热工基础知识（刘伟）.ppt

n第一节第一节 工程热力学工程热力学n第二节第二节 传热学传热学n第三节第三节 流体力学流体力学n第四节第四节 热工测量技术热工测量技术本章内容本章内容第一节第一节 工程热力学工程热力学一、知识结构一、知识结构n n热力学第一定律热力学第一定律n n理想气体性质及热力过程理想气体性质及热力过程n n热力学第二定律热力学第二定律n n水蒸气水蒸气n n气体和蒸汽流动气体和蒸汽流动n n气体和蒸汽动力循环气体和蒸汽动力循环n n湿空气湿空气二、了解内容二、了解内容n n工程热力学的研究内容和研究方法工程热力学的研究内容和研究方法n n气体动力循环热效率计算气体动力循环热效率计算n n蒸汽动力循环热效率计算蒸汽动力循环热效率计算n n 火火火火用的概念用的概念火火火火用损失计算用损失计算 三、理解要点三、理解要点（一）基本概念和基本参数（一）基本概念和基本参数 1.1.基本概念：基本概念：工质工质：生产过程中工作物质的简称：生产过程中工作物质的简称 热源热源：工质从中吸收热能的物体或系统：工质从中吸收热能的物体或系统 冷源冷源：接受工质排出热能的物体：接受工质排出热能的物体 系统系统：闭口系统、开口系统、绝热系统、孤：闭口系统、开口系统、绝热系统、孤立系统立系统 平衡状态平衡状态：热力系统不受外界影响，始终保：热力系统不受外界影响，始终保持不变持不变 三、理解要点三、理解要点热力过程热力过程：系统从一个状态变化到另一个状态：系统从一个状态变化到另一个状态经历的全部状态的总和经历的全部状态的总和准平衡过程准平衡过程：平衡被破坏后能迅速达到新的平：平衡被破坏后能迅速达到新的平衡，工质偏离平衡状态极小衡，工质偏离平衡状态极小可逆过程可逆过程：逆向沿原过程回到初态，相关外界：逆向沿原过程回到初态，相关外界回到原态，不给外界留下任何影响回到原态，不给外界留下任何影响正向循环正向循环：高温热源吸热，向低温热源放热，：高温热源吸热，向低温热源放热，部分热量转换为功部分热量转换为功逆向循环逆向循环：向高温热源放热，从低温热源吸热，：向高温热源放热，从低温热源吸热，同时消耗外界的功同时消耗外界的功三、理解要点三、理解要点2.2.状态参数：描述系统状态的物理量。状态参数：描述系统状态的物理量。压力压力p p：力除以面积，又称压强：力除以面积，又称压强 温度温度T T：物体的冷热程度：物体的冷热程度 比体积比体积v v：体积除以质量，又称比容：体积除以质量，又称比容 热力学能热力学能U U ：储存在系统内部的能量储存在系统内部的能量 焓焓H H ：H=U+pVH=U+pV，即热力学能加推动功即热力学能加推动功 总能总能E E：E E=U U+E Ek k+E Ep p 熵熵S S ：三、理解要点三、理解要点（二）热力学第一定律的实质和描述（二）热力学第一定律的实质和描述 热力学第二定律的实质和描述热力学第二定律的实质和描述（三）孤立系统熵增原理（三）孤立系统熵增原理 三、理解要点三、理解要点（四）水蒸汽（四）水蒸汽 1.1.饱和状态：水的汽化与液化速度相等，汽、饱和状态：水的汽化与液化速度相等，汽、液两相共存达到动态平衡的状态液两相共存达到动态平衡的状态 特点：饱和温度和饱和压力一一对应特点：饱和温度和饱和压力一一对应 2.2.水的定压汽化过程：水的定压汽化过程：二线三区五态二线三区五态 汽化潜热：饱和水变为饱和蒸汽所需的热量汽化潜热：饱和水变为饱和蒸汽所需的热量 临界点：临界点：温度温度温度温度tstststs为为为为374.15374.15374.15374.15，压力，压力，压力，压力PsPsPsPs为为为为22.212MPa22.212MPa22.212MPa22.212MPa三、理解要点三、理解要点3 3.水和水蒸气表水和水蒸气表三、理解要点三、理解要点3.3.水和水蒸气焓水和水蒸气焓-熵图熵图三、理解要点三、理解要点（五）气体和蒸汽的流动（五）气体和蒸汽的流动 1.1.基本方程：基本方程：2.2.促使流速改变的条件：促使流速改变的条件：Ma1Ma1时，若使流速增大，应有时，若使流速增大，应有dA0dA1Ma1时，若使流速增大，应有时，若使流速增大，应有dA0dA0，横截横截面积应逐步增大。面积应逐步增大。三、理解要点三、理解要点（六）气体动力循环（六）气体动力循环 1.1.混合加热理想循环：混合加热理想循环：5 5个过程（个过程（2 2绝热绝热2 2定容定容1 1定压）定压）2.2.