1、过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室1l流体静力学研究流体处于流体静力学研究流体处于平衡状态平衡状态时各种物理量时各种物理量的分布规律的分布规律n平衡条件平衡条件n压强分布压强分布n流体与固体之间的相互作用流体与固体之间的相互作用 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室2l平衡状态平衡状态n流体整体对于地球没有相对运动流体整体对于地球没有相对运动绝对静止绝对静止n宏观质点间无相对运动宏观质点间无相对运动相对平衡相对平衡u流体整体相对地球有相对运动，但流体各质点之间没有相对运流体整体相对地球有相对运动，但流体各质点之间没有相对运动动相对静止相对静止p匀速直线运动匀速直线运动
2、p匀加速直线运动匀加速直线运动p匀角速度旋转匀角速度旋转 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室3l平衡状态平衡状态n流体处于平衡状态时，流层之间以及流体与固体之间流体处于平衡状态时，流层之间以及流体与固体之间没有相对运动，没有没有相对运动，没有切向应力切向应力，流体不呈现，流体不呈现粘性粘性。n流体静力学得出的结论对流体静力学得出的结论对理想流体和粘性流体理想流体和粘性流体都使用。都使用。 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室4l本章内容本章内容n2.1 2.1 流体静压强及其特性流体静压强及其特性 n2.2 2.2 流体平衡微分方程式流体平衡微分方程式 n2.3 2.
3、3 重力场中流体的平衡重力场中流体的平衡 n2.4 2.4 流体的相对平衡流体的相对平衡 n2.5 2.5 静止流体作用在固体壁面上的总压力静止流体作用在固体壁面上的总压力 n2.6 2.6 静止流体作用在潜体和浮体的总浮力静止流体作用在潜体和浮体的总浮力过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室5l本章重点本章重点n静压强及其特性、压强的计算、静压强分布静压强及其特性、压强的计算、静压强分布n作用于平面上液体总压力作用于平面上液体总压力n作用于曲面上液体总压力作用于曲面上液体总压力n本章难点本章难点n应用静力学基本定律计算作用在平面、曲面上的总压力应用静力学基本定律计算作用在平面、曲面
4、上的总压力n不同高度的液体对固体壁面总压力的计算不同高度的液体对固体壁面总压力的计算 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室62.1 2.1 流体静压强及其特性流体静压强及其特性过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室7l静压强定义静压强定义n压强压强u在流体内部或流体与壁面间存在的单位面积上的法向作用力。在流体内部或流体与壁面间存在的单位面积上的法向作用力。n静压强静压强u流体处于静止状态时，流体的压强称为流体静压强。流体处于静止状态时，流体的压强称为流体静压强。n流体处于静止状态时，在流体内部或流体与固体壁面间流体处于静止状态时，在流体内部或流体与固体壁面间存在的单位面积
5、上负的法向表面力。存在的单位面积上负的法向表面力。过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室8l静压强定义静压强定义PAP表面力表面力静压强静压强过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室9l静压强定义静压强定义n表面力：外界表面力：外界 流体内部流体内部n静压强：流体内部静压强：流体内部 外界外界静压强静压强表面力表面力过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室10l静压强的特性静压强的特性n流体静压强的作用方向沿作用面的内法线方向。流体静压强的作用方向沿作用面的内法线方向。n静止流体中任一点流体静压强的大小与作用面在空间的方位无关，静止流体中任一点流体静压强的大小与作用面
6、在空间的方位无关，是点的坐标的连续可微函数。是点的坐标的连续可微函数。nnndFppndA xyznppppp ( , , )pp x y z 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室11n流体静压强的作用方向沿作用面的内法线方向流体静压强的作用方向沿作用面的内法线方向 假设：假设：在静止流体中，流体静压强方向不与作用面相垂直，与作在静止流体中，流体静压强方向不与作用面相垂直，与作用面的切线方向成用面的切线方向成角。角。切向压强切向压强p pt t法向压强法向压强p pn n则存在：则存在：流体要流动流体要流动与假设静止流体相矛盾与假设静止流体相矛盾过程装备与控制工程教研室过程装备与控
7、制工程教研室12n静止流体中任一点流体静压强的大小与作用面在空间的方静止流体中任一点流体静压强的大小与作用面在空间的方位无关，是点的坐标的连续可微函数。位无关，是点的坐标的连续可微函数。u证明：证明：p取一微元四面体的流体取一微元四面体的流体微团微团ABCDABCD，边长分别为，边长分别为x,y和和z。p由于流体处于由于流体处于平衡状态平衡状态，故作用在其上的一切力在任意轴上投，故作用在其上的一切力在任意轴上投影的总和等于零。影的总和等于零。000XYZ 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室13n表面力表面力uABDABD面面uABCABC面面uACDACD面面uBCDBCD面面x
