流體力學(xué)-泵與風(fēng)機(jī)1流體的物理性質(zhì)課件

主編白樺鮑東杰副主編趙云鵬王京主審劉家春流體力學(xué)

泵與風(fēng)機(jī)1主編白樺鮑東杰流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)1內(nèi)容簡介本書為高等職業(yè)技術(shù)教育建筑設(shè)備專業(yè)規(guī)劃教材，全書共12章，主要內(nèi)容有：流體靜力學(xué)，一元流體動力學(xué)，流動阻力與能量損失，管路計算，孔口、管嘴出流和氣體射流，流體測量，明渠流動、堰流和滲流，泵與風(fēng)機(jī)的構(gòu)造及工作原理，泵與風(fēng)機(jī)的基本理論，泵與風(fēng)機(jī)的運行和選型與使用管理，其它常用泵與風(fēng)機(jī)等。本教材適用于高職高專院校建筑環(huán)境與設(shè)備工程技術(shù)、供熱通風(fēng)與空調(diào)工程技術(shù)、制冷工程技術(shù)、給排水工程技術(shù)等專業(yè)，也可供相關(guān)專業(yè)的師生及工程技術(shù)人員參考。內(nèi)容簡介2內(nèi)容簡介內(nèi)容簡介2本教材從培養(yǎng)高等素質(zhì)技能型人才的目標(biāo)出發(fā)，以工學(xué)結(jié)合為主線，以學(xué)生的實際水平和職業(yè)要求為出發(fā)點，精選教學(xué)內(nèi)容，減少數(shù)理論證，著重于基本概念的理解和基本原理的應(yīng)用，不追求體系完整和內(nèi)容全面，突出實用性和實踐性。內(nèi)容敘述力求結(jié)構(gòu)合理，層次分明，深入淺出，通俗易懂，各章除配有“知識點”“能力目標(biāo)”外，還配有“小結(jié)”，“思考題與習(xí)題”，同時，為便于自學(xué)，書末附有部分習(xí)題的參考答案。本教材流體力學(xué)引言、第1、7章由徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院白樺編寫，第4、8章由邢臺建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院鮑東杰編寫，第2、3、6章由徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉前言3本教材從培養(yǎng)高等素質(zhì)技能型人才的目標(biāo)出發(fā)，以工學(xué)結(jié)合為主線，

紅俠編寫，第5章由廣西建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院周舟編寫，泵與風(fēng)機(jī)引言、第9、10章由黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院趙云鵬編寫，第11、12章由邯鄲建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院王京編寫。本書由白樺、鮑東杰擔(dān)任主編，趙云鵬擔(dān)任副主編，由徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉家春教授擔(dān)任主審。全書由白樺統(tǒng)編定稿。本教材編寫過程中，參考引用了有關(guān)院校編寫的教材和生產(chǎn)科研單位的技術(shù)資料及研究成果，在此一并表示感謝！由于編者水平有限，書中不妥之處，懇請讀者批評指正。前言4前言4第一部分流體力學(xué)流體力學(xué)

