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1、第二章 空气流动基本原理,主要研究空气流动过程中宏观力学参数的变化规律以及能量的转换关系。 内容： 风流压力、风流流动方程、通风阻力、通风网络中风流的基本定律、简单通风网络特性、自然通风原理、风道压力分布、局部通风进出口风流运动规律、置换通风原理等内容。,本章学习目标,1.掌握风道流动的空气静压、位压、动压、全压的概念及其相应关系 2.掌握空气流动的连续性方程和能量方程 3.掌握紊流状态下的摩擦阻力、局部阻力的计算 4.了解风流流态与风道断面的风速分布 5.掌握通风网络中风流的基本定律和简单通风网路特性 6.掌握自然风压的计算方法 7.了解风道通风压力分布 8.了解吸入口与吹出口气流运动规律 。
2、9.掌握均匀送风与置换通风方式的原理,第一节 风流压力,风流压力：单位体积空气所具有的能够对外做功的机械能。 一、静压 1.概念 由分子热运动产生的分子动能的一部分转化的能够对外做功的机械能叫静压能，用Ep表示(J/m3)。 当空气分子撞击到器壁上时就有了力的效应，这种单位面积上力的效应称为静压力，简称静压，用p表示(N/m2，即Pa) 工业通风中，静压即单位面积上受到的垂直作用力。,2.特点 (1)无论静止的空气还是流动的空气都具有静压力。 (2)风流中任一点的静压各向同值，且垂直作用面。 (3)风流静压的大小(可用仪表测量)反映了单位体积风流所具有的能够对外做功的静压能的多少。 3.表示方。
3、法 (1)绝对静压：以真空为测算零点(比较基准)而测得的压力，用p表示。 (2)相对静压：以当地当时同标高的大气压力为测算基准(零点)而测得的压力，即表压力，用h表示。,图2-1-1 绝对静压、相对静压和大气压之间的关系,风流的绝对静压(p)、相对静压(h)和与其对应的大气压(p0)三者之间的关系(见图2-1-1)： h= p – p0 二、动压 1.概念 当空气流动时，除位压和静压外，还有空气定向运动的动能，用Ev表示，J/m3；其单位体积风流的动能所转化显现的压力叫动压或称速压，用hv表示，单位Pa。,2.计算 设某点的空气密度为i(kg/m3)，其定向运动的流速即风速为i(m/s)，则单。
4、位体积空气所具有的动能为： ，J/m3 Evi对外所呈现的动压 ，Pa,3.特点 (1)只有做定向流动的空气才具有动压，因此动压具有方向性。 (2)动压总大于零。当作用面与流动方向有夹角时，其感受到的动压值将小于动压真值。故在测量动压时，应使感压孔垂直于运动方向。 (3)在同一流动断面上，由于风速分布的不均匀性，各点的风速不相等，所以其动压值不等。 (4)某断面动压即为该断面平均风速计算值。,三、位压 1.概念 单位体积风流对于某基准面而具有的位能，称为位压，用hz表示。 物体在地球重力场中因地球引力的作用，由于位置的不同而具有的一种能量，叫重力位能，简称位能，用Ep0表示。 Ep0=MgZ 。
5、, J,图2-1-2 位压计算图,2.计算 在图2-1-2所示的井筒中，求1-1、2-2两断面之间的位压，取2-2点为基准面(2-2断面的位能为零)。按下式计算1-1、2-2断面间位压： ,J/m3 此式是位压的数学定义式。即两断面间的位压的数值就等于两断面间单位面积上的空气柱重量的数值。,3.位压与静压的关系 当空气静止时(v=0)，如图2-1-2的系统。由空气静力学可知，各断面的机械能相等。设2-2断面为基准面， 1-1断面总机械能 E1=Ep01 + p1 2-2断面总机械能 E2=Ep02 + p2 由E1=E2得： Ep01 + p1 = Ep02 + p2 由于Ep02 =0(以2。
6、-2断面为基准面)， Ep01 =12gZ12，又得 p2= Ep01 + p1 = 12gZ12 + p1 此即空气静止时，位压与静压之间的关系。,4.位压的特点 (1)位压是相对某一基准面具有的能量，它随所选基准面的变化而变化。 (2)位压是一种潜在的能量，不能像静压那样用仪表进行直接测量。 (3)位压和静压可以相互转化，当空气由标高高的断面流至标高低的断面时，位压转化为静压；反之，当空气由标高低的断面流至标高高的断面时，静压转化为位压。,四、风流的全压和机械能 1.风流的全压 风流中某一点的动压和静压之和称为全压。 全压也分为绝对全压(pt)和相对全压(ht)。 在风流中某点i的绝对全压。
7、均可用下式表示 pti = pi + hvi 式中 pti风流中i点的绝对全压，Pa； pi风流中i点的绝对静压，Pa； hvi风流中i点的动压，Pa。 由上式可知，风流中的任一点的绝对全压恒大于绝对静压；相对全压有正负之分，与通风方式有关。,2.单位体积风流的机械能 根据能量的概念，单位体积风流的机械能为单位体积风流的静压能、动能、位能之和，因此，从数值上来说，单位体积风流的机械能E等于静压、动压和位压之和，或等于全压和位压之和，即 E = pi + hvi + hZ 或 E = pti + hZ,第二节 风流流动基本方程,包括风流流动的连续性方程和能量方程。 本节主要介绍工业通风中空气流动。
8、的压力和能量变化规律，导出风道风流流动的连续性方程和能量方程。 一、风流流动连续性方程 风流在风道中的流动可以看作是稳定流(流动参数不随时间变化的流动)。质量守恒定律 当空气从风道的1断面流向2断面，且做定常流动时(即在流动过程中不漏风又无补给)，则两个过流断面的空气质量流量相等，即 11S1 = 22S2,任一过流断面的质量流量为Mi(kg/s)，则 Mi = const 这就是空气流动的连续性方程，适用于可压缩和不可压缩流体。 (1)可压缩流体 当S1=S2时，空气的密度与其流速成反比。 (2)不可压缩流体(密度为常数) 其通过任一断面的体积流量Q(m3/s)相等，即 Q = iSi =c。
9、onst 风道断面上风流的平均流速与过流断面的面积成反比。,二、风流流动能量方程 风流在图2-2-1所示的风道中由1断面流至2断面，其间无其他动力源。设1kg空气克服流动阻力消耗的能量为LR(J/kg)，周围介质传递给空气的热量为q(J/kg)；设1、2断面的参数分别为风流的绝对静压p1、p2(Pa)，风流的平均流速1、2(m/s)；风流的内能u1、u2(J/kg)；风流的密度1、2(kg/m3)；距基准面的高度Z1、Z2(m)。,图2-2-1 倾斜风道示意图,在1断面下，1kg空气具有的能量为 到达2断面时的能量为 根据能量守恒定律， 式中 qR 风流克服通风阻力消耗的能量后所转化的热 能，。
10、J/kg。,根据热力学第一定律，传给空气的热量(qR+q)，一部分用于增加空气的内能，一部分使空气膨胀对外做功，即 式中，v空气的比体积，m3/kg。 又因为： 将上两式代入前面的公式，并整理可得 ,J/kg 此即单位质量可压缩空气在无其他动力源的风道中流动时能量方程的一般形式。,进一步可求得： ，J/kg 此即单位质量可压缩空气在无其他动力源的风