8、xpp i 12xpy zi yypp j 12ypx zj zzpp k 12zpx yk nnpp n nnxyzpAnpA n in jn k 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室14n质量力质量力FfV xyzff if jf k16Vx y z 16xyzFf if jf kx y z 111666xyzfx y zifx y zjfx y zk 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室15nX=0X=0 111222111666xyznxyzxyzpy zipx zjpx ykpA n in jn kfx y zifx y zjfx y zk 11026xnxx
9、py zpAnfx y z 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室16n同理同理11026xnxxpy zpAnfx y z 12xAny z 103xnxppfx0 x xnpp ynznppppxnynznpppppp即即过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室17l静压强的特性静压强的特性n静止流体中不同点的静压强一般是不等的，是空间坐标的连续函静止流体中不同点的静压强一般是不等的，是空间坐标的连续函数。同一点的各向静压强大小相等。数。同一点的各向静压强大小相等。 n运动状态下的实际流体，流体层间若有相对运动，则由于粘性会运动状态下的实际流体，流体层间若有相对运动，则由
10、于粘性会产生切应力，这时同一点上各法向应力不再相等。产生切应力，这时同一点上各法向应力不再相等。n运动流体是理想流体时，由于粘度等于零，不会产生切应力，所运动流体是理想流体时，由于粘度等于零，不会产生切应力，所以理想流体动压强呈静水压强分布特性，即以理想流体动压强呈静水压强分布特性，即xyznppppp 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室182.2 2.2 流体平衡微分方程式流体平衡微分方程式过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室192.2.1 2.2.1 流体平衡微分方程流体平衡微分方程l17751775年由瑞士学者欧拉首先提出年由瑞士学者欧拉首先提出l欧拉平衡微分方
11、程式欧拉平衡微分方程式l流体静力学方程流体静力学方程过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室202.2.1 2.2.1 流体平衡微分方程流体平衡微分方程l在静止流体中任取一平行六面体的流体微团，边长为在静止流体中任取一平行六面体的流体微团，边长为dx、dy、dz，中心点静压强为中心点静压强为p(x,y,z)。lX方向受力分析方向受力分析n 表面力表面力 n 质量力质量力d d dxfx y z 只有静压强只有静压强如何求解是关键如何求解是关键过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室212.2.1 2.2.1 流体平衡微分方程流体平衡微分方程l作用在六个平面中心点上的静压强可按泰
12、勒级数展开作用在六个平面中心点上的静压强可按泰勒级数展开200000)(! 2)()()()(xxxfxxxfxfxf nnxxnxf)(!)(.00 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室222.2.1 2.2.1 流体平衡微分方程流体平衡微分方程l垂直于垂直于X轴的左、右两个平面中心点上的静压强分别为轴的左、右两个平面中心点上的静压强分别为l略去二阶以上无穷小量后，分别等于略去二阶以上无穷小量后，分别等于 3332222d612d212dxxpxxpxxpp 3332222d612d212dxxpxxpxxppxxppd21 xxppd21 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制
13、工程教研室232.2.1 2.2.1 流体平衡微分方程流体平衡微分方程l垂直于垂直于X轴的左、右两微元面上的总压力分别为轴的左、右两微元面上的总压力分别为l因为流体平衡因为流体平衡zyxxppddd21 zyxxppddd21 0X 11dd ddd dd d d022xpppxy zpxy zfx y zxx 01 xpfx 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室242.2.1 2.2.1 流体平衡微分方程流体平衡微分方程l同理得同理得l写成矢量形式写成矢量形式101010 xyzpfxpfypfz 01 pf 流体平衡微分方程式流体平衡微分方程式欧拉平衡微分方程式欧拉平衡微分方程
14、式ijkxyz 哈密顿算子哈密顿算子过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室252.2.1 2.2.1 流体平衡微分方程流体平衡微分方程l在静止流体内的任一点上，作用在单位质量流体上的在静止流体内的任一点上，作用在单位质量流体上的质量力质量力与与静静压强压强的合力相平衡。的合力相平衡。l对对不可压缩不可压缩流体和流体和可压缩可压缩流体的流体的静止静止和和相对静止相对静止状态都适用。状态都适用。101010 xyzpfxpfypfz 01 pf 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室262.2.2 2.2.2 压强差公式压强差公式 等压面等压面l压强差公式压强差公式10 xpf