泵與風(fēng)機(jī)5第一部分流體力學(xué)流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)51流體力學(xué)及其研究對象流體力學(xué)是一門應(yīng)用性廣、基礎(chǔ)性強(qiáng)的學(xué)科，它研究的對象主要是流體的內(nèi)部及其與相鄰固體和其它流體之間的動量、熱量及質(zhì)量的傳遞和交換規(guī)律。流體是氣體和液體的總稱。流體力學(xué)是力學(xué)的基本原理在液體和氣體中的應(yīng)用。力學(xué)原理包括質(zhì)量守恒、能量守恒和牛頓運動定律。流體力學(xué)的基本內(nèi)容可以分為：研究流體處于平衡狀態(tài)時的壓力分布和對固體壁面作用的流體靜力學(xué)；研究不考慮流體受力和能量損失時的流體運動速度和流線的流體運動學(xué)；研究流體運動過程中產(chǎn)生和施加在流體上的力和流體運動速度與加速度之間關(guān)系的流體動力學(xué)。流體力學(xué)61流體力學(xué)及其研究對象流體力學(xué)62流體力學(xué)的發(fā)展流體力學(xué)是人類同自然界作斗爭和在生產(chǎn)實踐中逐步發(fā)展起來的。古時中國有大禹治水疏通江河的傳說；秦朝李冰父子帶領(lǐng)勞動人民修建的都江堰，至今還在發(fā)揮著作用；大約與此同時，古羅馬人建成了大規(guī)模的供水管道系統(tǒng)等等。對流體力學(xué)學(xué)科的形成作出第一個貢獻(xiàn)的是古希臘的阿基米德，他建立了包括浮力定律和浮體穩(wěn)定性在內(nèi)的液體平衡理論，奠定了流體靜力學(xué)的基礎(chǔ)。流體力學(xué)72流體力學(xué)的發(fā)展流體力學(xué)73流體力學(xué)的應(yīng)用流體及流體力學(xué)現(xiàn)象充斥在我們生活的各個方面，如云彩的漂浮、鳥的飛翔、水的流動、天氣變化、管道內(nèi)液體的流動、風(fēng)道內(nèi)氣體的流動、空氣阻力和升力、建筑物上風(fēng)力的作用、土壤內(nèi)水分的運動、石油通過地質(zhì)結(jié)構(gòu)的運動等，都存在于我們?nèi)粘Ｉ罴吧a(chǎn)各個方面；血液在血管中的流動，心、肺、腎中的生理流體運動和植物中營養(yǎng)液的輸送等使流體力學(xué)與生物工程和生命科學(xué)相聯(lián)系；水從地下、湖泊或河流中用泵輸送到每家每戶的供水系統(tǒng)，再進(jìn)入廢水的排放系統(tǒng)，液體和氣體燃料送到爐堂內(nèi)燃燒產(chǎn)生熱水或蒸汽用于供熱的供熱系統(tǒng)或產(chǎn)生動力的動力系統(tǒng)，提供流體攜帶將熱量從低溫送到高溫空氣中的制冷系統(tǒng)，在炎熱的夏季將室內(nèi)熱量送到室外的制冷與空調(diào)系統(tǒng)，廢液和廢氣的處理與排放系統(tǒng)等，使流體力學(xué)現(xiàn)象與日常生活密切相關(guān)。流體力學(xué)83流體力學(xué)的應(yīng)用流體力學(xué)84流體的力學(xué)模型客觀上存在的流體的流動及其物質(zhì)結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)是非常復(fù)雜的。如果考慮所有因素，將很難推導(dǎo)出它的力學(xué)關(guān)系式，為此，在分析研究流體力學(xué)問題時，對流體加以科學(xué)的抽象，建立力學(xué)模型，以便列出流體運動規(guī)律的數(shù)學(xué)方程式。下面介紹幾個主要的流體力學(xué)模型。（1）連續(xù)介質(zhì)與非連續(xù)介質(zhì)模型（2）不可壓縮流體與可壓縮流體的力學(xué)模型（3）理想流體與粘性流體（實際流體）的力學(xué)模型

流體力學(xué)94流體的力學(xué)模型流體力學(xué)95流體力學(xué)的研究方法目前，解決流體力學(xué)問題的方法有現(xiàn)場觀測、實驗室模擬、理論分析、數(shù)值計算四種。

（1）現(xiàn)場觀測（2）實驗室模擬（3）理論分析

（4）數(shù)值計算

流體力學(xué)105流體力學(xué)的研究方法流體力學(xué)106流體力學(xué)的學(xué)習(xí)首先，流體力學(xué)包含很多內(nèi)容，在分析和討論時必須對內(nèi)容作一定限定，分清研究對象和適用條件。學(xué)習(xí)流體力學(xué)時需要注意力學(xué)原理的應(yīng)用，把握質(zhì)量守恒、能量守恒、動量守恒和熱力學(xué)定律在流體中應(yīng)用的形式。流體力學(xué)中許多理論和概念是建立在這些基本原理和定律以及實驗觀察之上的?？傊趯W(xué)習(xí)流體力學(xué)中，要注意基本概念、基本原理和基本方法的理解與掌握，只有深刻地理解流體力學(xué)原理和掌握這些原理的應(yīng)用方法才能夠解決工程實際中遇到的各種流動問題。所以，將流體力學(xué)理論應(yīng)用到工程實際中是流體力學(xué)學(xué)習(xí)的基本目的之一。流體力學(xué)116流體力學(xué)的學(xué)習(xí)流體力學(xué)11第一部分流體力學(xué)1流體的物理性質(zhì)流體力學(xué)