定容加热理想循环：定容加热理想循环：4 4个过程（个过程（2 2绝热绝热2 2定容）定容）（七）蒸汽动力循环（七）蒸汽动力循环 1.1.郎肯循环：郎肯循环：4 4个过程（个过程（2 2绝热绝热2 2定压）定压）2.2.再热循环：朗肯循环的改进再热循环：朗肯循环的改进 3.3.回热循环：回热循环：三、理解要点三、理解要点（八）理想气体混合物和湿空气（八）理想气体混合物和湿空气n n理想气体混合物理想气体混合物 1.1.分压力：分压力：2.2.分压力定律：分压力定律：n n湿空气：含有水蒸气的空气。湿空气：含有水蒸气的空气。1.1.相对湿度相对湿度 2.2.含湿量含湿量 3.3.湿空气焓湿空气焓 4.4.焓焓-含湿图含湿图n n湿空气过程湿空气过程 1.1.加热（或冷却）过程加热（或冷却）过程 2.2.冷却去湿过程冷却去湿过程 3.3.干燥过程干燥过程四、掌握重点四、掌握重点（一）热力学第一定律（一）热力学第一定律1.1.表述表述（理解）（理解）（理解）（理解）：当热能与其他形式的能量相互当热能与其他形式的能量相互转换时，能量的总量保持不变。转换时，能量的总量保持不变。2.2.能量方程式：能量方程式：闭口系统能量方程式闭口系统能量方程式（重点）（重点）（重点）（重点）：q=u+w q=u+wP50P50例题例题1 1 开口系统表达能量方程式开口系统表达能量方程式（重点）重点）重点）重点）：P51P51P51P51例题例题例题例题2 2 2 2 技术功技术功技术功技术功 四、掌握重点四、掌握重点（二）理想气体性质（二）理想气体性质1.1.状态方程：状态方程：P P1 1V V1 1/T/T1 1=P=P2 2V V2 2/T/T2 2=PV/T=R =PV/T=R 应用：应用：P52P52例例3 3 2.2.比热容：比热容：比定容比热容比定容比热容c cv v、比定压比热容比定压比热容c cp p3.3.热力学能、焓和熵的计算：热力学能、焓和熵的计算：热力学能差：公式热力学能差：公式u u1-21-2=焓差：公式焓差：公式h h1-21-2=熵差：公式熵差：公式4.1-184.1-204.1-184.1-20 四、掌握重点四、掌握重点（三）理想气体热力过程：（三）理想气体热力过程：4 4个基本过程个基本过程 1.1.定容过程：比体积不变，定容过程：比体积不变，P P1 1/T/T1 1=P=P2 2/T/T2 2 2.2.定压过程：压力不变，定压过程：压力不变，V V1 1/T/T1 1=V=V2 2/T/T2 2 3.3.定温过程：温度不变，定温过程：温度不变，P P1 1V V1 1=P=P2 2V V2 2 4.4.绝热过程：工质与外界没有热量交换绝热过程：工质与外界没有热量交换,pv pvk k=常数常数四、掌握重点四、掌握重点（四）热力学第二定律（四）热力学第二定律 1.1.主要描述主要描述（理解）（理解）（理解）（理解）：克劳修斯说法：克劳修斯说法：开尔文说法：开尔文说法：2.2.卡诺循环与卡诺定律卡诺循环与卡诺定律（掌握（掌握（掌握（掌握）：卡诺循环（见图卡诺循环（见图4.1-64.1-6）：）：2 2个定温过程个定温过程和和2 2个绝热过程，热效率：个绝热过程，热效率：t t=1=1 T T2 2/T/T1 1 应用：例应用：例7 7 四、掌握重点四、掌握重点 卡诺定理：卡诺定理：定理定理1 1：相同高温热源和低温热源间工作的可：相同高温热源和低温热源间工作的可逆循环热效率相等逆循环热效率相等 定理定理2 2：温度相同的高温热源和低温热源间工：温度相同的高温热源和低温热源间工作的可逆热机热效率大于不可逆热机热效率作的可逆热机热效率大于不可逆热机热效率n n孤立系统熵增原理孤立系统熵增原理（理解）（理解）（理解）（理解）：孤立系统内的熵只：孤立系统内的熵只能够增大或维持不变，不可能减小能够增大或维持不变，不可能减小 第二节第二节 传热学传热学一、知识结构一、知识结构n n绪论绪论n n导热传热导热传热n n对流换热对流换热n n辐射传热辐射传热n n传热过程分析与换热器计算传热过程分析与换热器计算二、了解内容二、了解内容n n传热过程和传热系数传热过程和传热系数n n二维稳态导热和非稳态导热二维稳态导热和非稳态导热n n边界层和相似原理边界层和相似原理n n对数温差与换热器的计算对数温差与换热器的计算n n黑体和灰体表面间的辐射换热计算黑体和灰体表面间的辐射换热计算 三、理解要点三、理解要点（一）导热、对流和辐射换热特点（一）导热、对流和辐射换热特点 1.1.