15、x 10zpfz 10ypfy dxdzdy10 xyzpppf dxf dyf dzdxdydzxyz 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室27l压强差公式压强差公式()xyzdpf dxf dyf dz ( , , )pp x y z pppdpdxdydzxyz压强差公式压强差公式 在静止流体中，空间点的坐标增量为在静止流体中，空间点的坐标增量为dx、dy、dz时，相应的时，相应的流体静压强增加流体静压强增加dp，压强的增量取决于质量力。，压强的增量取决于质量力。10 xyzpppf dxf dyf dzdxdydzxyz 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室28
16、l等压面等压面n在流体中，压强相等的各点所组成的面称为在流体中，压强相等的各点所组成的面称为等压面等压面。n等压面可以用等压面可以用p(x,y,z)=const（或（或dp=0 ）来表示。）来表示。n对不同的等压面，其常数值是不同的。对不同的等压面，其常数值是不同的。n流体中任意流体中任意一点一点只能有只能有一个一个等压面通过。等压面通过。过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室29l等压面等压面n等压面微分方程等压面微分方程u在静止流体中，作用于任一点的质量力垂直于经过该点的等压在静止流体中，作用于任一点的质量力垂直于经过该点的等压面。面。u质量力只有重力，等压面处处与重力方向正交，
17、是一个与地球质量力只有重力，等压面处处与重力方向正交，是一个与地球同心的近似球面。但是，通常我们所研究的仅是这个球面上非同心的近似球面。但是，通常我们所研究的仅是这个球面上非常小的一部分，所以可以看成是常小的一部分，所以可以看成是水平面水平面。0 xyzf dxf dyf dz 0dp 0fdr 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室30l等压面等压面n举例说明举例说明u液体与气体的分界面，即液体的液体与气体的分界面，即液体的自由液面自由液面就是等压面，其上就是等压面，其上各点的压强等于在分界面上各点气体的压强。各点的压强等于在分界面上各点气体的压强。u互不掺混的两种液体的互不掺混的
18、两种液体的分界面分界面也是等压面。也是等压面。0pp 等压面等压面等压面等压面0pp 油油水水过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室312.2.3 2.2.3 流体平衡的条件和压强分布流体平衡的条件和压强分布 10 xpfx 10zpfz 10ypfy 对对y求导求导对对x求导求导210 xfpyx y 012 xypxfy yxffyx yzzxffffzyxz 同理同理0frotf 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室32yyzzxxxyzijkfffffffijkijkxyzyzxzxyfff yyzzxxffffffijkyzzxxy过程装备与控制工程教研室过程装
19、备与控制工程教研室332.2.3 2.2.3 流体平衡的条件和压强分布流体平衡的条件和压强分布n仍然是流体平衡微分方程。仍然是流体平衡微分方程。n平衡时，数学上质量力满足上式是质量力存在势函数的充要条件。平衡时，数学上质量力满足上式是质量力存在势函数的充要条件。n若质量力势函数为若质量力势函数为-(x,y,z)，则，则yyzzxxffffffyxzyxz xyzfffxyz fgrad 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室342.2.3 2.2.3 流体平衡的条件和压强分布流体平衡的条件和压强分布n对于不可压缩流体，压强差公式可写为对于不可压缩流体，压强差公式可写为n有势函数存在的
20、力称为有势的力有势函数存在的力称为有势的力n流体平衡条件流体平衡条件u只有在有势的质量力作用下，不可压缩均质流体才能处于平衡状态。只有在有势的质量力作用下，不可压缩均质流体才能处于平衡状态。 xyzpdf dxf dyf dz dxdydzxyz d 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室35n等势面等势面u势函数等于常数的面称为等势面。势函数等于常数的面称为等势面。u等势面可以用等势面可以用(x,y,z)=const( (或或d=0) ) 表示。表示。u在势力场中质量力垂直于等势面。在势力场中质量力垂直于等势面。u等势面也是等压面。等势面也是等压面。 0 xyzpf dxf dyf
21、 dzd 0d 0dp 0 xyzdxdydzf dxf dyf dzf drxyz 0d 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室362.2.3 2.2.3 流体平衡的条件和压强分布流体平衡的条件和压强分布u在重力场中等势面和等压面都是水平的，质量力不仅垂直于等势在重力场中等势面和等压面都是水平的，质量力不仅垂直于等势面和等压面，而且始终指向势函数减小，亦即压强增加的方向。面和等压面，而且始终指向势函数减小，亦即压强增加的方向。xyzpdf dxf dyf dzdxdydzdxyz (/)d pd /pC 0C /p 0 xyff zfg xyzf dxf dyf dzgdzd gz