泵與風(fēng)機(jī)12第一部分流體力學(xué)流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)12【知識點】流體的基本特征，流體的慣性和重力特性，流體的壓縮性和熱脹性，流體的黏性，表面張力，汽化壓強(qiáng)【能力目標(biāo)】充分理解：各物理量的定義、產(chǎn)生的原因，外界因素變化對流體的影響，如流體的密度、容重、壓縮性、熱脹性、黏性、表面張力、汽化壓強(qiáng)，特別是黏性必須加以深刻理解。領(lǐng)會：牛頓黏性內(nèi)摩擦定律的意義，動力黏性系數(shù)和運動黏性系數(shù)的關(guān)系。熟練掌握及運用：液體和氣體黏性隨溫度的變化規(guī)律，流體各主要物理量的計算和查用。1流體的物理性質(zhì)13【知識點】1流體的物理性質(zhì)13流體的物理性質(zhì)取決于其分子結(jié)構(gòu)，有些物理性質(zhì)對流體受力和流體運動有著非常顯著的影響，所以學(xué)習(xí)流體力學(xué)及其在工程實際中應(yīng)用時必須首先了解流體的物理性質(zhì)。本章介紹與流體運動密切相關(guān)的流體主要物理性質(zhì)。物質(zhì)通常有三種存在狀態(tài)：氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)。固體分子通常比較緊密，由于分子間吸引力很大而使其保持固定形狀。而流體分子間吸引力小，分子間粘附力小，因此流體沒有一定的形狀。靜止流體在非常微小的切向力作用下將會流動，并且只要切向力存在流動必將持續(xù)，因此流動性是流體最基本的特性。這是它便于用管道、渠道進(jìn)行輸送，適宜作供熱、供冷等工作介質(zhì)的主要原因。1流體的物理性質(zhì)14流體的物理性質(zhì)取決于其分子結(jié)構(gòu)，有些物理性質(zhì)對流體受力和流體1.1液體的慣性和重力特性11.2流體的壓縮性和熱脹性21.3液體的黏性31.4表面張力41流體的物理性質(zhì)1.5汽化壓強(qiáng)5151.1液體的慣性和重力特性11.2流體的壓縮性和熱脹慣性是流體保持原有運動狀態(tài)的性質(zhì)。質(zhì)量是用來度量物體慣性大小的物理量，質(zhì)量愈大，慣性也就愈大。流體和固體一樣，也具有質(zhì)量。通常用密度來表示其特征。單位體積流體的質(zhì)量稱為流體的密度，以符號ρ表示，單位是kg/m3。在連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的前提下，對于均質(zhì)流體，其密度的表達(dá)式為：1.1流體的慣性和重力特性1.1.1

流體的慣性161.1流體的慣性和重力特性1.1.1流體的慣性16式中V——流體的體積，m3；

m——流體的質(zhì)量，kg。密度對流體的影響主要體現(xiàn)在單位體積流體的慣性力和加速度的大小。低密度流體，如氣體，慣性力小，達(dá)到相同加速度時需要的力也小，因此，物體在空氣中的運動比在液體（如水）的運動要容易，同樣提升相同容積的空氣比水要容易的多。1.1流體的慣性和重力特性171.1流體的慣性和重力特性17流體處于地球引力場中，它所受的重力是地球?qū)α黧w的引力。單位體積流體的重量稱為流體的容重，以符號γ表示，單位是N/m3，對于均質(zhì)流體，其容重的表達(dá)式為：式中V——流體的體積，m3；

G——流體的重力，N。由于物體的重力等于質(zhì)量與重力加速度的乘積，即重力為G=mg，故密度與容重的關(guān)系為：1.1.2

流體的重力特性1.1流體的慣性和重力特性181.1.2流體的重力特性1.1流體的慣性和重力特性1不同流體的密度和容重各不相同，同一種流體的密度和容重則隨溫度和壓強(qiáng)而變化。一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，常用流體的密度和容重見表1.1?！纠}1.1】