导热：导热：有温差；有温差；直接接触；直接接触；依靠微观依靠微观粒子热运动传递热量；粒子热运动传递热量；单纯导热只发生在密单纯导热只发生在密实固体中实固体中 2.2.对流换热：对流换热：不是传热的基本方式；不是传热的基本方式；是导是导热与热对流两种方式的综合作用；热与热对流两种方式的综合作用；必须存在必须存在流体与固体壁面的相对运动，在壁面处会形成流体与固体壁面的相对运动，在壁面处会形成边界层边界层 3.3.辐射换热：辐射换热：不需要中间介质；不需要中间介质；伴随着能伴随着能量形式的转换；量形式的转换；大于大于0 K0 K的物体，相互间辐的物体，相互间辐射能量，总结果热量由高温物体传到低温物体射能量，总结果热量由高温物体传到低温物体三、理解要点三、理解要点（二）导热基本概念（二）导热基本概念 1.1.温度场：某时刻空间所有各点温度分布的总温度场：某时刻空间所有各点温度分布的总称。是时间和空间的函数。称。是时间和空间的函数。2.2.等温面：同一时刻、温度场中所有温度相同等温面：同一时刻、温度场中所有温度相同的点连接起来所构成的面。的点连接起来所构成的面。3.3.等温线：用一个平面与各等温面相交，在这等温线：用一个平面与各等温面相交，在这个平面上得到一个等温线簇。个平面上得到一个等温线簇。4.4.导热系数：物质的重要热物性参数，其数值导热系数：物质的重要热物性参数，其数值是物体中单位温度梯度、单位时间通过单位面是物体中单位温度梯度、单位时间通过单位面积的导热量。积的导热量。三、理解要点三、理解要点（三）导热过程的单值性条件（三）导热过程的单值性条件 单值性条件是导热微分方程确定唯一解的附加单值性条件是导热微分方程确定唯一解的附加补充说明条件。包含：几何、物理、时间、补充说明条件。包含：几何、物理、时间、边界。边界条件可分为三类：边界。边界条件可分为三类：1.1.第一类边界条件：第一类边界条件：任一瞬间导热体边界上温度值任一瞬间导热体边界上温度值任一瞬间导热体边界上温度值任一瞬间导热体边界上温度值 2.2.第二类边界条件：第二类边界条件：物体边界热流密度的分布及变化物体边界热流密度的分布及变化物体边界热流密度的分布及变化物体边界热流密度的分布及变化规律规律规律规律 3.3.第三类边界条件：第三类边界条件：边界面周围流体的温度和传热系边界面周围流体的温度和传热系边界面周围流体的温度和传热系边界面周围流体的温度和传热系数数数数三、理解要点三、理解要点（四）对流换热的影响因素（四）对流换热的影响因素 1.1.流动的起因和流动状态：流动的起因和流动状态：自然对流与强迫对流、自然对流与强迫对流、自然对流与强迫对流、自然对流与强迫对流、层流与紊流层流与紊流层流与紊流层流与紊流 2.2.流体的热物理性质：流体的热物理性质：比热容、热导率、密度、动力比热容、热导率、密度、动力比热容、热导率、密度、动力比热容、热导率、密度、动力黏度、运动黏度、膨胀系数黏度、运动黏度、膨胀系数黏度、运动黏度、膨胀系数黏度、运动黏度、膨胀系数 3.3.流体的相变：流体的相变：单相、相变单相、相变单相、相变单相、相变 4.4.换热的几何因素：换热的几何因素：壁面尺寸、粗糙度、形状、流体壁面尺寸、粗糙度、形状、流体壁面尺寸、粗糙度、形状、流体壁面尺寸、粗糙度、形状、流体相对位置相对位置相对位置相对位置 5.5.定性温度与定型尺寸：定性温度与定型尺寸：三、理解要点三、理解要点（五）辐射换热基本概念（五）辐射换热基本概念 1.1.黑体：指能吸收投入到其面上的所有热辐射黑体：指能吸收投入到其面上的所有热辐射能的物体，是一种科学假想的物体。能的物体，是一种科学假想的物体。2.2.辐射力：指单位时间内物体的单位表面积向辐射力：指单位时间内物体的单位表面积向半球空间发射的所有波长的能量总和。半球空间发射的所有波长的能量总和。3.3.单色辐射力：指单位时间内物体单位面积在单色辐射力：指单位时间内物体单位面积在波长附近的单位波长间隔内，向半球空间所波长附近的单位波长间隔内，向半球空间所发射的辐射能。发射的辐射能。4.4.角系数：指表面发射出的辐射能中直接落到角系数：指表面发射出的辐射能中直接落到另一表面上的百分数。另一表面上的百分数。四、掌握重点四、掌握重点（一）导热热阻、对流热阻、辐射热阻定义（一）导热热阻、对流热阻、辐射热阻定义 1.1.