22、C /pgzC pgzC 重力场重力场过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室372.2.3 2.2.3 流体平衡的条件和压强分布流体平衡的条件和压强分布l正压流场正压流场n等压面与等密面平行的流场等压面与等密面平行的流场n正压流场的流体为正压流体正压流场的流体为正压流体n不可压缩流体是正压流体不可压缩流体是正压流体n流体的密度只随压强变化的正压流场流体的密度只随压强变化的正压流场( )xyzdpdf dxf dyf dzp ( )p ( )dpp 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室38l正压流场正压流场n完全气体的等温过程完全气体的等温过程( )dpp epRT /()
23、epRT ln/()eedpRTppRT gzC lneRTpgzClnegzpCRT过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室39l正压流场正压流场n完全气体的等熵过程完全气体的等熵过程( )dpp /pC 1/Cp 111/11dpppCp 1pgzC 1pgzC 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室402.3 2.3 重力场中流体的平衡重力场中流体的平衡 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室41l求解的是偏微分方程，复杂。求解的是偏微分方程，复杂。l实际工程中要求得出静止状态下流体静压强的大小，以便于进行实际工程中要求得出静止状态下流体静压强的大小，以便于进
24、行结构设计。结构设计。l简便的方法求解静压强大小。简便的方法求解静压强大小。)ddd(dzfyfxfpzyx 01 pf ？过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室422.3.1 2.3.1 流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式l方程推导方程推导n假设假设u质量力只有重力质量力只有重力u均质不可压缩流体均质不可压缩流体n单位质量力在各坐标轴上的分力为单位质量力在各坐标轴上的分力为p0G = mg00 xyzfffg 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室432.3.1 2.3.1 流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式l方程推导方程推导00 xyzfffg 代入代入d(
25、ddd )xyzpfxfyfz 得得ddzpg dd0pzg 积分，积分，cgpz 流体静力学基本方程流体静力学基本方程 适用范围：适用范围：重力作用下的平衡状态均质不可压缩流体。重力作用下的平衡状态均质不可压缩流体。const 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室442.3.1 2.3.1 流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式l物理意义物理意义n在重力作用下静止流体中各点的单位重量流在重力作用下静止流体中各点的单位重量流体的总势能是相等的。体的总势能是相等的。 单位重量流体对某一基准面的位势能单位重量流体对某一基准面的位势能 单位重量流体的压强势能单位重量流体的压强势能 位势
26、能和压强势能之和称为单位重量流体的总位势能和压强势能之和称为单位重量流体的总势能势能cgpz zgp /c过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室452.3.1 2.3.1 流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式l物理意义物理意义n单位重量流体的压强势能单位重量流体的压强势能p/gcgpz 与真空的压强差对单与真空的压强差对单位重量流体做的功变成了位重量流体做的功变成了单位重量流体的位势能单位重量流体的位势能过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室462.3.1 2.3.1 流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式l几何意义几何意义n在重力作用下静止流体中各点的在重力作用下静
27、止流体中各点的静水头静水头都是相等的。都是相等的。n单位重量流体具有的能量用液柱高度来表示称为单位重量流体具有的能量用液柱高度来表示称为水头水头。 单位重量流体的位置水头单位重量流体的位置水头 单位重量流体的压强水头单位重量流体的压强水头 位置水头和压强水头之和称为静水头位置水头和压强水头之和称为静水头cgpz zgp /c过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室472.3.1 2.3.1 流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式l几何意义几何意义cgpz n 在重力作用下静止流体中各在重力作用下静止流体中各 点的静水头都是相等的。点的静水头都是相等的。n 各点静水头的连线称为静水各点
28、静水头的连线称为静水 头线。头线。n 重力作用下静止不可压缩流重力作用下静止不可压缩流 体静水头线为水平线。体静水头线为水平线。静水头线静水头线计示静水头线计示静水头线过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室482.3.1 2.3.1 流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式l静力学基本方程的另一种形式静力学基本方程的另一种形式n在静止液体中任取两点在静止液体中任取两点1 1和和2 2n点点1 1和点和点2 2压强各为压强各为p1和和p2n点点1 1和点和点2 2位置各为位置各为z1和和z2P0P1P2Z1Z212pzCg 1212ppzzgg过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程
