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1、会计学1热工基础高职学习热工基础高职学习(xux)资料资料第一页，共109页。有关有关(yugun)流体静力学的应用实例流体静力学的应用实例第1页/共109页第二页，共109页。前前前前 言言言言 流体静力学的研究内容：流体在流体静力学的研究内容：流体在外力作用下静止平衡的规律外力作用下静止平衡的规律(gul)及其在工程实际中的应用。及其在工程实际中的应用。绝对静止：相对于惯性参考坐标系绝对静止：相对于惯性参考坐标系 (地球地球(dqi)静止静止相对静止：相对于非惯性参考坐标系相对静止：相对于非惯性参考坐标系 (其他参照物其他参照物)静止静止 静止静止(jngzh)流体静力学流体静力学的应用：
2、研究静止流体压强分布规律，是液柱式测压计基本工作原理的依据，是研究流体动力学的基础。的应用：研究静止流体压强分布规律，是液柱式测压计基本工作原理的依据，是研究流体动力学的基础。第2页/共109页第三页，共109页。静止静止(jngzh)流流体的特点体的特点l l能能承承受受法法向向力力，不不能能承承受受切切向向力。力。l l不不表表现现粘粘性性作作用用。（静静力力学学规规律律对对无无粘粘性性流流体体和和实实际际流流体体都都适用。）适用。）l l处处于于受受力力平平衡衡状状态态，符符合合牛牛顿顿(ni dn)第一定律即第一定律即 第3页/共109页第四页，共109页。第一节第一节第一节第一节 流
3、体流体流体流体(lit)(lit)静压强静压强静压强静压强一、流体静压强：当流体处于静止状态时的压强称为流体一、流体静压强：当流体处于静止状态时的压强称为流体一、流体静压强：当流体处于静止状态时的压强称为流体一、流体静压强：当流体处于静止状态时的压强称为流体静压强，用符号静压强，用符号静压强，用符号静压强，用符号p p表示，单位为表示，单位为表示，单位为表示，单位为PaPa。二、流体静压强的两个二、流体静压强的两个二、流体静压强的两个二、流体静压强的两个(lin)(lin)基本特性：基本特性：基本特性：基本特性：1.1.流体静压强的方向：垂直指向作用面。流体静压强的方向：垂直指向作用面。流体静
4、压强的方向：垂直指向作用面。流体静压强的方向：垂直指向作用面。第4页/共109页第五页，共109页。2.2.流体静压强的大小：与作用面的方向无关，即任一点流体静压强的大小：与作用面的方向无关，即任一点流体静压强的大小：与作用面的方向无关，即任一点流体静压强的大小：与作用面的方向无关，即任一点(y din)(y din)上各方向的流体静压强都上各方向的流体静压强都上各方向的流体静压强都上各方向的流体静压强都相同。相同。相同。相同。ACBOPxPy Pz PnXYZ第5页/共109页第六页，共109页。三、三、三、三、流体流体流体流体(lit)(lit)静压强的计量静压强的计量静压强的计量静压强的
5、计量 n n 绝对压强：以绝对真空为基准绝对压强：以绝对真空为基准计量的压强值，即流体的真实计量的压强值，即流体的真实(zhnsh)压强，用压强，用p表示。表示。n n相对压强：以同高程的当地大相对压强：以同高程的当地大气压气压pa为基准计量的压强值。为基准计量的压强值。压强压强(yqing)的计量标准的计量标准第6页/共109页第七页，共109页。表压表压:ppa,pe=p-pa,p=pe+pa 真空真空(zhnkng):ppa,pv=|p-pa|=pa-p,p=pa-pv相对相对(xingdu)压强压强(计示计示压强压强(yqing)绝对压强和计示压强的关系绝对压强和计示压强的关系计示压强
6、会随大气压的变化而改变计示压强会随大气压的变化而改变第7页/共109页第八页，共109页。绝对压强和相对绝对压强和相对(xingdu)压强压强的应用的应用l l属于流体的物性和状态的有关属于流体的物性和状态的有关公式、计算、资料数据等多采公式、计算、资料数据等多采用绝对压强，例如理想气体状用绝对压强，例如理想气体状态方程，饱和蒸汽压，汽轮机态方程，饱和蒸汽压，汽轮机主汽门前的蒸汽参数，凝汽器主汽门前的蒸汽参数，凝汽器或除氧器参数等的压强值。或除氧器参数等的压强值。l l属于流体工程的强度、测试等属于流体工程的强度、测试等有关压强值多采用计示压强。有关压强值多采用计示压强。例如计算受压容器强度，