导热热阻：当热量在物体内部以热传导导热热阻：当热量在物体内部以热传导的方式传递时遇到的热阻。的方式传递时遇到的热阻。2.2.对流热阻：在对流换热过程中，固体壁对流热阻：在对流换热过程中，固体壁面与流体之间的热阻。面与流体之间的热阻。3.3.辐射热阻：两个温度不同的物体相互辐辐射热阻：两个温度不同的物体相互辐射换热时的热阻。射换热时的热阻。四、掌握重点四、掌握重点（二）平壁导热（二）平壁导热：1.1.第一类边界条件第一类边界条件 图示：图示：4.2-74.2-7、4.2-84.2-8、4.2-94.2-9 公式：公式：4.2-84.2-8、4.2-94.2-9 2.2.第三类边界条件第三类边界条件 图示：图示：4.2-94.2-9 公式：公式：4.2-104.2-10、4.2-114.2-11 3.3.应用：应用：P75P75例题例题6 6 四、掌握重点四、掌握重点n n圆筒壁导热圆筒壁导热：1.1.第一类边界条件第一类边界条件 图示：图示：4.2-104.2-10 公式：公式：4.2-124.2-12、4.2-134.2-13 2.2.第三类边界条件第三类边界条件 图示：图示：4.2-104.2-10 公式：公式：4.2-144.2-14、4.2-154.2-15 3.3.应用：应用：P76P76例题例题7 7四、掌握重点四、掌握重点（三）毕渥数、雷诺数和普朗特数（三）毕渥数、雷诺数和普朗特数 1.1.毕渥数毕渥数 ：又称毕渥准则，是一个准则数，：又称毕渥准则，是一个准则数，无量纲、具有物理意义，表示导热热阻与对无量纲、具有物理意义，表示导热热阻与对流热阻的比值。流热阻的比值。2.2.雷诺数雷诺数 ：表征流体受迫流动时惯性力与：表征流体受迫流动时惯性力与黏滞力的相对比值，反映了流体流态对对流黏滞力的相对比值，反映了流体流态对对流换热的影响。换热的影响。3.3.普朗特数普朗特数 ：又称物性准则，反映流体的：又称物性准则，反映流体的动量传递能力与热量传递能力的相对大小。动量传递能力与热量传递能力的相对大小。四、掌握重点四、掌握重点（四）单相流体对流换热（四）单相流体对流换热 1.管内受迫流动换热管内受迫流动换热 2.外掠圆管流动换热：单管、管束外掠圆管流动换热：单管、管束 3 3.自然对流换热自然对流换热 因温差引起流体的密度差产生浮升力而形因温差引起流体的密度差产生浮升力而形成的流体换热。成的流体换热。层流和紊流层流和紊流 大空间和有限空间大空间和有限空间四、掌握重点四、掌握重点（五）凝结换热与沸腾换热（五）凝结换热与沸腾换热（五）凝结换热与沸腾换热（五）凝结换热与沸腾换热1.1.1.1.凝结换热：膜状凝结与珠状凝结凝结换热：膜状凝结与珠状凝结凝结换热：膜状凝结与珠状凝结凝结换热：膜状凝结与珠状凝结 影响因素：蒸气速度、蒸气含不凝性气体、表面粗糙影响因素：蒸气速度、蒸气含不凝性气体、表面粗糙影响因素：蒸气速度、蒸气含不凝性气体、表面粗糙影响因素：蒸气速度、蒸气含不凝性气体、表面粗糙度、蒸气含油、过热蒸气度、蒸气含油、过热蒸气度、蒸气含油、过热蒸气度、蒸气含油、过热蒸气 增强措施：改变表面几何特征、有效排除不凝性气体、增强措施：改变表面几何特征、有效排除不凝性气体、增强措施：改变表面几何特征、有效排除不凝性气体、增强措施：改变表面几何特征、有效排除不凝性气体、加速凝结液的排除、形成珠状凝结加速凝结液的排除、形成珠状凝结加速凝结液的排除、形成珠状凝结加速凝结液的排除、形成珠状凝结2.2.2.2.沸腾换热：大空间沸腾与强制对流沸腾；饱和沸腾沸腾换热：大空间沸腾与强制对流沸腾；饱和沸腾沸腾换热：大空间沸腾与强制对流沸腾；饱和沸腾沸腾换热：大空间沸腾与强制对流沸腾；饱和沸腾和过冷沸腾。和过冷沸腾。和过冷沸腾。和过冷沸腾。影响因素：不凝结气体、过冷度、液位高度、重力加影响因素：不凝结气体、过冷度、液位高度、重力加影响因素：不凝结气体、过冷度、液位高度、重力加影响因素：不凝结气体、过冷度、液位高度、重力加速度、沸腾表面结构速度、沸腾表面结构速度、沸腾表面结构速度、沸腾表面结构 增强措施：在管表面用烧结法覆盖一层多孔铜或多孔增强措施：在管表面用烧结法覆盖一层多孔铜或多孔增强措施：在管表面用烧结法覆盖一层多孔铜或多孔增强措施：在管表面用烧结法覆盖一层多孔铜或多孔铝或用机械加工方法使管表面形成微孔层铝或用机械加工方法使管表面形成微孔层铝或用机械加工方法使管表面形成微孔层铝或用机械加工方法使管表面形成微孔层四、掌握重点四、掌握重点（六）辐射换热基本定律（六）辐射换热基本定律 1.