試求在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，3m3空氣的重量和質(zhì)量是多少？【解】

根據(jù)式（1.2），查表1.1，得根據(jù)重量與質(zhì)量的關(guān)系式，得N

kg

1.1流體的慣性和重力特性19不同流體的密度和容重各不相同，同一種流體的密度和容重則隨溫度名稱水水銀純乙醇煤油空氣氧氮密度kg/m3100013590790800-8501.21.431.25容重N/m3980713331877457848-833811.7714.0212.27測定溫度（℃）4015152000

表1.1常用流體的密度和容重（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下）

1.1流體的慣性和重力特性20名稱水水銀純乙醇煤油空氣氧氮密度kg/m31000135【例題1.2】

試設(shè)計一個可容納100t水的蓄水池，若底面積A為25m2，問蓄水池的有效高度為多少？【解】

由式（1.1）知蓄水池的體積為：

m3

故水池的有效高度為：m

1.1流體的慣性和重力特性21【例題1.2】試設(shè)計一個可容納100t水的蓄水池，若底面溫度不變，流體的體積隨壓強(qiáng)的增加而縮小，這種特性稱流體的壓縮性。壓強(qiáng)不變，流體的體積隨溫度的升高而增大，這種特性稱流體的熱脹性。液體的壓縮性一般用體積壓縮系數(shù)或體積彈性模量來度量。在一定溫度下，液體原有的體積為V，在壓強(qiáng)增量dp作用下，體積改變了dV，則壓縮系數(shù)為：

1.2流體的壓縮性和熱脹性1.2.1

液體的壓縮性和熱脹性22溫度不變，流體的體積隨壓強(qiáng)的增加而縮小，這種特性稱流體的壓縮式中β——液體體積壓縮系數(shù)，m2/N；

V——壓縮前液體的體積，m3；

dV——液體體積變化量，m3；

dp——壓強(qiáng)的增加值，N/m2。式中的負(fù)號是由于dp>0，dV<0,為使壓縮系數(shù)為正值而加的。壓縮系數(shù)的倒數(shù)為液體彈性模量，用E表示，單位是N/m2

。即β值愈大或E愈小，則液體的壓縮性也愈大。1.2流體的壓縮性和熱脹性23式中β——液體體積壓縮系數(shù)，m2/N；1.2流體的壓表1.2為0℃時水在不同壓強(qiáng)下的壓縮系數(shù)。從表中可以看出，水的壓縮系數(shù)是很小的。如壓強(qiáng)由4000kPa增加到8000kPa時相對體積的變化為：該數(shù)值表明，此時水的相對體積的變化大約為0.2%。所以工程上一般可將液體視為不可壓縮的，即認(rèn)為液體的體積（或密度）與壓強(qiáng)無關(guān)。壓強(qiáng)（kPa）5001000200040008000壓縮系數(shù)m2/N0.538×10-90.536×10-90.531×10-90.528×10-90.515×10-9表1.2水在不同壓強(qiáng)下的壓縮系數(shù)

1.2流體的壓縮性和熱脹性24表1.2為0℃時水在不同壓強(qiáng)下的壓縮系數(shù)。壓強(qiáng)（kPa）5液體的熱脹性一般用體積熱脹系數(shù)α來度量。在一定的壓力下，液體原有的體積為V，當(dāng)溫度升高dT時，體積變化為dV，則熱脹系數(shù)為：式中α——液體的體積熱脹系數(shù)，1/℃；

V——熱脹前液體的體積，m3；

dV——液體體積變化量，m3；

dT——溫度的增加值，℃。水的密度在4℃時具有最大值，高于4℃后，水的密度隨溫度升高而下降，液體熱脹性非常小，表1.3列舉了水在一個大氣壓下，不同溫度時的容重及密度。1.2流體的壓縮性和熱脹性25液體的熱脹性一般用體積熱脹系數(shù)α來度量。在一定的壓力下，液體溫度（℃）容重（N/m.3）密度（kg/m3）溫度（℃）容重（N/m.3）密度（kg/m3）溫度（℃）容重（N/m.3）密度（kg/m3）09806999.9209790998.2609645983.219806999.9259778997.1659617980.6298071000309775995.7709590977.8398071000359749994.1759561974.9498071000409731992.2809529971.8598071000459710990.2859500968.7109805999.7509690988.1909467965.3159799999.1559657985.71009399958.4表1.3一個大氣壓下水的容重及密度