7、管道例如计算受压容器强度，管道附件公称附件公称(gngchng)压力，压力，高压加热器水侧压力，汽轮机高压加热器水侧压力，汽轮机调节和润滑油压，泵与风机进调节和润滑油压，泵与风机进出口压强等。出口压强等。第8页/共109页第九页，共109页。压强压强压强压强(yqing)(yqing)的单位的单位的单位的单位n n标准单位：帕斯卡（简称帕），单位符号为标准单位：帕斯卡（简称帕），单位符号为标准单位：帕斯卡（简称帕），单位符号为标准单位：帕斯卡（简称帕），单位符号为PaPa。n n1Pa=1N/m21Pa=1N/m2n n由于由于由于由于PaPa比较小，工程上较大的压强的计量常用比较小，工程上较
8、大的压强的计量常用比较小，工程上较大的压强的计量常用比较小，工程上较大的压强的计量常用kPakPa或或或或MPaMPa，以，以，以，以MPaMPa居多，设备型号中省略居多，设备型号中省略居多，设备型号中省略居多，设备型号中省略(shngl)(shngl)的压强单位，若无特别说明，均为的压强单位，若无特别说明，均为的压强单位，若无特别说明，均为的压强单位，若无特别说明，均为MPaMPa。在实验室研究在实验室研究(ynji)中，由于压强比较小，中，由于压强比较小，或便于计量和表达，也可用液柱高度作为压强或便于计量和表达，也可用液柱高度作为压强的单位。的单位。也有一些用标准大气压或工程大气压作为压强
9、也有一些用标准大气压或工程大气压作为压强单位的情况，计算时需要换算成标准单位。单位的情况，计算时需要换算成标准单位。1kPa=103Pa,1MPa=106Pa汽轮机汽轮机 N200-12.75/535/535第9页/共109页第十页，共109页。一、一、等压面定义等压面定义(dngy)：压强相等的各点所组成的面。：压强相等的各点所组成的面。（2）等压面不能相交）等压面不能相交(xingjio)。（1）等压面与质量力互相）等压面与质量力互相(h xing)垂直。垂直。第二节第二节 等压面及其性质等压面及其性质等压面特性：等压面特性：等压面特性：等压面特性：第10页/共109页第十一页，共109页
10、。等压面的性质等压面的性质等压面的性质等压面的性质(xngzh)(xngzh)举例：举例：举例：举例：（1）质质 量量 力力 只只 有有 重重 力力(zhngl)时时，重重力力(zhngl)与与等等压压面面相相垂垂直直，在在小小范范围围内内等压面为水平面。等压面为水平面。ag（2）加速运动的油罐，等压面为倾斜）加速运动的油罐，等压面为倾斜(qngxi)平面。平面。液气第11页/共109页第十二页，共109页。n重重力力作作用用下下同同一一静静止止液液体体中中的的水水平平面面。重重力力场场中中等等压压面面判判别别条条件件：静静止止的的连连通通的的均均质质的的水水平面。平面。n气气液液分分界界面面
11、，即即液液体体的的自自由由表表面面，各各点点压压强强均均等等于于分分界界面面上上气气 体体 的的 压压 强强，如如 处处 于于 大大 气气(dq)中中的的液液体体表表面面均均为为一一个个大气大气(dq)压。压。n互互不不掺掺混混的的两两种种液液体体的的分分界界面面，如水和水银等。如水和水银等。液气水银水二、常见二、常见(chn jin)(chn jin)的等压面的等压面 第12页/共109页第十三页，共109页。例例例例2-1 2-1 判断判断判断判断(pndun)(pndun)连通器中的等压面连通器中的等压面连通器中的等压面连通器中的等压面1234567811910水油第13页/共109页第
12、十四页，共109页。例例例例2-1 2-1 2-1 2-1 答案答案答案答案(d n)(d n)(d n)(d n)n n在在在在I I水平面上：水平面上：水平面上：水平面上：n n 1 1与与与与2 2，同种液体但不连通，故不在一个，同种液体但不连通，故不在一个，同种液体但不连通，故不在一个，同种液体但不连通，故不在一个(y(y )等压面上。等压面上。等压面上。等压面上。n n 2 2、3 3与与与与4 4，同种液体且连通，故在一个，同种液体且连通，故在一个，同种液体且连通，故在一个，同种液体且连通，故在一个(y(y )等压面上。等压面上。等压面上。等压面上。n n在在在在水平面上：水平面上