普朗克定律：描述黑体辐射能量沿波长普朗克定律：描述黑体辐射能量沿波长分布的规律。分布的规律。2.斯蒂芬斯蒂芬-玻尔兹曼定律：描述黑体辐射力玻尔兹曼定律：描述黑体辐射力随温度的变化规律。随温度的变化规律。3.兰贝特定律：描述黑体辐射能量沿半球兰贝特定律：描述黑体辐射能量沿半球空间方向的变化规律。空间方向的变化规律。4.基尔霍夫定律基尔霍夫定律（了解）：（了解）：描述单色定向描述单色定向发射率与单色定向吸收率的变化规律发射率与单色定向吸收率的变化规律四、掌握重点四、掌握重点（八）强化传热与削弱传热的方法（八）强化传热与削弱传热的方法 1.强化传热方法：强化传热方法：7种。种。扩展传热面；改变流动状态；改变流动物扩展传热面；改变流动状态；改变流动物性；改变表面状况：增加粗糙度、改变表面性；改变表面状况：增加粗糙度、改变表面状况；改变换热面积形状和大小；改变能量状况；改变换热面积形状和大小；改变能量传递方式；靠外力产生振荡。传递方式；靠外力产生振荡。2.削弱传热的方法：削弱传热的方法：2种种 覆盖绝缘材料；改变表面状况。覆盖绝缘材料；改变表面状况。第三节第三节 流体力学流体力学一、知识结构一、知识结构n n流体力学流体力学 基本概念、流体静力学、流体动力学基本概念、流体静力学、流体动力学流动阻力及能量损失、气体流动流动阻力及能量损失、气体流动n n泵与风机泵与风机 种类、工作原理及特点、性能、调节、种类、工作原理及特点、性能、调节、安装选型安装选型二、了解内容二、了解内容n n流体的表面张力和毛细力流体的表面张力和毛细力n n流体流动的分类流体流动的分类n n流体动力学的基本概念流体动力学的基本概念n n非圆形管道沿程损失的计算非圆形管道沿程损失的计算n n简单管道流动的计算简单管道流动的计算n n泵与风机的工作原理与特点泵与风机的工作原理与特点n n泵与风机的选型原则与方法泵与风机的选型原则与方法 三、理解要点三、理解要点（一）压力体：与该体积内有无液体或是否充满液体（一）压力体：与该体积内有无液体或是否充满液体（一）压力体：与该体积内有无液体或是否充满液体（一）压力体：与该体积内有无液体或是否充满液体无关，是曲面和自由液面或者自由液面的延长面包无关，是曲面和自由液面或者自由液面的延长面包无关，是曲面和自由液面或者自由液面的延长面包无关，是曲面和自由液面或者自由液面的延长面包容的体积。容的体积。容的体积。容的体积。（二）绝对压强、相对压强、真空（二）绝对压强、相对压强、真空（二）绝对压强、相对压强、真空（二）绝对压强、相对压强、真空 绝对压强绝对压强绝对压强绝对压强 ：以完全真空为基准：以完全真空为基准：以完全真空为基准：以完全真空为基准 相对压强相对压强相对压强相对压强 ：以当地压强：以当地压强：以当地压强：以当地压强 为基准为基准为基准为基准 真空真空真空真空 ：低于：低于：低于：低于 的数值的数值的数值的数值（三）动能修正系数（三）动能修正系数（三）动能修正系数（三）动能修正系数 1 1（P103P103P103P103）：）：）：）：特征：取决于过流断面上流速分布的均匀程度及断特征：取决于过流断面上流速分布的均匀程度及断特征：取决于过流断面上流速分布的均匀程度及断特征：取决于过流断面上流速分布的均匀程度及断面的形状和大小。流速分布愈均匀，面的形状和大小。流速分布愈均匀，面的形状和大小。流速分布愈均匀，面的形状和大小。流速分布愈均匀，愈接近愈接近愈接近愈接近1 1，流，流，流，流速分布愈不均匀，速分布愈不均匀，速分布愈不均匀，速分布愈不均匀，愈大。愈大。愈大。愈大。三、理解要点三、理解要点（四）雷诺数：判别流体流动状态的准则数。（四）雷诺数：判别流体流动状态的准则数。（四）雷诺数：判别流体流动状态的准则数。（四）雷诺数：判别流体流动状态的准则数。工程中，一般取圆管的临界雷诺数工程中，一般取圆管的临界雷诺数工程中，一般取圆管的临界雷诺数工程中，一般取圆管的临界雷诺数ReReReRecrcrcrcr2000200020002000。（五）声速与马赫数（五）声速与马赫数（五）声速与马赫数（五）声速与马赫数 声速：微弱扰动波在弹性介质中的传播速度声速：微弱扰动波在弹性介质中的传播速度声速：微弱扰动波在弹性介质中的传播速度声速：微弱扰动波在弹性介质中的传播速度 马赫数：气体在某点的流速与当地声速之比马赫数：气体在某点的流速与当地声速之比马赫数：气体在某点的流速与当地声速之比马赫数：气体在某点的流速与当地声速之比（六）泵与风机的性能曲线（六）泵与风机的性能曲线（六）泵与风机的性能曲线（六）泵与风机的性能曲线 1.1.