通风风流基础理论及空气参数计算.ppt
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1、通风风流基础理论 及空气参数计算,第二章,通风风流基础理论及空气参数计算,本章主要内容框架:,风流理论与参数计算,本部分主要讨论以下问题: 1、干、湿空气密度的计算; 2、风压(静压、动压和全压)的计算及测定; 3、通风连续方程及其应用; 4、通风风流型式、风流结构及风速分布与风速测定; 5、通风能量方程及其应用; 6、(通风阻力及其计算)。,第二章 通风风流基础理论及空气参数计算,2.1 通风空气参数,2.2 风流流动特性,2.3 空气流动过程的基本方程,2.4 风流参数的测定,一、干、湿空气密度的计算,密度定义式:单位体积空气所具有的质量。kg/m3 , 用符号表示: 式中 M空气的质量,
2、kg; V空气的体积,m3。 空气密度随空气压力、温度及湿度而变化。 实际空气密度计算式由气态方程求得。,2.1 通风空气参数,一、干、湿空气密度的计算,气态方程: 式中干空气实际密度,kg/m3; 0标准状态干空气的密度,kg/m3; P、P0分别为实际状态及标准状态下的空气压力,千帕(kpa); T、T0分别为实际状态及标准状态下空气的热力学温度,K。,一、干、湿空气密度的计算,标准状态:T0=273K,P0=101.3kPa,干空气密度0=1.293 kg/m3。干空气密度计算式: 注意!式中P为空气的绝对压力,单位为kPa;T为空气的热力学温度(K),T=273+t, t为空气的摄氏温
3、度()。,干、湿空气密度的计算,湿空气:湿空气压力等于干空气分压与水蒸汽分压之和。,道尔顿分压定律: P=Pd+Ps , Ps=Pb,一、干、湿空气密度的计算,根据道尔顿分压定律即可推导出湿空气密度计算式: 式中 w 湿空气密度, kg/m3; 空气相对湿度,%; Pb饱和水蒸汽压力,kPa,二、空气压力静压,风压:通风中空气压力也叫风流压力(简称为风压),它是表示运动空气所具有的能量, 它包括静压、动压和全压。 静压:气体分子对容器壁所施加的压力。 基本性质:静压总是垂直并指向作用面;静压各向同值。 表示形式:绝对静压以绝对零压作为基准的静压, 用Pk表示;相对静压以当地大气压力为基准的静压
4、, 用Pr表示。,二、空气压力静压,绝对静压和相对静压的关系: 关系式: r = k -0,二、空气压力静压,不同标高静压计算:流体力学欧拉方程: dp =g dz 积分即得静压计算式: P =P0 -g z 式中z相对于基准的高度, m; p0z = 0基准处的空气静压,Pa( N/m2); p 高度为z处的空气静压,Pa(N/m2); 空气密度,kg/m3 ; g重力加速度,m/s2。,二、空气压力静压,可压缩空气密度:近似按等温过程处理,即多变指数n=1,由气态方程(P=RT)和欧拉方程得: 式中 T空气的热力学温度,K; R空气的气体常数,R=287J/kgK。 简化计算式:展开成级数
5、,略去高项。,二、空气压力动压,全压,动压: 动压单位体积风流运动所具有的动能。它恒为正,具有方向性,它的方向就是风流运动的方向。单位体积空气的质量为(kg/m3),风流速度为(m/s),由动能公式即得风流动压Hu(Pa)计算式: Hu =2/ 2 全压: 全压Pt等于静压Ps与动压Hu之和,即 Pt = Ps + Hu,空气压力动压、静压、全压关系,空气压力动压、静压、全压关系,空气压力单位,空气压力的国际单位为帕(Pa)、牛顿/米2(N/m2)。1Pa=1 N/m2。我国法定计量单位制规定,空气压力(压强)的单位为帕。帕(Pa)单位比较小,还可用百帕(hPa)、千帕(kPa)表示 1hPa
6、=100Pa;1kPa=1000Pa。,空气压力测定,分为: 空气绝对压力测定 空气相对压力测定,三、粘 度,粘度:表示空气粘性大小的指标,分为动力粘度和运动粘度。 动力粘度:一般用表示, 其单位为NS/m2 (Pas), 受气温影响, 与压力无关。 运动粘度:一般用表示,其单位为m2 /s,受温度和压力影响。 与之间的关系:=/,其中为空气的密度(kg/m3)。计算中, 和可直接通过查表获得。,流态判据:雷诺数Re,当Re2300时为紊流,反之为层流。Re值计算式: m流道流体平均速度,m/s; 空气运动粘度,m2/s; D流道直径,m。 非圆流道:用等效直径 De=4S/Px 取代直径D
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