1.2流體的壓縮性和熱脹性26溫度容重密度溫度容重密度溫度容重密度09806999.920氣體和液體在這方面大不相同，壓強(qiáng)和溫度的改變對氣體密度的影響很大，當(dāng)許多實際氣體遠(yuǎn)離其液相狀態(tài)時，這些氣體可以近似地看作理想氣體。理想氣體的壓強(qiáng)、溫度、密度間的關(guān)系應(yīng)服從理想氣體狀態(tài)方程，即：式中p——絕對壓強(qiáng)，Pa；

T——絕對溫度，K；

ρ——密度，kg/m3

R——氣體常數(shù)，N·m/（kg·K），其值取決于不同的氣體，，n為氣體的分子量，對于空氣R為287。1.2.2

氣體的壓縮性和熱脹性1.2流體的壓縮性和熱脹性271.2.2氣體的壓縮性和熱脹性1.2流體的壓縮性和理想氣體從一個狀態(tài)到另一個狀態(tài)下的壓強(qiáng)、溫度和密度間的關(guān)系為：對壓強(qiáng)不變的定壓情況，則p1=p2，狀態(tài)方程為：式（1.9）表明，氣體的密度與溫度成反比關(guān)系。即溫度增加，體積增大，密度減小；反之，溫度降低，體積縮小，密度增大。這里應(yīng)指出，當(dāng)氣體的溫度降低到氣體液化溫度時，式（1.9）的規(guī)律就不能再應(yīng)用了。（式1.8）

（式1.9）

1.2流體的壓縮性和熱脹性28理想氣體從一個狀態(tài)到另一個狀態(tài)下的壓強(qiáng)、溫度和密度間的關(guān)系為表1.4中，列舉了標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（760mmHg）下，空氣在不同溫度時的容重及密度。溫度（℃）容重（N/m3）密度（kg/m3）溫度（℃）容重（N/m3）密度（kg/m3）溫度（℃）容重（N/m3）密度（kg/m3）012.701.2932511.621.1856010.401.060512.471.2703011.431.1657010.101.0291012.241.2483511.231.146809.811.0001512.021.2264011.051.128909.550.9732011.801.2055010.721.0931009.300.947表1.4標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下空氣的容重及密度

1.2流體的壓縮性和熱脹性29表1.4中，列舉了標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（760mmHg）下，空氣在不同【例題1.3】

已知壓強(qiáng)為98.07kN/m2，0℃時鍋爐煙氣容重為13.13N/m3，求排煙溫度為200℃時煙氣的容重和密度。

【解】

據(jù)題意，鍋爐煙氣升溫過程為等壓過程由式（1.9）可求出排煙容重和密度kg/m3

kg/m3

所以因為

1.2流體的壓縮性和熱脹性30【例題1.3】已知壓強(qiáng)為98.07kN/m2，0℃時鍋由此可見，當(dāng)溫度變化較大時，氣體的容重和密度有較大變化。對溫度不變的等溫情況，則T1=T2，狀態(tài)方程為：式（1.10）表明，氣體的密度與壓強(qiáng)成正比關(guān)系。即壓強(qiáng)增加，體積縮小，密度增大。根據(jù)這個關(guān)系，如果使氣體密度增大一倍，則需使壓強(qiáng)也增大一倍。但是，氣體密度存在一個極限值，當(dāng)壓強(qiáng)增加到使氣體密度增大到這個極限值時，若再增大壓強(qiáng)，氣體的密度也不會再增加，這時，式（1.10）不再適用。對應(yīng)極限密度下的壓強(qiáng)為極限壓強(qiáng)。N/m3