性能曲线：在一定的转速下，以流量作为基本变性能曲线：在一定的转速下，以流量作为基本变性能曲线：在一定的转速下，以流量作为基本变性能曲线：在一定的转速下，以流量作为基本变量，其他各参数随流量改变而变化的曲线。量，其他各参数随流量改变而变化的曲线。量，其他各参数随流量改变而变化的曲线。量，其他各参数随流量改变而变化的曲线。2.2.2.2.种类：流量与扬程、流量与轴功率、流量与效率种类：流量与扬程、流量与轴功率、流量与效率种类：流量与扬程、流量与轴功率、流量与效率种类：流量与扬程、流量与轴功率、流量与效率四、掌握重点四、掌握重点（一）流体的粘性（一）流体的粘性1.1.定义：定义：流体内部产生的摩擦阻力流体内部产生的摩擦阻力2.2.性质：流体的固有属性，只有在运动的时候性质：流体的固有属性，只有在运动的时候才能表现出来才能表现出来3.3.形成原因：一是流体分子间的引力，一是流形成原因：一是流体分子间的引力，一是流体分子的热运动体分子的热运动4.4.变化规律：变化规律：气体和液体粘性随压强的变化很小气体和液体粘性随压强的变化很小 升高气体粘性增大，液体粘性减小升高气体粘性增大，液体粘性减小四、掌握重点四、掌握重点（二）流体静力学基本知识（二）流体静力学基本知识 适用范围：理想流体和黏性流体适用范围：理想流体和黏性流体 静压强特性：静压强特性：1.1.方向与作用面相垂直，并指向内法线方向方向与作用面相垂直，并指向内法线方向 2.2.静止流体任一点压强与作用面在空间方向静止流体任一点压强与作用面在空间方向无关无关 流体静力学方程式流体静力学方程式（P98P98P98P98）：1.1.公式：公式：或或 2.2.应用应用:P100:P100例题例题2 2四、掌握重点四、掌握重点（三）流体动力学基本知识（三）流体动力学基本知识1.1.连续性方程：定常流动两截面间流动空间内连续性方程：定常流动两截面间流动空间内流体质量不变流体质量不变 可压缩流体：可压缩流体：（4.3-154.3-15）不可压缩流体：不可压缩流体：（4.3-164.3-16）2.2.定常流动的动量方程：定常流动的动量方程：P102P102（4.3-174.3-17）适应范围：任何流体适应范围：任何流体 求解注意问题：矢量方程，具有方向性求解注意问题：矢量方程，具有方向性 四、掌握重点四、掌握重点3.3.黏性流体总流的伯努利方程黏性流体总流的伯努利方程理想流体：理想流体：公式（公式（公式（公式（4.3-184.3-184.3-184.3-18）：适用于理想不可压缩重力流体作）：适用于理想不可压缩重力流体作）：适用于理想不可压缩重力流体作）：适用于理想不可压缩重力流体作一维定常流动时一条流线或一个微元流管一维定常流动时一条流线或一个微元流管一维定常流动时一条流线或一个微元流管一维定常流动时一条流线或一个微元流管黏性流体：黏性流体：公式（公式（公式（公式（4.3-194.3-194.3-194.3-19）：适用于在重力作用下不可压缩粘）：适用于在重力作用下不可压缩粘）：适用于在重力作用下不可压缩粘）：适用于在重力作用下不可压缩粘性流体作定常流动时的任意两个缓变流截面，不必性流体作定常流动时的任意两个缓变流截面，不必性流体作定常流动时的任意两个缓变流截面，不必性流体作定常流动时的任意两个缓变流截面，不必顾及这两个缓变流截面之间是否有急变流的存在顾及这两个缓变流截面之间是否有急变流的存在顾及这两个缓变流截面之间是否有急变流的存在顾及这两个缓变流截面之间是否有急变流的存在四、掌握重点四、掌握重点4.4.流体流动的状态流体流动的状态 层流：层流：当流场中流动的流体质点互不干扰，迹线层当流场中流动的流体质点互不干扰，迹线层当流场中流动的流体质点互不干扰，迹线层当流场中流动的流体质点互不干扰，迹线层次分明次分明次分明次分明 紊流：紊流：当流场中流动的流体质点相互掺混，杂乱无当流场中流动的流体质点相互掺混，杂乱无当流场中流动的流体质点相互掺混，杂乱无当流场中流动的流体质点相互掺混，杂乱无章地向某一方向运动章地向某一方向运动章地向某一方向运动章地向某一方向运动5.5.