29、教研室49等压面等压面0pp 油油水水123gpzgpz 2211 (a)(a)gpzgpz 3322 (b)(b)正确答案正确答案 （b b）v 思考一下思考一下过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室502.3.1 2.3.1 流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式0ppgh 1212ppzzggZYO0ppAzh0z根据根据A A点与自由液面之间点与自由液面之间00ppzzgg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0hzz0hzz过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室512.3.1 2.3.1 流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式n在
30、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，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，静压强值成正比增大。静压强值成正比增大。n在静止液体中，任意一点的静压强由在静止液体中，任意一点的静压强由两部分组成两部分组成：u自由液面上的压强自由液面上的压强p p0 0；u该点到自由液面的单位面积上的液柱重量。该点到自由液面的单位面积上的液柱重量。n在静止液体中，位于同一深度（在静止液体中，位于同一深度（h=h=常数）的各点的静压强相等，即任一水平面都常数）的各点的静压强相等，即任一水平面都是等压面。是等压面。n自由液面上的压强将以同样的大小传递到液体
31、内部的任意点上自由液面上的压强将以同样的大小传递到液体内部的任意点上 帕斯卡原理帕斯卡原理。0ppgh 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室522.3.1 2.3.1 流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式l流体静压强分布流体静压强分布h1hggh2hh+hg( )1h21hgh过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室532.3.1 2.3.1 流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式想一想：想一想：下图所示那个断面是等压面？下图所示那个断面是等压面？答案：答案：B-B重力重力静止静止连续连续均质不可压均质不可压水平面水平面过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室
32、542.3.2 2.3.2 标准大气的压强变化标准大气的压强变化l标准大气可视为完全气体标准大气可视为完全气体l对流层内（从海平面到对流层内（从海平面到11000m11000m）的压强变化）的压强变化n标准大气在海平面的温度标准大气在海平面的温度 T1=288.15 K n标准大气在海平面的压强标准大气在海平面的压强 p1=101325 Pan对流层内温度变化规律对流层内温度变化规律 T=T1+z =-0.0065 K/mn对流层内密度变化规律对流层内密度变化规律 =p/R(T1+z)过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室552.3.2 2.3.2 标准大气的压强变化标准大气的压强变
33、化dpgdz 1()pdpgdzR Tz 1()dpgdzpR Tz 1lnln()gpTzCR 10zpp11lnlngCpTR 111lnln()lnlnggpTzpTRR 11lnln(1)pgzpRT 111gRzppT 5.255101325 144331zp过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室562.3.2 2.3.2 标准大气的压强变化标准大气的压强变化l同温层内（从同温层内（从11000m11000m到到20100m20100m）的压强变化）的压强变化n同温层内温度同温层内温度 T2=216.7 K n同温层内密度变化规律同温层内密度变化规律 =p/(RT2)dpg
34、dz 2pdpgdzRT 2dpgdzpRT 2lngzpCRT 211000zm 5.25521100010132512263844331pPa 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室572.3.2 2.3.2 标准大气的压强变化标准大气的压强变化222lngzpCRT 222lngzCpRT 2222lnlngzgzppRTRT 2222lnlngzgzppRTRT 222()lng zzppRT 22()2g zzRTpp e 11000634422638zpe 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室582.3.3 2.3.3 绝对压强绝对压强 计示压强计示压强l依据
