，會在氣體運動過程中，由于其內(nèi)部質(zhì)點間的運動速度不同，會產(chǎn)生摩擦力。產(chǎn)生摩擦力。 例如，當氣體在管道中流動時，一

54、方面氣體與管壁之間發(fā)例如，當氣體在管道中流動時，一方面氣體與管壁之間發(fā)生摩擦（此種摩擦稱為外摩擦）。另一方面，由于氣體分子間的生摩擦（此種摩擦稱為外摩擦）。另一方面，由于氣體分子間的距離大，相互吸引力小，緊貼管壁的氣體質(zhì)點因其與管壁的附著距離大，相互吸引力小，緊貼管壁的氣體質(zhì)點因其與管壁的附著力大于氣體分子間的相互吸引力，其運動速度小。而離管壁愈遠，力大于氣體分子間的相互吸引力，其運動速度小。而離管壁愈遠，則運動速度愈大，這樣就引起管內(nèi)各層氣流間的速度不同，就為則運動速度愈大，這樣就引起管內(nèi)各層氣流間的速度不同，就為氣體內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)摩擦力提供了先決條件。氣體內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)摩擦力提供了先決條件。72

55、氣體內(nèi)摩擦力的產(chǎn)生，是由于氣體分子間的距離大，相互氣體內(nèi)摩擦力的產(chǎn)生，是由于氣體分子間的距離大，相互吸力小的原因，導致分子熱運動較顯著。當各層氣流間的速度不吸力小的原因，導致分子熱運動較顯著。當各層氣流間的速度不同時，氣體分子會由一層跑到另一層，流速較快的氣體分子會進同時，氣體分子會由一層跑到另一層，流速較快的氣體分子會進入流速較慢的氣層，流速較慢的氣體分子也會進入流速較快的氣入流速較慢的氣層，流速較慢的氣體分子也會進入流速較快的氣層。這樣，流速不同的相鄰氣層間就會發(fā)生能量（動量）交換，層。這樣，流速不同的相鄰氣層間就會發(fā)生能量（動量）交換，較快的一層將顯示一種力帶動較慢的一層向前移動，較慢的

56、一層較快的一層將顯示一種力帶動較慢的一層向前移動，較慢的一層則顯示出一個大小相等方向相反的力阻止較快的一層前進。則顯示出一個大小相等方向相反的力阻止較快的一層前進。 體現(xiàn)在氣體流動時使兩相鄰氣層的流速趨向一致，且大小體現(xiàn)在氣體流動時使兩相鄰氣層的流速趨向一致，且大小相等方向相反的力，稱為內(nèi)摩擦力或粘性力。相等方向相反的力，稱為內(nèi)摩擦力或粘性力。 氣體作相對運動時產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的這種性質(zhì)稱為氣體的內(nèi)氣體作相對運動時產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的這種性質(zhì)稱為氣體的內(nèi)摩擦或粘性。摩擦或粘性。73 氣層間的分子引力也能阻止氣層作相對移動，只是由于氣氣層間的分子引力也能阻止氣層作相對移動，只是由于氣體分子間的相互吸引力小

57、，這種作用不顯著。體分子間的相互吸引力小，這種作用不顯著。 因此，對氣體來說，分子熱運動所引起的分子摻混是氣體因此，對氣體來說，分子熱運動所引起的分子摻混是氣體粘性產(chǎn)生的主要根據(jù)；液體分子間距離小，分子引力大，粘性粘性產(chǎn)生的主要根據(jù)；液體分子間距離小，分子引力大，粘性力主要由分子引力所產(chǎn)生。力主要由分子引力所產(chǎn)生。 實驗證實：氣體的粘性力實驗證實：氣體的粘性力F粘粘正比于相鄰兩層氣體之間的正比于相鄰兩層氣體之間的接觸面積接觸面積f以及垂直于粘性力方向的速度梯度以及垂直于粘性力方向的速度梯度 (如圖如圖16所所示）。寫成等式得到：示）。寫成等式得到：dydfdydF粘74式中：式中： F粘粘粘性

58、力，粘性力，N； 粘性系數(shù)或粘度，由上式可導出粘度的單位為粘性系數(shù)或粘度，由上式可導出粘度的單位為 ：22m/sNmsmmNfdydF粘 因為因為具有動力學的量綱，故又稱為動力粘度。具有動力學的量綱，故又稱為動力粘度。2. 理想流體與實際流體理想流體與實際流體 設粘性為零的流體叫理想流體。設粘性為零的流體叫理想流體。 實際上流體或多或少都具有一定的粘性，這種有粘性的流體實際上流體或多或少都具有一定的粘性，這種有粘性的流體叫做實際流體。叫做實際流體。分析流體運動時，假設流體沒有粘性，把它看成理想流體來分析流體運動時，假設流體沒有粘性，把它看成理想流體來處理。處理。753. 穩(wěn)定流動和不穩(wěn)定流動穩(wěn)

59、定流動和不穩(wěn)定流動 所謂穩(wěn)定流動指的是流體中任意一點上的物理量不隨時間所謂穩(wěn)定流動指的是流體中任意一點上的物理量不隨時間改變的流動過程。若用數(shù)學語言表示為：改變的流動過程。若用數(shù)學語言表示為：0u式中：式中： u流體的某一物理量；流體的某一物理量； 時間。時間。若若 ，即隨時間變化，則稱為不穩(wěn)定流動。，即隨時間變化，則稱為不穩(wěn)定流動。在氣體力學中，主要討論氣體在穩(wěn)定流動條件下的運動。在氣體力學中，主要討論氣體在穩(wěn)定流動條件下的運動。0u764. 管內(nèi)流型及雷諾數(shù)管內(nèi)流型及雷諾數(shù) 由實驗可知：氣體在流動時有兩種截然不同的流動情況，由實驗可知：氣體在流動時有兩種截然不同的流動情況，即層流和紊流。即

60、層流和紊流。 A、層流、層流 當氣體流速較小時，各氣體質(zhì)點平行流動，此種流動稱為層當氣體流速較小時，各氣體質(zhì)點平行流動，此種流動稱為層流。流。77 由于氣體在管道中流動時，管壁表面對氣體有吸附和摩擦由于氣體在管道中流動時，管壁表面對氣體有吸附和摩擦作用，管壁上總附有一層薄的氣體，此種氣體稱為邊界層。當作用，管壁上總附有一層薄的氣體，此種氣體稱為邊界層。當管內(nèi)氣體為層流時，此邊界層氣體不流動，它對管內(nèi)氣體產(chǎn)生管內(nèi)氣體為層流時，此邊界層氣體不流動，它對管內(nèi)氣體產(chǎn)生阻礙作用，距離邊界層越近，這種阻礙作用越大。對層流來說，阻礙作用，距離邊界層越近，這種阻礙作用越大。對層流來說，由于氣體質(zhì)點沒有徑向的運