边界层的概念边界层的概念 定义：定义：当粘性流体以大雷诺数平滑地绕流静止物当粘性流体以大雷诺数平滑地绕流静止物当粘性流体以大雷诺数平滑地绕流静止物当粘性流体以大雷诺数平滑地绕流静止物体时，在壁面附近出现一个流速由壁面上的零值迅体时，在壁面附近出现一个流速由壁面上的零值迅体时，在壁面附近出现一个流速由壁面上的零值迅体时，在壁面附近出现一个流速由壁面上的零值迅速增至与来流速度相同数量级的薄层速增至与来流速度相同数量级的薄层速增至与来流速度相同数量级的薄层速增至与来流速度相同数量级的薄层 处理：处理：边界层内为粘性流体的有旋流动；边界层边界层内为粘性流体的有旋流动；边界层边界层内为粘性流体的有旋流动；边界层边界层内为粘性流体的有旋流动；边界层以外可看作理想流体的无旋流动。以外可看作理想流体的无旋流动。以外可看作理想流体的无旋流动。以外可看作理想流体的无旋流动。判断：判断：Rex=5Rex=5Rex=5Rex=5101010105 5 5 5四、掌握重点四、掌握重点6.6.绕流物体的阻力绕流物体的阻力 物体阻力分为压差阻力和摩擦阻力。物体阻力分为压差阻力和摩擦阻力。摩擦阻力：作用在物体表面的切向应力在摩擦阻力：作用在物体表面的切向应力在来流方向上的分力总和来流方向上的分力总和 产生原因：流体黏性产生原因：流体黏性 压差阻力：作用在物体表面法向应力在来压差阻力：作用在物体表面法向应力在来流方向的分力的总和。流方向的分力的总和。产生原因：由于物体尾部形成旋涡使流体产生原因：由于物体尾部形成旋涡使流体的能量耗损，从而形成前后压强差。的能量耗损，从而形成前后压强差。四、掌握重点四、掌握重点（四）泵与风机的主要性能参数（四）泵与风机的主要性能参数 1.1.1.1.流量：单位时间内输送的流体量，用体积流量或质流量：单位时间内输送的流体量，用体积流量或质流量：单位时间内输送的流体量，用体积流量或质流量：单位时间内输送的流体量，用体积流量或质量流量表示量流量表示量流量表示量流量表示 2.2.2.2.扬程（全压）：单位重量扬程（全压）：单位重量扬程（全压）：单位重量扬程（全压）：单位重量(体积体积体积体积)液体（气体）通过液体（气体）通过液体（气体）通过液体（气体）通过泵（风机）时所获得的能量增加值泵（风机）时所获得的能量增加值泵（风机）时所获得的能量增加值泵（风机）时所获得的能量增加值 3.3.3.3.功率：有效功率、轴功率和原动机功率。功率：有效功率、轴功率和原动机功率。功率：有效功率、轴功率和原动机功率。功率：有效功率、轴功率和原动机功率。4.4.4.4.转速：泵或风机轴每分种的转数。转速：泵或风机轴每分种的转数。转速：泵或风机轴每分种的转数。转速：泵或风机轴每分种的转数。5.5.5.5.汽蚀余量（正吸入压头）：泵汽蚀性能的重要参数汽蚀余量（正吸入压头）：泵汽蚀性能的重要参数汽蚀余量（正吸入压头）：泵汽蚀性能的重要参数汽蚀余量（正吸入压头）：泵汽蚀性能的重要参数 6.6.6.6.损失与效率：损失与效率：损失与效率：损失与效率：损失：机械损失、容积损失和流动损失损失：机械损失、容积损失和流动损失损失：机械损失、容积损失和流动损失损失：机械损失、容积损失和流动损失 有效功率：轴功率除去这些能量损失有效功率：轴功率除去这些能量损失有效功率：轴功率除去这些能量损失有效功率：轴功率除去这些能量损失四、掌握重点四、掌握重点（五）离心式泵与风机的工况调节（五）离心式泵与风机的工况调节（P118P118P118P118）1.1.方法：改变管路特性曲线；改变泵或风机本方法：改变管路特性曲线；改变泵或风机本身性能曲线；两条曲线同时改变身性能曲线；两条曲线同时改变2.2.改变管路性能曲线的调节方法改变管路性能曲线的调节方法 在泵或风机转数不变的情况下，调节管路阀门在泵或风机转数不变的情况下，调节管路阀门开度（节流），改变管路性能曲线开度（节流），改变管路性能曲线3.3.改变泵或风机性能曲线的调节方法改变泵或风机性能曲线的调节方法 改变泵或风机的转数；改变风机进口导流阀的改变泵或风机的转数；改变风机进口导流阀的叶片角度；切削泵的叶轮外径及改变风机的叶片角度；切削泵的叶轮外径及改变风机的叶片宽度和角度叶片宽度和角度 第四节第四节 热工测量技术热工测量技术一、知识结构一、知识结构n n基本知识基本知识n n实际应用测量，如温度、压力、流量等实际应用测量，如温度、压力、流量等n n误差分析及数据处理误差分析及数据处理二、了解内容二、了解内容n n测量方法分类：测量方法分类：5种种n n测量仪表组成：感受件、传送件、显示件测量仪表组成：感受件、传送件、显示件n n煤量测量仪表煤量测量仪表n n湿度测量仪表湿度测量仪表三、理解要点三、理解要点（一）测量范围和仪表精度：（一）测量范围和仪表精度：1.1.