13、：水平面上：水平面上：n n 6 6与与与与8 8同在同种液体中，并连通，在一个同在同种液体中，并连通，在一个同在同种液体中，并连通，在一个同在同种液体中，并连通，在一个(y(y )等压面上。等压面上。等压面上。等压面上。n n 7 7与与与与6 6、8 8不在同种液体中，故不在一个不在同种液体中，故不在一个不在同种液体中，故不在一个不在同种液体中，故不在一个(y(y )等压面上。等压面上。等压面上。等压面上。n n在在在在水平面上：水平面上：水平面上：水平面上：n n 9 9、l0 l0与与与与1111，不在一个，不在一个，不在一个，不在一个(y(y )等压面上因为等压面上因为等压面上因为等
14、压面上因为 9 9与与与与1010、1111不是同种液体，不是同种液体，不是同种液体，不是同种液体，l0 l0与与与与1111虽然在同种液体中，虽然在同种液体中，虽然在同种液体中，虽然在同种液体中，但不连通，被水隔断。但不连通，被水隔断。但不连通，被水隔断。但不连通，被水隔断。第14页/共109页第十五页，共109页。1.方程式的推导方程式的推导(tudo)建模：一盛有静止液体的建模：一盛有静止液体的容器容器 受力分析受力分析(fnx)液柱所受的质量液柱所受的质量(zhling)力只力只有重力有重力 G=-mg=-hAg第三节第三节 流体静力学基本方程及其应用流体静力学基本方程及其应用 表面力
15、：表面力：液柱上表面：液柱上表面：-p0A 液柱下表面：液柱下表面：pA一、静力学基本方程一、静力学基本方程第15页/共109页第十六页，共109页。这就是重力作用下的液体平衡(pnghng)方程，通常称为流体静力学基本方程。表达式之一适用范围：重力作用下的平衡状态均质不可压缩适用范围：重力作用下的平衡状态均质不可压缩(y su)连通的流体。连通的流体。根据根据(gnj)受力平衡有：受力平衡有：化简得：化简得：h静止流体中任意点在自由液面下的深度静止流体中任意点在自由液面下的深度第16页/共109页第十七页，共109页。在静止液体中，任意一点的静压强由两部分组成：在静止液体中，任意一点的静压强
16、由两部分组成：在静止液体中，任意一点的静压强由两部分组成：在静止液体中，任意一点的静压强由两部分组成：一部分是自由液面上的压强一部分是自由液面上的压强一部分是自由液面上的压强一部分是自由液面上的压强p0p0；另一部分是该点；另一部分是该点；另一部分是该点；另一部分是该点到自由液面的单位面积上的液柱重量到自由液面的单位面积上的液柱重量到自由液面的单位面积上的液柱重量到自由液面的单位面积上的液柱重量ghgh。当。当。当。当p0p0有变化时，液体内部各点的压强也发生同样大小有变化时，液体内部各点的压强也发生同样大小有变化时，液体内部各点的压强也发生同样大小有变化时，液体内部各点的压强也发生同样大小的
17、变化，这就是著名的帕斯卡原理，该原理在水的变化，这就是著名的帕斯卡原理，该原理在水的变化，这就是著名的帕斯卡原理，该原理在水的变化，这就是著名的帕斯卡原理，该原理在水压机、液压传动等水利机械中得到广泛应用。压机、液压传动等水利机械中得到广泛应用。压机、液压传动等水利机械中得到广泛应用。压机、液压传动等水利机械中得到广泛应用。在重力作用下的静止液体中，静压强随深度按线在重力作用下的静止液体中，静压强随深度按线在重力作用下的静止液体中，静压强随深度按线在重力作用下的静止液体中，静压强随深度按线性规律变化，即随深度的增加，压强值成正比增性规律变化，即随深度的增加，压强值成正比增性规律变化，即随深度的
18、增加，压强值成正比增性规律变化，即随深度的增加，压强值成正比增大大大大(zn d)(zn d)。在连通的静止液体中，位于同一深度的各点的静在连通的静止液体中，位于同一深度的各点的静在连通的静止液体中，位于同一深度的各点的静在连通的静止液体中，位于同一深度的各点的静压强相等，即任一水平面都是等压面。压强相等，即任一水平面都是等压面。压强相等，即任一水平面都是等压面。压强相等，即任一水平面都是等压面。p=p0+gh p=p0+gh 分析分析分析分析(fnx)(fnx)第17页/共109页第十八页，共109页。水压机工作水压机工作水压机工作水压机工作(gngzu)(gngzu)原理原理原理原理n n
19、图示为一水压机的装置简图，它由一个杠杆装置图示为一水压机的装置简图，它由一个杠杆装置图示为一水压机的装置简图，它由一个杠杆装置图示为一水压机的装置简图，它由一个杠杆装置1 1、一、一、一、一个小活塞缸个小活塞缸个小活塞缸个小活塞缸2 2和一个大活塞缸和一个大活塞缸和一个大活塞缸和一个大活塞缸3 3组成，组成，组成，组成，4 4是被挤压的物体是被挤压的物体是被挤压的物体是被挤压的物体。通过。通过。通过。通过(tnggu)(tnggu)杠杆装置在小活塞上施加一个较小杠杆装置在小活塞上施加一个较小杠杆装置在小活塞上施加一个较小杠杆装置在小活塞上施加一个较小的作用力，根据帕斯卡原理，产生的压强通过的作
