硅酸盐热工基础---1.1(国)流体的物理性质(2)

特殊情况： 特殊情况：压 强变化较小时 视为不可压缩

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1.1流体的物理性质 流体的物理性质

理想气体的压缩系数 ： 标态： 标态：

βp =βp =

1 p

1 = 10 5 101325

单击此处编辑母版标题样式 定义: 流体受热(或冷却) 定义 流体受热(或冷却)后改变自身容积的特性

1.1.3.2流体的膨胀性 流体的膨胀性

1 dV 单击此处编辑母版副标题样式 β = 表示: 表示 (1/K)T

V dT

压强不变时， 膨胀系数βT—压强不变时，

温度升高1K时 温度升高 时, 流体体积的相对变化率

气球受热 膨胀

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1.1流体的物理性质 流体的物理性质

一定温度范围的平均膨胀系数

1 V βT = V T

(1/K)温度变化很大时 须考虑体积变化

单击此处编辑母版标题样式液体— 膨胀系数很小， 液体 膨胀系数很小，工程上一般不考虑

流体压缩性的区别: 流体压缩性的区别

单击此处编辑母版副标题样式气体— 膨胀系数很大， 气体 膨胀系数很大，温度变化时体积变化很大

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1.1流体的物理性质 流体的物理性质

理想气体: 理想气体

V0 273 + t V = T = V0 = V0 (1 + β T t ) T0 273

单击此处编辑母版标题样式 压强一定， 压强一定，T↑—— V ↑理想气体膨胀系数: 理想气体膨胀系数 单击此处编辑母版副标题样式 1

βT =

T

标态: 标态

βT =

1 1 ≈ 273.15 27314

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1.1流体的物理性质 流体的物理性质

1.1.4流体的粘性 流体的粘性 1.1.4.1牛顿内摩擦定律 牛顿内摩擦定律 粘 性相邻流层间相对运动

流体内质点或流层间 单击此处编辑母版标题样式 因相对运动而产生内摩擦力 以反抗相对运动的性质

单击此处编辑母版副标题样式相邻流体层间分子的内聚力阻碍其相对滑动

粘性产生 原因

流体分子的热运动， 流体分子的热运动，使两层流体间有分子相 互掺混产生动量交换15

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1.1流体的物理性质 流体的物理性质

牛顿内摩擦定律: 牛顿内摩擦定律 运动流体的内摩擦力的大小与两层流体的接触面积成正比，与两层流体之间的速度梯度成正比。 体的接触面积成正比，与两层流体之间的速度梯度成正比。

单击此处编辑母版标题样式单位面积上的内摩擦力: 单位面积上的内摩擦力:

数学表达式： 数学表达式：

du f = µF (N) dy

f du dy 单击此处编辑母版副标题样式 τ = = µ (Pa) F dy

F

f

w + dwF

w

f

内摩力的方向与流 体运动方向相反

动力粘度16

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1.1流体的物理性质 流体的物理性质

理想流体 流体 实际流体

流体无粘性、完全不可压缩， 流体无粘性、完全不可压缩， 运动时无抵抗剪切变形的能力。 运动时无抵抗剪切变形的能力。 流体具有粘性， 流体具有

粘性，运动时有抵抗 剪切变形的能力 。

单击此处编辑母版标题样式 速度梯度为1 速度梯度为1时 1.1.4.2 粘度及其换算单位接触面积 上的内摩擦力

τ µ = 单击此处编辑母版副标题样式 动力粘度绝对粘度 运动粘度

µ ν= ρ

dw dy

粘度↑ 粘度↑粘性 ↑ 流动性↓ 流动性↓17

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1.1流体的物理性质 流体的物理性质

相对粘度：恩氏粘度，国际赛氏秒、商用雷氏秒等， 相对粘度：恩氏粘度，国际赛氏秒、商用雷氏秒等， 相对粘度我国常采用恩氏粘度。 我国常采用恩氏粘度。

t 恩氏粘度： 恩氏粘度： E = t00

粘度 较小

粘度 较大

单击此处编辑母版标题样式200ml试液，在测定温度下，从恩氏粘 试液，在测定温度下， 试液 度计流出所需要的时间t(s)与同体积的 度计流出所需要的时间 与同体积的 蒸馏水在20℃ 蒸馏水在 ℃时.从恩氏粘度计流出0

单击此处编辑母版副标题样式 的比值。 所需要的时间t 的比值 所需要的时间 (s)的比值。恩氏粘度与运动粘度的关系： 恩氏粘度与运动粘度的关系：

ν = (0.07310 E

0.0631 2 ) × 10 4(m /s) 0 E18

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1.1流体的物理性质 流体的物理性质

1.1.4.3粘度与温度的关系 粘度与温度的关系流体的粘度受压强的影响很小，温度的变化对粘度影响很大。 流体的粘度受压强的影响很小，温度的变化对粘度影响很大。

(1)液体 )

单击此处编辑母版标题样式 ， 分析：温度升高 液体体积膨胀，分子间距加大， 升高， 分析：温度升高，液体体积膨胀，分子间距加大引力减小，粘度减小。 引力减小，粘度减小。

液体产生内摩擦力的主要原因： 液体产生内摩擦力的主要原因：分子引力

单击此处编辑母版副标题样式 水的粘度与温度的关系：µ=0.0001775 1 + 0.0387t + 0.000221t 2

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1.1流体的物理性质 流体的物理性质

( 2)气体 ) 产生内摩擦力的主要原因： 产生内摩擦力的主要原因：分子热运动引起的动量交换 分析：温度升高， 分析：温度升高，分子热运动加剧 ，动量交换增多 ，粘 度增大。 度增大。 气体的粘度与温度的关系： 气体的粘度与温度的关系： 单击此处编辑母版标题样式273 + C T 3 µ = µ0 ( )( ) T + C 2732

单击此处编辑母版副标题样式 牛顿型流体—剪应力符牛顿内摩擦定律 牛顿型流体 剪应力符牛顿内摩擦定律实际 流体非牛顿型流体—剪应力不符合牛顿内摩擦定律 牛顿型流体 剪应力不符合牛顿内摩擦定律

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