量程或测量范围：量程或测量范围：2.2.仪表精度：测量结果与被测量真值相一致的仪表精度：测量结果与被测量真值相一致的程度程度 3.3.仪表精度等级：仪表可能产生的最大误差与仪表精度等级：仪表可能产生的最大误差与仪表量程之比，仪表量程之比，分为分为0.10.1、0.20.2、0.50.5、1.01.0、1.51.5、2.52.5和和5.05.0共共7 7个等级个等级 三、理解要点三、理解要点（二）误差的分类及表示方法（二）误差的分类及表示方法 1.1.1.1.误差分析的目的：根据测量误差的规律性，找出消除误差分析的目的：根据测量误差的规律性，找出消除误差分析的目的：根据测量误差的规律性，找出消除误差分析的目的：根据测量误差的规律性，找出消除或减少误差的方法，科学地表达测量结果，合理地设或减少误差的方法，科学地表达测量结果，合理地设或减少误差的方法，科学地表达测量结果，合理地设或减少误差的方法，科学地表达测量结果，合理地设计测量系统计测量系统计测量系统计测量系统 2.2.2.2.误差表示方法误差表示方法误差表示方法误差表示方法 绝对误差：绝对误差：绝对误差：绝对误差：定量反映测量结果偏离真值的程度定量反映测量结果偏离真值的程度定量反映测量结果偏离真值的程度定量反映测量结果偏离真值的程度 相对误差：相对误差：相对误差：相对误差：引用误差：引用误差：引用误差：引用误差：反映本次测量的精确程度。反映本次测量的精确程度。反映本次测量的精确程度。反映本次测量的精确程度。3.3.3.3.测量误差：粗大误差、系统误差和随机误差测量误差：粗大误差、系统误差和随机误差测量误差：粗大误差、系统误差和随机误差测量误差：粗大误差、系统误差和随机误差四、掌握重点四、掌握重点（一）数据处理（一）数据处理 1.1.有效数字：将测量结果中能准确读出的可有效数字：将测量结果中能准确读出的可靠数字和估读出来的欠准数字。靠数字和估读出来的欠准数字。2.2.“0 0”的使用原则：的使用原则：只与计量单位有关的数字只与计量单位有关的数字“0 0”不计入有不计入有效数字；效数字；小数点后的小数点后的“0 0”一般不能随意一般不能随意省略省略 3.3.有效数字的运算有效数字的运算 常数运算：根据需要常数运算：根据需要 加减法运算：计算取舍位数至比有效数字加减法运算：计算取舍位数至比有效数字最少的多一位，结果按最少位数取最少的多一位，结果按最少位数取 乘除法运算：同上乘除法运算：同上 四、掌握重点四、掌握重点4.4.数据修约数据修约测量结果修约：比被测量允许误差多一个数量级测量结果修约：比被测量允许误差多一个数量级修约规则：四舍五入、奇进偶不进修约规则：四舍五入、奇进偶不进5.5.不确定度不确定度定义：表征合理赋予被测量之值的分散性，与定义：表征合理赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。测量结果相联系的参数。分类：分类：A A类不确定度：用统计学方法评定的不确定度类不确定度：用统计学方法评定的不确定度B B类不确定度：用非统计学方法评定的不确定度类不确定度：用非统计学方法评定的不确定度 计算：计算：P145 P145146 146 公式（公式（4.4-74.4-7）（）（4.4-124.4-12）四、掌握重点四、掌握重点（二）温度测量（二）温度测量 测温仪表的分类：测温仪表的分类：P129 P129 表表4.4-14.4-1 热电偶：原理、分类、使用注意热电偶：原理、分类、使用注意 热电阻：原理、分类、使用注意热电阻：原理、分类、使用注意 测温仪表的选用原则：测温仪表的选用原则：6 6条条 测温布置技术：测温布置技术：9 9项项 温度测量仪表分类温度计分类温度计分类精度精度测温原理测温原理使用温度范围使用温度范围接接触触式式膨膨胀胀式式压力式温度计压力式温度计（1.5%2.5%1.5%2.5%）利用液体（水利用液体（水银、酒精）或银、酒精）或固体（双金属固体（双金属片）受热产生片）受热产生膨胀的特性膨胀的特性8050080500双金属温度计双金属温度计（1%2.5%1%2.5%）100600100600水银温度计水银温度计（0.1%1%0.1%1%）3835638356有机液体温度计有机液体温度计（0.1%2.5%0.1%2.5%）100100100100电电阻阻式式铂电阻温度