20、用力，根据帕斯卡原理，产生的压强通过的作用力，根据帕斯卡原理，产生的压强通过的作用力，根据帕斯卡原理，产生的压强通过(tnggu)(tnggu)连通管内的水传递到大活塞上，由于大活连通管内的水传递到大活塞上，由于大活连通管内的水传递到大活塞上，由于大活连通管内的水传递到大活塞上，由于大活塞的面积为小活塞面积的塞的面积为小活塞面积的塞的面积为小活塞面积的塞的面积为小活塞面积的2020倍，传递过来的压强在大倍，传递过来的压强在大倍，传递过来的压强在大倍，传递过来的压强在大活塞上产生放大的力，从而挤压物体。活塞上产生放大的力，从而挤压物体。活塞上产生放大的力，从而挤压物体。活塞上产生放大的力，从而挤
21、压物体。第18页/共109页第十九页，共109页。若若在在静静止止液液体体中中任任取取两两点点1和和2，点点1和和点点2压压强强各各为为p1和和p2,位位置置(wi zhi)坐坐标标各各为为z1和和z2，则则有：有：以上(yshng)两式同除以g,整理后得两式联立得 流体静力学基本流体静力学基本(jbn)方程表达式之二方程表达式之二第19页/共109页第二十页，共109页。流体静力学基本流体静力学基本(jbn)方程表达式之三方程表达式之三由于1、2两点是任意选的，上述关系式可以推广到整个液体(yt)，得出具有普遍意义的规律，即 第20页/共109页第二十一页，共109页。静力学基本方程静力学基
22、本方程(fngchng)的的意义意义第21页/共109页第二十二页，共109页。方程方程(fngchng)的意义的意义 结论：在重力结论：在重力(zhngl)作用作用下静止液体中下静止液体中各点的单位重各点的单位重量液体的总势量液体的总势能相等。能相等。位势位势(wi sh)能能压强势能压强势能常数常数高度高度h=p/(g)：压强势能：压强势能物理意义物理意义第22页/共109页第二十三页，共109页。几何几何(j h)意意义义位置位置(wi zhi)水头水头压强压强(yqing)水头水头常数常数水头水头:单位重量流体所具有的能量用液柱单位重量流体所具有的能量用液柱 高表示，称为水头。高表示，
23、称为水头。结论：结论：在重力作用下静止液体中各点的静水头相等在重力作用下静止液体中各点的静水头相等。静水头（测压管水头）静水头（测压管水头）静水头（测压管水头）静水头（测压管水头）：位置水头：位置水头：位置水头：位置水头z z和压强水头和压强水头和压强水头和压强水头p p/(/(gg)之和。之和。之和。之和。第23页/共109页第二十四页，共109页。一般应用一般应用一般应用一般应用求解步骤求解步骤求解步骤求解步骤 ：1 1正确选择等压面。选择等压面是解决问题的关正确选择等压面。选择等压面是解决问题的关正确选择等压面。选择等压面是解决问题的关正确选择等压面。选择等压面是解决问题的关键，根据等压
24、面的条件，选择包含已知条件和未知量键，根据等压面的条件，选择包含已知条件和未知量键，根据等压面的条件，选择包含已知条件和未知量键，根据等压面的条件，选择包含已知条件和未知量的符合条件的水平面为等压面，一般选在两种液体的符合条件的水平面为等压面，一般选在两种液体的符合条件的水平面为等压面，一般选在两种液体的符合条件的水平面为等压面，一般选在两种液体(yt)(yt)的分界面或气液分界面上。的分界面或气液分界面上。的分界面或气液分界面上。的分界面或气液分界面上。2 2确定等压面压强。根据具体情况，结合流体静确定等压面压强。根据具体情况，结合流体静确定等压面压强。根据具体情况，结合流体静确定等压面压强
25、。根据具体情况，结合流体静力学基本方程列出每个等压面的压强表达式，从而把力学基本方程列出每个等压面的压强表达式，从而把力学基本方程列出每个等压面的压强表达式，从而把力学基本方程列出每个等压面的压强表达式，从而把等压面压强与已知点压强、未知点压强联系起来。等压面压强与已知点压强、未知点压强联系起来。等压面压强与已知点压强、未知点压强联系起来。等压面压强与已知点压强、未知点压强联系起来。3 3列等压面方程，求未知数。令等压面压强相等，列等压面方程，求未知数。令等压面压强相等，列等压面方程，求未知数。令等压面压强相等，列等压面方程，求未知数。令等压面压强相等，得到求解未知点压强的方程式，从而代入数据
