《氣體和蒸汽的流動(dòng)》課件

氣體和蒸汽的流動(dòng)課程目標(biāo)氣體和蒸汽流動(dòng)原理掌握氣體和蒸汽的流動(dòng)原理，了解相關(guān)概念和理論。流體流動(dòng)特性學(xué)習(xí)分析不同流體的流動(dòng)特性，并識(shí)別影響流動(dòng)的因素。工程應(yīng)用將氣體和蒸汽流動(dòng)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際工程問題，例如管道設(shè)計(jì)和設(shè)備選型。氣體和蒸汽的基本性質(zhì)可壓縮性氣體和蒸汽的密度會(huì)隨著壓力的變化而變化。這意味著它們的體積可以根據(jù)壓力的改變而改變。流動(dòng)性氣體和蒸汽可以輕松流動(dòng)，能夠繞過障礙物。它們沒有固定形狀，可以適應(yīng)容器的形狀。壓力的概念定義壓力是作用在物體表面上的每單位面積的力。它表示流體對(duì)物體表面的作用力的大小。單位壓力的常用單位是帕斯卡(Pa)，也稱為牛頓每平方米(N/m2)。類型壓力可以分為兩種類型：絕對(duì)壓力和相對(duì)壓力。壓力單位單位符號(hào)換算關(guān)系帕斯卡Pa1Pa=1N/m2千帕斯卡kPa1kPa=1000Pa兆帕斯卡MPa1MPa=1000kPa巴bar1bar=100kPa大氣壓atm1atm=101.325kPa磅/平方英寸psi1psi=6.895kPa壓力的測(cè)量1壓力傳感器將壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)2壓力計(jì)直接顯示壓力值3壓力變送器將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)壓力分布規(guī)律靜止流體中，壓力的方向總是垂直于作用面。液體內(nèi)部壓強(qiáng)隨深度增加而增大，深度每增加10米，壓強(qiáng)增加約1個(gè)大氣壓。液體內(nèi)部壓強(qiáng)受重力影響，重力方向上的壓強(qiáng)大于其他方向的壓強(qiáng)。流體靜力學(xué)原理流體靜力學(xué)是研究靜止流體中壓力分布規(guī)律的學(xué)科。流體靜力學(xué)原理是流體力學(xué)的基礎(chǔ)，它解釋了靜止流體中壓力的產(chǎn)生和分布規(guī)律。流體靜力學(xué)原理在許多工程領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，例如水壩、水庫、油罐、氣瓶等的設(shè)計(jì)和安全評(píng)估。伯努利方程1能量守恒描述流體運(yùn)動(dòng)中能量守恒關(guān)系2應(yīng)用廣泛應(yīng)用于管道流動(dòng)、機(jī)翼升力等3流體性質(zhì)考慮流體密度、壓強(qiáng)、速度等流體流動(dòng)的特征速度流體中各點(diǎn)的速度可以不同，形成速度場(chǎng)。壓強(qiáng)流體內(nèi)部各點(diǎn)的壓強(qiáng)可以不同，形成壓強(qiáng)場(chǎng)。黏度流體流動(dòng)時(shí)內(nèi)部各層之間產(chǎn)生摩擦力，稱為黏度。層流和湍流層流流體粒子沿著平行的直線運(yùn)動(dòng)，沒有橫向混合。湍流流體粒子以不規(guī)則的路徑運(yùn)動(dòng)，伴隨劇烈的混合和能量耗散。流速和流量的測(cè)量流速計(jì)利用流速計(jì)測(cè)量流體在管道中的速度。流量計(jì)通過測(cè)量流經(jīng)管道橫截面的流體體積來計(jì)算流量。流量傳感器利用各種物理原理檢測(cè)流量的變化，例如電磁流量計(jì)或超聲波流量計(jì)。均勻管道流動(dòng)流速分布流速沿管道橫截面呈拋物線分布,管壁處流速為零,管心處流速最大。壓力損失流體流動(dòng)時(shí)會(huì)遇到阻力,導(dǎo)致壓力損失,壓力沿流動(dòng)方向逐漸降低。能量守恒流體在流動(dòng)過程中,總能量保持不變,可以通過伯努利方程進(jìn)行計(jì)算。管道流動(dòng)的阻力摩擦阻力流體與管道壁面之間的摩擦力造成的阻力。局部阻力管道局部形狀變化或流體方向改變?cè)斐傻淖枇?，例如彎頭、閥門等。管道系統(tǒng)的計(jì)算1確定流量根據(jù)實(shí)際需求，計(jì)算所需管道系統(tǒng)的流量。2選擇管道尺寸根據(jù)流量和流速，選擇合適的管道直徑。3計(jì)算壓力損失考慮摩擦損失和局部損失，計(jì)算管道系統(tǒng)中的總壓力降。4選擇泵或壓縮機(jī)根據(jù)壓力損失，選擇合適的泵或壓縮機(jī)來克服壓力降。管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1需求分析確定管道系統(tǒng)的用途、流量、壓力、介質(zhì)性質(zhì)等需求。