（式1.10）

1.2流體的壓縮性和熱脹性31N/m3（式1.10）1.2流體的壓縮性和熱脹性31.3流體的黏性黏性是流體固有的，是有別于固體的主要物理性質(zhì)。當(dāng)流體相對于物體運動時，流體內(nèi)部質(zhì)點間或流層間因相對運動而產(chǎn)生內(nèi)摩擦力（切向力或剪切力）以反抗相對運動，從而產(chǎn)生了摩擦阻力。這種在流體內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)摩擦力以阻抗流體運動的性質(zhì)稱為流體的粘滯性，簡稱黏性。1.3流體的黏性圖1.1平板間速度分布321.3流體的黏性1.3流體的黏性圖1.1平板間速為了說明流體的粘滯性，現(xiàn)分析兩塊忽略邊緣影響的無限大平板間的流體。如圖1.1所示，平板間距離為δ，中間充滿了流體，下平板靜止，上平板在力F的作用下以速度u做平行移動，平板面積為A。在平板壁面上，流體質(zhì)點因黏性作用而粘附在壁面上，壁面處流體質(zhì)點相對于壁面的速度為0，稱為黏性流體的不滑移邊界條件。因此，上平板處流體質(zhì)點的速度為u，下平板處流體質(zhì)點的速度為0，兩平板間流體質(zhì)點速度的變化稱為速度分布。如果平板間距離不是很大，速度不是很高，而且沒有流體流入和流出，則平板間的速度分布是線性的。1.3流體的黏性33為了說明流體的粘滯性，現(xiàn)分析兩塊忽略邊緣影響的無限大平板間的對于大多數(shù)流體，實驗結(jié)果表明：平板拉力F與平板面積A，平板平移速度u成正比，與平板間距離δ成反比，即根據(jù)相似三角形，可以用速度梯度du/dy代替u/δ，并引入與流體性質(zhì)有關(guān)的比例系數(shù)μ，可以得到任意兩個薄平板間的切向應(yīng)力為：（式1.11）

1.3流體的黏性34對于大多數(shù)流體，實驗結(jié)果表明：平板拉力F與平板面積A，平板平式（1.11）稱為牛頓內(nèi)摩擦定律，是常用的粘滯力的計算公式。式中，μ稱為流體動力黏性系數(shù)，一般又稱為動力粘度，其單位為N·s/m2或Pa·s。不同的流體有不同的μ值，μ值愈大，表明其黏性愈強(qiáng)。

項，是流體在垂直其流速方向上的速度梯度，實際上是流體微團(tuán)的角變形速率，表明粘滯性也具有抵抗角變形速率的能力。工程中還經(jīng)常用到動力粘度與密度的比值來表示流體的黏性，其單位是m2/s，具有運動學(xué)的量綱，故稱為運動粘滯系數(shù)，以符號ν表示。即：（式1.12）

1.3流體的黏性35式（1.11）稱為牛頓內(nèi)摩擦定律，是常用的粘滯力的計算公式。實際使用中或都是反映流體粘滯性的參數(shù)。μ或ν值愈大，表明流體的粘滯性愈強(qiáng)。但兩個粘滯系數(shù)也是有差別的，主要表現(xiàn)在：工程中遇到的大多數(shù)流體的動力黏性系數(shù)與壓力變化無關(guān)，只是在較高的壓力下，其值略高一些。但是氣體的運動粘度隨壓力顯著變化，因為其密度隨壓力變化。因此，如果要確定非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的運動粘度可先查得與壓力無關(guān)的動力粘度，再通過計算得到運動粘度。氣體的密度可以由狀態(tài)方程得到。溫度則是影響μ和ν的主要因素，圖1.2反映了一般流體的黏性取決于溫度的情況。當(dāng)溫度升高時，所有液體的黏性是下降的，而所有氣體的黏性是上升的。1.3流體的黏性36實際使用中或都是反映流體粘滯性的參數(shù)。μ或ν值愈大，表明流體

原因是黏性取決于分子間的引力和分子間的動量交換。因此，隨溫度升高，分子間的引力減小而動量交換加劇。液體的粘滯力主要取決于分子間的引力，而氣體的粘滯力則取決于分子間的動量交換。所以，液體與氣體產(chǎn)生粘滯力的主要原因不同，造成截然相反的變化規(guī)律。圖1.2粘度隨溫度變化趨勢

1.3流體的黏性37圖1.2粘度隨溫度變化趨勢1.3流體的黏性表1.4列出了水在（一個大氣壓下）不同溫度下的黏性系數(shù)。溫度（℃）μ（kpa·s）ν（106m2/s）溫度（℃）μ（kpa·s）ν（106m2/s）01.7811.785400.6530.65851.5181.519450.5890.595101.3001.306500.5470.553151.1391.139600.4660.474201.0021.003700.4040.413250.8900.893800.3540.364300.7980.800900.3150.326350.6930.6981000.2820.294表1.4水的粘滯系數(shù)（一個大氣壓下）