26、得到答得到求解未知点压强的方程式，从而代入数据得到答得到求解未知点压强的方程式，从而代入数据得到答得到求解未知点压强的方程式，从而代入数据得到答案。案。案。案。二、流体静力学基本二、流体静力学基本(jbn)方程的应用方程的应用第24页/共109页第二十五页，共109页。n n例例2-2 2-2 液体液体1 1和液体和液体3 3的密度相的密度相等，等，1g=1g=3g=8.14kN/m33g=8.14kN/m3，液体液体2 2的的2g=133.3kN/m32g=133.3kN/m3。已。已知：知：h1=16cmh1=16cm，h2=8cmh2=8cm，h3=12cmh3=12cm。求：（。求：（
27、1 1）当）当PB=689 50PaPB=689 50Pa时，时，PAPA等于多少等于多少?（2 2）当）当PA=137 900PaPA=137 900Pa时，且时，且大气大气(dq)(dq)压力计的读数为压力计的读数为95976Pa95976Pa时，求时，求B B点的表压力为点的表压力为多少多少?第25页/共109页第二十六页，共109页。n n解：（解：（1）根据）根据(gnj)静止、均静止、均质、连通的液体中质、连通的液体中水平面是等压面的水平面是等压面的原则，选定等压面原则，选定等压面0-0，等压面左右，等压面左右两侧的压力分别是两侧的压力分别是第26页/共109页第二十七页，共109
28、页。n n解（解（2）根据两侧）根据两侧(lin c)等压面等压面的压力关系，的压力关系，B点点的表压力为的表压力为第27页/共109页第二十八页，共109页。n n例例2-3 2-3 电厂除氧器中水温电厂除氧器中水温l05l05，压，压强强P0P0为为118103Pa118103Pa，密度，密度 为为950kg/m3950kg/m3。除氧器中水面与给水泵。除氧器中水面与给水泵(shu(shu bng)bng)入口位置高度差入口位置高度差H=10mH=10m，当地大气压，当地大气压PaPa为为9.0104Pa9.0104Pa。当给。当给水泵水泵(shu(shu bng)bng)处于备用状态时，
29、处于备用状态时，求水泵求水泵(shu(shu bng)bng)进口处的绝对压进口处的绝对压强与计示压强。强与计示压强。解：（1）绝对(judu)压强 p=p0+gH=(118103+9509.80610)Pa=211.1Pa（2）计示压强(yqing)pe=p-pa=(211.17103-9.0104)Pa=121.17103Pa第28页/共109页第二十九页，共109页。n n例例2-4 2-4 热电厂内一台热电厂内一台200MW200MW汽轮机组，配套汽轮机组，配套N-11220N-11220型型的凝汽器，其运行真空的凝汽器，其运行真空p0p0为为95445Pa95445Pa，凝汽器底装有
30、，凝汽器底装有收集凝结水之热水井，由收集凝结水之热水井，由水管通向凝结水泵。热水水管通向凝结水泵。热水井底到水泵进口高井底到水泵进口高h1=3.2mh1=3.2m，凝结水泵要求，凝结水泵要求(yoqi)(yoqi)在流量为在流量为0 0时的最低压强时的最低压强p1=5104Pap1=5104Pa才不会产生气才不会产生气蚀。已 知 大 气 压 强蚀。已 知 大 气 压 强Pa=1.01105PaPa=1.01105Pa，凝结水密，凝结水密度度=995kg/m3=995kg/m3。求热水井。求热水井应 保 持 的 最 低 水 位应 保 持 的 最 低 水 位h 2h 2。第29页/共109页第三十
31、页，共109页。n n解解题题分分析析：凝凝结结水水泵泵流流量量为为解解题题分分析析：凝凝结结水水泵泵流流量量为为0 0 0 0时时，即即水水管管中中水水不不流流动动，时时，即即水水管管中中水水不不流流动动，故故可可用用静静力力学学方方程程求求解解。通通故故可可用用静静力力学学方方程程求求解解。通通过过过过(t t n ng gg gu u)(t t n ng gg gu u)已已知知的的已已知知的的p p0 0p p0 0和和和和p p1 1p p1 1，可可以以求求得得保保证证凝凝结结水水泵泵不不，可可以以求求得得保保证证凝凝结结水水泵泵不不会会产产生生气气蚀蚀的的凝凝结结水水上上液液面面