35、计量基准的不同依据计量基准的不同n绝对压强绝对压强n计示压强（相对压强、表压强）计示压强（相对压强、表压强） 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室592.3.3 2.3.3 绝对压强绝对压强 计示压强计示压强n绝对压强绝对压强u以完全真空时的以完全真空时的绝对零压强绝对零压强（p=0）为基准来计量的压强称为）为基准来计量的压强称为绝对压强绝对压强0ppgh 0app appgh 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室602.3.3 2.3.3 绝对压强绝对压强 计示压强计示压强n计示压强（相对压强、表压强）计示压强（相对压强、表压强）u以以当地大气压强当地大气压强为基准来
36、计量的压强称为计示压强。为基准来计量的压强称为计示压强。eapppgh 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室612.3.3 2.3.3 绝对压强绝对压强 计示压强计示压强n真空真空u负的计示压强，称为负的计示压强，称为真空真空或或负压强负压强。u当压强当压强比当地大气压强低比当地大气压强低时，流体压强与当地大气压强的差值时，流体压强与当地大气压强的差值称为真空度。称为真空度。u真空以液柱表示时称为真空以液柱表示时称为真空高度真空高度u绝对压强等于零的状态称为绝对压强等于零的状态称为完全真空完全真空p实际上达不到完全真空实际上达不到完全真空veapppp vavppphgg 过程装备
37、与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室622.3.3 2.3.3 绝对压强绝对压强 计示压强计示压强n真空真空u水泵和风机的吸入管中水泵和风机的吸入管中u 凝汽器凝汽器u 锅炉炉膛锅炉炉膛u 烟囱的底部烟囱的底部n真空的测量真空的测量vpVapppgh 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室632.3.3 2.3.3 绝对压强绝对压强 计示压强计示压强n绝对压强、计示压强、真空之间的关系绝对压强、计示压强、真空之间的关系 绝对压强绝对压强计示压强计示压强真空真空绝对压强绝对压强app 大气压强大气压强app app 完全真空完全真空p0p过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教
38、研室642.3.3 2.3.3 绝对压强绝对压强 计示压强计示压强n实际测定的压强为计示压强实际测定的压强为计示压强，随大气压强的变化而变化，随大气压强的变化而变化. .n由于绝大多数气体的性质是气体绝对压强的函数，如正压性气体由于绝大多数气体的性质是气体绝对压强的函数，如正压性气体=(p)，所以，所以气体的压强都用绝对压强气体的压强都用绝对压强表示。表示。n液体的性质几乎不受压强的影响，所以液体的性质几乎不受压强的影响，所以液体的压强常用计示压强液体的压强常用计示压强表示，只有在汽化点时，才用液体的绝对压强。表示，只有在汽化点时，才用液体的绝对压强。 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工
39、程教研室652.3.3 2.3.3 绝对压强绝对压强 计示压强计示压强n压强的单位：压强的单位：Pa MPa kPa bar atm kgf/cm2 mmHg mH2On压强单位的换算压强单位的换算 表表2.3.12.3.1过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室662.3.4 2.3.4 流体静压强的测量流体静压强的测量 液柱式测压计液柱式测压计l测量压强的仪表称为测压计测量压强的仪表称为测压计l测压计的分类测压计的分类n液柱式测压计液柱式测压计n金属式测压计金属式测压计n电测式测压计电测式测压计过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室672.3.4 2.3.4 流体静压强的
40、测量流体静压强的测量 液柱式测压计液柱式测压计n液柱式测压计液柱式测压计1. 1. 测压管测压管过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室682.3.4 2.3.4 流体静压强的测量流体静压强的测量 液柱式测压计液柱式测压计n液柱式测压计液柱式测压计1. 测压管测压管u被测流体压强高于大气压强被测流体压强高于大气压强appgh eapppgh 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室692.3.4 2.3.4 流体静压强的测量流体静压强的测量 液柱式测压计液柱式测压计n液柱式测压计液柱式测压计1. 测压管测压管u被测流体压强低于大气压强被测流体压强低于大气压强appgh vpgh
41、 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室702.3.4 2.3.4 流体静压强的测量流体静压强的测量 液柱式测压计液柱式测压计n液柱式测压计液柱式测压计2.2. U U形管测压计形管测压计过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室712.3.4 2.3.4 流体静压强的测量流体静压强的测量 液柱式测压计液柱式测压计n液柱式测压计液柱式测压计2.2. U U形管测压计形管测压计u被测流体压强高于大气压强被测流体压强高于大气压强2211appghgheappp2211ghgh111ppgh 222appgh 12pp 1122apghpgh过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程