2管道材料選擇根據(jù)介質(zhì)類型、工作壓力、溫度等因素選擇合適的管道材料。3管道尺寸計(jì)算根據(jù)流量、流速和壓力損失等因素計(jì)算管道直徑和長(zhǎng)度。4管道布置設(shè)計(jì)規(guī)劃管道走向、管件選擇、支架安裝等，確保管道系統(tǒng)安全、可靠和美觀。5系統(tǒng)調(diào)試進(jìn)行管道系統(tǒng)安裝、調(diào)試和驗(yàn)收，確保系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)要求。氣體的流動(dòng)特性氣體可壓縮性使其流動(dòng)特性與液體不同。氣體流動(dòng)速度會(huì)影響其密度和壓力。氣體流動(dòng)過程中會(huì)發(fā)生能量轉(zhuǎn)化和熱量傳遞。氣體流量的計(jì)算氣體流量的計(jì)算是氣體管道設(shè)計(jì)和運(yùn)行中的重要環(huán)節(jié)。噴嘴和擴(kuò)散器噴嘴是一種將流體能量轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的裝置，它通過縮小流體通道來增加流體的速度。擴(kuò)散器則是噴嘴的反向裝置，它通過擴(kuò)大流體通道來降低流體的速度。噴嘴和擴(kuò)散器在各種工程應(yīng)用中扮演著重要角色，例如：噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)管道系統(tǒng)水力發(fā)電壓縮機(jī)原理1增壓壓縮機(jī)通過增加氣體壓力，提高氣體能量。2能量轉(zhuǎn)換壓縮機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為氣體能量。3壓縮過程壓縮機(jī)通過減少氣體體積，提高氣體密度和壓力。壓縮機(jī)的種類往復(fù)式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、維護(hù)方便、適應(yīng)范圍廣。但效率較低，噪音較大。螺桿式壓縮機(jī)效率高、噪音低、運(yùn)行平穩(wěn)、維護(hù)方便。但價(jià)格較高，對(duì)壓縮氣體要求較高。離心式壓縮機(jī)流量大、效率高、噪音低、運(yùn)行平穩(wěn)。但價(jià)格較高，對(duì)壓縮氣體要求較高。壓縮機(jī)性能曲線1流量壓縮機(jī)輸出的空氣量2壓力壓縮機(jī)輸出的空氣壓力3效率壓縮機(jī)的效率4功率壓縮機(jī)所需的功率壓縮機(jī)的選型1性能要求流量、壓力、排氣溫度2運(yùn)行環(huán)境溫度、濕度、振動(dòng)3經(jīng)濟(jì)因素投資成本、運(yùn)行成本4維護(hù)方便性維修頻率、維修成本蒸汽的流動(dòng)特性可壓縮性蒸汽是一種可壓縮流體，其密度會(huì)隨著壓力的變化而變化。這與液體不同，液體幾乎不可壓縮。熱力學(xué)性質(zhì)蒸汽的流動(dòng)受熱力學(xué)定律的支配，包括能量守恒和熵增原理。這些定律影響蒸汽的流動(dòng)行為，例如溫度變化和壓力損失。蒸汽管網(wǎng)設(shè)計(jì)安全確保蒸汽管網(wǎng)安全運(yùn)行，防止泄漏或爆炸。節(jié)能減少蒸汽損失，提高能源利用率?？煽啃源_保蒸汽供應(yīng)的可靠性，滿足生產(chǎn)需求。經(jīng)濟(jì)性選擇合適的材料和設(shè)備，降低成本。蒸汽流量的計(jì)算計(jì)算蒸汽流量有助于優(yōu)化系統(tǒng)效率，減少能源浪費(fèi)。蒸汽疏水器類型常見的疏水器類型包括：熱動(dòng)力式疏水器浮球式疏水器熱敏式疏水器膨脹式疏水器工作原理疏水器通過控制冷凝水的排放，防止蒸汽管道內(nèi)積水，確保蒸汽系統(tǒng)高效運(yùn)行。應(yīng)用場(chǎng)景疏水器廣泛應(yīng)用于蒸汽加熱系統(tǒng)、蒸汽管道、蒸汽鍋爐等。蒸汽機(jī)原理蒸汽機(jī)利用蒸汽膨脹做功，將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。它由鍋爐、汽缸、活塞、連桿、曲柄等組成。蒸汽在鍋爐中加熱產(chǎn)生高壓，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，通過連桿帶動(dòng)曲柄旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生機(jī)械能。蒸汽輪機(jī)1能量轉(zhuǎn)換將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)等設(shè)備。2高效節(jié)能