32、会会产产生生气气蚀蚀的的凝凝结结水水上上液液面面距距凝凝结结水水泵泵入入口口的的最最低低高高度度距距凝凝结结水水泵泵入入口口的的最最低低高高度度h h h h，再再根根据据，再再根根据据h h1 1h h1 1、h h2 2h h2 2和和和和h h h h的的关关系系，的的关关系系，求求求求h h2 2h h2 2。解：解：第30页/共109页第三十一页，共109页。n n例2-5 一烟囱，其高为H，其顶部大气压强为Pa。设烟囱底与周围大气相通(xingtng)，故A点气体受B点气体所挤的压差为p，推导烟囱的自生通风力p。解：解：从以上结果可以看出(kn ch)：（1）烟囱越高，烟囱的自生通
33、风力越强，所以高烟囱比矮烟囱抽烟效果好；（2）被抽送气体与周围空气的密度差越大，烟囱的自生通风力越强，这就是烟囱冬天的抽烟效果比夏天好的原因。第31页/共109页第三十二页，共109页。定义：两个以上的容定义：两个以上的容定义：两个以上的容定义：两个以上的容器器器器(rngq)(rngq)在所盛液体的在所盛液体的在所盛液体的在所盛液体的自由表面以下连通称为连自由表面以下连通称为连自由表面以下连通称为连自由表面以下连通称为连通器。通器。通器。通器。如何如何(rh)判断连通器中的等压判断连通器中的等压面？面？判断依据：连通器中的等压面是静止、连通的同一种判断依据：连通器中的等压面是静止、连通的同一
34、种判断依据：连通器中的等压面是静止、连通的同一种判断依据：连通器中的等压面是静止、连通的同一种(y zhn)(y zhn)流体中的水平面。流体中的水平面。流体中的水平面。流体中的水平面。二、流体静力学基本方程的应用二、流体静力学基本方程的应用 仪器应用仪器应用仪器应用仪器应用第32页/共109页第三十三页，共109页。连通器的应用连通器的应用连通器的应用连通器的应用(yngyng)(yngyng)船闸船闸船闸船闸(chunzh)(chunzh)n n河水被大坝隔断，上下游河水被大坝隔断，上下游河水被大坝隔断，上下游河水被大坝隔断，上下游的水位差较大，航船无法的水位差较大，航船无法的水位差较大，
35、航船无法的水位差较大，航船无法通过。船闸是利用向两端通过。船闸是利用向两端通过。船闸是利用向两端通过。船闸是利用向两端有闸门控制的航道内灌、有闸门控制的航道内灌、有闸门控制的航道内灌、有闸门控制的航道内灌、泄水，以升降泄水，以升降泄水，以升降泄水，以升降(shngjing)(shngjing)水位，使船水位，使船水位，使船水位，使船舶能克服航道上的集中水舶能克服航道上的集中水舶能克服航道上的集中水舶能克服航道上的集中水位落差的厢形通航建筑物。位落差的厢形通航建筑物。位落差的厢形通航建筑物。位落差的厢形通航建筑物。当船下行时，先将闸室充水，待室内水位与上游当船下行时，先将闸室充水，待室内水位与上
36、游 相平时，将上游闸门开启，让船只进入闸室。随即相平时，将上游闸门开启，让船只进入闸室。随即关闭上游的闸门，闸室放水，待其降至与下游水位关闭上游的闸门，闸室放水，待其降至与下游水位相平时，将下游闸门开启，船只即可出闸。上行时相平时，将下游闸门开启，船只即可出闸。上行时与上述过程相反。与上述过程相反。第33页/共109页第三十四页，共109页。连通器的应用连通器的应用连通器的应用连通器的应用(yngyng)(yngyng)锅炉锅炉锅炉锅炉(gul)(gul)汽包的高读水位汽包的高读水位汽包的高读水位汽包的高读水位计计计计pp液面上压力液面上压力液面上压力液面上压力(yl)(yl)相等时，连通的密
37、度相同的连续液体的高度相同；连通的密度不同液体的高度不同，密度较小的液体的液位较高。相等时，连通的密度相同的连续液体的高度相同；连通的密度不同液体的高度不同，密度较小的液体的液位较高。相等时，连通的密度相同的连续液体的高度相同；连通的密度不同液体的高度不同，密度较小的液体的液位较高。相等时，连通的密度相同的连续液体的高度相同；连通的密度不同液体的高度不同，密度较小的液体的液位较高。液位计液位计液位计液位计第34页/共109页第三十五页，共109页。连通器的特点连通器的特点连通器的特点连通器的特点(tdi(tdi n)n)液面上压力不相等时，所受压力较小的液体液面上压力不相等时，所受压力较小的液