1.3流體的黏性38表1.4列出了水在（一個大氣壓下）不同溫度下的黏性系數(shù)。溫度表1.5列出了空氣在（一個大氣壓下）不同溫度下的黏性系數(shù)。溫度（℃）μ（kpa·s）ν（106m2/s）溫度（℃）μ（kpa·s）ν（106m2/s）00.017213.7900.021622.9100.017814.71000.021823.6200.018315.71200.022826.2300.018716.61400.023628.5400.019217.61600.024230.6500.019618.61800.025133.2600.020119.62000.025935.8700.020420.52500.028042.8800.021021.73000.029849.9表1.5空氣的黏性系數(shù)（一個大氣壓下）

1.3流體的黏性39表1.5列出了空氣在（一個大氣壓下）不同溫度下的黏性系數(shù)。溫最后需指出：牛頓內(nèi)摩擦定律不是對所有流體都適用，有些特殊的流體不滿足牛頓內(nèi)摩擦定律，如人體中的血液、油漆、粘土和水的混合溶液等。對這些流體稱為非牛頓型流體。能滿足牛頓內(nèi)摩擦定律的流體稱為牛頓型流體，如水、空氣和許多潤滑油等。本課程僅涉及牛頓型流體的力學(xué)問題?！纠}1.4】如圖1.3所示，在兩塊相距20mm的平板間充滿動力粘度為0.065N·s/m2的油，如果以1m/s的速度勻速拉動距上平板5mm處，面積為0.5m2的薄板，求所需要的拉力。1.3流體的黏性40最后需指出：牛頓內(nèi)摩擦定律不是對所有流體都適用，有些特殊的流【解】

根據(jù)N/m2

N/m2

N

圖1.3平板間薄板受力

1.3流體的黏性41N/m2N/m2N圖1.3平板間薄板受力1.31.4表面張力液體具有附著力和粘附力，兩者都是分子的吸引力，附著力使液體能夠附著到另一個物體上，而粘附力使液體抵抗切向應(yīng)力。在液體和氣體的交界面處和在兩種互不相容液體的界面處，分子間附著力和粘附力產(chǎn)生的向外的平衡吸引力使液體形成了一個明顯的表面液膜并在液膜表面內(nèi)產(chǎn)生了張力，液體的這個特性稱為表面張力，用符號σ表示，其單位是N/m。水的表面張力在結(jié)冰點和沸點之間的變化范圍為0.0075～0.0589N/m。對液體來講，表面張力在平面上并不產(chǎn)生附加壓力，它只有在曲面上才產(chǎn)生附加壓力，以維持平衡。1.4表面張力421.4表面張力1.4表面張力42在實際工程中，液體只要有曲面的存在就會有表面張力的附加壓力的作用。例如，液體中的氣泡、氣體中的液滴、液體的自由射流、液體表面和固體表面相接觸等，所有這些情況，都會出現(xiàn)曲面，都會引起表面張力，從而產(chǎn)生附加壓力。不過在一般情況下，這種影響是比較微弱的。由于表面張力的作用，如果把兩端開口的玻璃管豎立在液體中，液體就會在細(xì)管中上升或下降h高度，如圖1.4所示。這種現(xiàn)象稱毛細(xì)現(xiàn)象，其形成是由于粘附力和附著力的作用。當(dāng)附著力大于粘附力時，液體將浸潤與它接觸的固體表面，并在接觸點處上升；反之，液體表面在接觸點處收縮。毛細(xì)現(xiàn)象使作用在玻璃管內(nèi)的水位上升，使水銀收縮并低于實際高度。1.4表面張力43在實際工程中，液體只要有曲面的存在就會有表面張力的附加壓力的圖1.4表面張力與毛細(xì)現(xiàn)象

1.4表面張力44圖1.4表面張力與毛細(xì)現(xiàn)象1.4表面張力44管內(nèi)上升的毛細(xì)高度，可由表面張力形成的提升力和重力相平衡得到。即：所以式中σ——表面張力，N/m；

θ——浸潤角；

ρ——液體密度，kg/m3；

r——管半徑，m；

h——毛細(xì)高度，m。（式1.13）

1.4表面張力45管內(nèi)上升的毛細(xì)高度，可由表面張力形成的提升力和重力相平衡得到式（1.13）可以用來計算管內(nèi)液體的上升或下降的毛細(xì)高度。如果管子是干凈