38、体液面上压力不相等时，所受压力较小的液体液面上压力不相等时，所受压力较小的液体(yt)(yt)的液位较高。的液位较高。的液位较高。的液位较高。两段液柱间有气体时，认为气体空间各点压力相等。两段液柱间有气体时，认为气体空间各点压力相等。两段液柱间有气体时，认为气体空间各点压力相等。两段液柱间有气体时，认为气体空间各点压力相等。第35页/共109页第三十六页，共109页。流流体体(lit)静静力力学学基基本本方方程程的的应应用用你了解你了解(lioji)的压力计有哪些？的压力计有哪些？压压 力力计计型型 式式基本工作原理基本工作原理金属式金属式通过弹性元件变形量测量通过弹性元件变形量测量电气式电气
39、式将压力信号转换为电信号将压力信号转换为电信号液柱式液柱式流体静力学的连通器原理流体静力学的连通器原理第36页/共109页第三十七页，共109页。弹簧弹簧(tnhung)管压力表管压力表活塞式压力计精密(jngm)数字压力表第37页/共109页第三十八页，共109页。倾斜(qngxi)式微压计第38页/共109页第三十九页，共109页。液柱式测压计液柱式测压计液柱式测压计液柱式测压计1 1 测压管测压管测压管测压管结构和测量结构和测量结构和测量结构和测量(cling)(cling)原理原理原理原理相对相对(xingdu)压压强为：强为：pe=g h绝对绝对(judu)压压强为：强为：内径不小于
40、内径不小于10mm第39页/共109页第四十页，共109页。测压管适用范围测压管适用范围测压管适用范围测压管适用范围l l由于测压管中的工作介质就是由于测压管中的工作介质就是被测容器中的液体，所以测压被测容器中的液体，所以测压管只能用于测量液体的压强；管只能用于测量液体的压强；l l为使用方便，测压管只用于测为使用方便，测压管只用于测量较小的压强，一般量较小的压强，一般(ybn)表压力不超过表压力不超过1mH2O；l l为使用方便，测压管一般为使用方便，测压管一般(ybn)不用来测量真空。不用来测量真空。第40页/共109页第四十一页，共109页。2 2U U形管测压计形管测压计形管测压计形管
41、测压计结构结构结构结构(jigu)(jigu)第41页/共109页第四十二页，共109页。(1)(1)被测容器被测容器被测容器被测容器(rngq)(rngq)中的流体压强大于大气压中的流体压强大于大气压中的流体压强大于大气压中的流体压强大于大气压强情况强情况强情况强情况Pe=2gh2-1gh12 U2 U形管测压计测量形管测压计测量(cling)(cling)原理原理l l1-2为等压面，则为等压面，则p1=p2lM点的绝对压强点的绝对压强(yqing)和相对压强和相对压强(yqing)为为测量气体压强时，测量气体压强时，1 1ghgh1 1项可忽略不计项可忽略不计,Pe=,Pe=2 2ghg
42、h2 2第42页/共109页第四十三页，共109页。在等压面在等压面12上上M M点的绝对点的绝对(judu)(judu)压强为压强为M M点的真空点的真空(zhnkng)(zhnkng)为为Pv=1gh1+2gh2Pv=1gh1+2gh2(2)(2)被测容器中的流体被测容器中的流体被测容器中的流体被测容器中的流体(lit)(lit)压强小于大气压强情况压强小于大气压强情况压强小于大气压强情况压强小于大气压强情况测量气体压强时，测量气体压强时，1 1ghgh1 1项可忽略不计。项可忽略不计。Pv=2gh2第43页/共109页第四十四页，共109页。U U形管压力计的适用范围形管压力计的适用范围
43、形管压力计的适用范围形管压力计的适用范围n可以可以(ky)测量液体和气体的压测量液体和气体的压强；强；n可以可以(ky)测量表压力和真空；测量表压力和真空；n所测表压力一般不超过所测表压力一般不超过2.94105Pa。n 工作介质的选用工作介质的选用n工作介质的密度要大于被测流体工作介质的密度要大于被测流体的密度，不能与被测流体相掺混的密度，不能与被测流体相掺混;n要根据被测流体的性质、被测压要根据被测流体的性质、被测压强的大小和测量精度等来选择工强的大小和测量精度等来选择工作介质作介质;n如被测压强较大时，可用水银；如被测压强较大时，可用水银；被测压强较小时，可用水或酒精。被测压强较小时，可
44、用水或酒精。第44页/共109页第四十五页，共109页。多多多多U U形管测压计形管测压计形管测压计形管测压计n n被测流体被测流体(lit)的压强较高时，的压强较高时，可采用多可采用多U形管测压计形管测压计3个个U形管测压计串联，形管测压计串联，则则A点的绝对点的绝对(judu)压强压强为为第45页/共109页第四十六页，共109页。3 U3 U形管差压计形管差压计形管差压计形管差压计测量测量测量测量(cling)(cling)原理：原理：原理：原理：1-21-2是等压面，即是等压面，即是等压面，即是等压面，即p1=p2p1=p2可得可得可得可得第46页/共109页第四十七页，共109页。若
45、若若若 A A=B B=1 1，则上式可写成，则上式可写成，则上式可写成，则上式可写成 若两个容器若两个容器(rngq)内同内同是气体，由于气体的密度很小，是气体，由于气体的密度很小，U形管内的气柱重量可忽略不形管内的气柱重量可忽略不计，上式简化成计，上式简化成测量较小的液体压差测量较小的液体压差(y ch)，可以用倒，可以用倒U形管差压计。形管差压计。第47页/共109页第四十八页，共109页。倒倒倒倒U U形管差压计形管差压计形管差压计形管差压计工作介质(jizh)的密度要低于被测流体的密度A和B。第48页/共109页第四十九页，共109页。2）测量原理）测量原理 由等压面由等压面0-0得
46、被测气体得被测气体(qt)的绝对压强为的绝对压强为相对相对(xingdu)压强为压强为Pe=g(h1+h2)4 4 倾斜倾斜倾斜倾斜(qngxi)(qngxi)式微压计式微压计式微压计式微压计1）结构如图结构如图 适于测量气体微压或微小压差适于测量气体微压或微小压差第49页/共109页第五十页，共109页。h1A=LS h1=LS/A 又又 h2=Lsin h1+h2=L(S/A+sin)pe=gL(S/A+sin)=KLK：微压计常数，当：微压计常数，当A、S、一定时，一定时，K仅为仅为的函的函数，改变数，改变的大小的大小(dxio)，得到不同的，得到不同的K值，一般值，一般有有0.2、0.
47、3、0.4、0.6、0.8五个值供选用。五个值供选用。pe=g(h1+h2)放大倍数：放大倍数：酒精酒精(jijng)第50页/共109页第五十一页，共109页。4 倾斜(qngxi)式微压计第51页/共109页第五十二页，共109页。将压强大的将压强大的p1连接连接(linji)杯端测压口，压杯端测压口，压强小的强小的p2连接连接(linji)倾倾斜玻璃管出口端，则测得斜玻璃管出口端，则测得的压强差为的压强差为 p=KL 将被测压强连接在倾斜将被测压强连接在倾斜(qngxi)玻璃管出口端。玻璃管出口端。如何如何(rh)测量很小的测量很小的真空？真空？如何测量微小压差？如何测量微小压差？结论：
48、小压强接管端结论：小压强接管端第52页/共109页第五十三页，共109页。n n例例例例2-6 2-6 如如图图所所示示的的测测量量装装置置，活活如如图图所所示示的的测测量量装装置置，活活塞塞直直径径塞塞直直径径d=35mmd=35mm，油油的的相相对对密密度度，油油的的相相对对密密度度doil=0.92doil=0.92，水水银银，水水银银解：重物使活塞单位面积上承受解：重物使活塞单位面积上承受(chngshu)的压强为的压强为列等压面1-1的平衡(pnghng)方程解得 第53页/共109页第五十四页，共109页。例例例例2-7 2-7 已知封闭已知封闭已知封闭已知封闭(fngb)(fng
49、b)水箱中的液面高度水箱中的液面高度水箱中的液面高度水箱中的液面高度h4=60cmh4=60cm，测，测，测，测压管中的液面高度压管中的液面高度压管中的液面高度压管中的液面高度h1=100cmh1=100cm，UU形管中右端工作介质高形管中右端工作介质高形管中右端工作介质高形管中右端工作介质高度度度度h2=20cmh2=20cm。求。求。求。求UU形管中左端工作介质高度形管中左端工作介质高度形管中左端工作介质高度形管中左端工作介质高度h3h3为多少？为多少？为多少？为多少？解：解：列列1-1等压面方程等压面方程(fngchng)n np0e=H2Og(h1-h4)p0e=H2Og(h1-h4)
50、n n =H2Og(1.0-0.6)=H2Og(1.0-0.6)n n =0.4 H2Og =0.4 H2Ogn n列列列列2-22-2等压面方程等压面方程等压面方程等压面方程(fngchng)(fngchng)，则，则，则，则n n p0e+H2Og(h4-h3)=Hgg(h2-h3)p0e+H2Og(h4-h3)=Hgg(h2-h3)n n0.4 H2Og+H2Og(0.6-h3)=Hgg(0.2-h3)0.4 H2Og+H2Og(0.6-h3)=Hgg(0.2-h3)n n h3=(0.2 Hg-H2O)/(Hg-H2O)h3=(0.2 Hg-H2O)/(Hg-H2O)n n =(0.2