42、教研室722.3.4 2.3.4 流体静压强的测量流体静压强的测量 液柱式测压计液柱式测压计n液柱式测压计液柱式测压计2.2. U U形管测压计形管测压计u被测流体压强低于大气压强被测流体压强低于大气压强2211appghghvappp2211ghgh11122ppghgh2app 12pp 1122apghghp过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室732.3.4 2.3.4 流体静压强的测量流体静压强的测量 液柱式测压计液柱式测压计n液柱式测压计液柱式测压计2.2. U U形管测压计形管测压计u二容器中流体的压差二容器中流体的压差 111Appgh 2122Bppghgh12pp
43、 122ABpghpghghABppp 2112ghg hh21ghgh12211ghghgh 21gh过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室742.3.4 2.3.4 流体静压强的测量流体静压强的测量 液柱式测压计液柱式测压计n液柱式测压计液柱式测压计3.3. 倾斜式微压计倾斜式微压计u无压强差时，液面位于无压强差时，液面位于0 0 0 0up p2 2pp1 1时，液面下降时，液面下降h h2 2，斜管中上升，斜管中上升h h1 121ppp 12hhh12(sin/)kgAA微压计系数微压计系数 gh 12(sin/)gAA lkl 12(sin/)lAA 1sinh 221h
44、 AlA 122AllA 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室752.3.4 2.3.4 流体静压强的测量流体静压强的测量 液柱式测压计液柱式测压计n液柱式测压计液柱式测压计3.倾斜式微压计倾斜式微压计u测压时高压接容器，低压接斜管。测压时高压接容器，低压接斜管。u用于测量气体压强，测量精度较高。用于测量气体压强，测量精度较高。u用于测量较小压强、压强差。用于测量较小压强、压强差。u由于工作液体蒸发、斜管沾污等，需定期清污标定。由于工作液体蒸发、斜管沾污等，需定期清污标定。过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室762.3.4 2.3.4 流体静压强的测量流体静压强的测量
45、液柱式测压计液柱式测压计n液柱式测压计液柱式测压计4.补偿式微压计补偿式微压计appg h epg h 用于测量气体压强，测量精用于测量气体压强，测量精度很高，可测量很微小的压强度很高，可测量很微小的压强过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室77【例例2-12-1】如图所示，一倒置的如图所示，一倒置的U U形管，其工作液体为密度形管，其工作液体为密度2=917kg/m3的的油，下部是密度为油，下部是密度为1的水，已知的水，已知h=10cm，a=10cm，求两容器用水，求两容器用水柱高度表示的压强。柱高度表示的压强。过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室78【例例2-22-2
46、】已知活塞直径已知活塞直径d=35mm，重量，重量W=15N。油的密度。油的密度1=920kg/m3，水银的密度水银的密度2=13600kg/m3。若不计活塞的摩擦和油的泄漏，当活。若不计活塞的摩擦和油的泄漏，当活塞底面和塞底面和U U形管中水银液面的高度差形管中水银液面的高度差h=0.7m时，求时，求U U形管中两水银形管中两水银液面的高度差。液面的高度差。过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室79【例例2-32-3】如图所示，如图所示，h1=600mm，h2=250mm，h3=200mm，h4=300mm，h5=500mm，1=1000kg/m3，2=800kg/m3，3=135
47、98 kg/m3，求，求A A、B B两点的压强差。两点的压强差。过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室80【例例2-42-4】如图所示，两圆筒用管子连接，内充水银。第一个圆筒直径如图所示，两圆筒用管子连接，内充水银。第一个圆筒直径d1=45cm，活塞上受力，活塞上受力F1=3197N，密封气体的计示压强，密封气体的计示压强pe=9810Pa；第二个圆筒直径第二个圆筒直径d2=30cm，活塞上受力，活塞上受力F2=4945.5N，开口通大气。，开口通大气。若不计活塞质量，求平衡状态时两活塞的高度差若不计活塞质量，求平衡状态时两活塞的高度差h。（已知水银的。（已知水银的密度密度=136
48、00kg/m3）。）。过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室812.4 2.4 流体的相对平衡流体的相对平衡 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室822.4.1 2.4.1 水平直线等加速运动容器中液体的相对平衡水平直线等加速运动容器中液体的相对平衡1.流体静压强分布规律流体静压强分布规律0()ppaygz xyzdpf dxf dyf dz zfg yfa dpadygdz paygzC 0pp 00yz 0Cp 过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室832.4.1 2.4.1 水平直线等加速运动容器中液体的相对平衡水平直线等加速运动容器中液体的相对平衡2.等
49、压面方程等压面方程0()ppaygz 1aygzC dpadygdz 0dp 0adygdzn平面方程（斜平面）平面方程（斜平面）n不同不同C1代表不同的等压面代表不同的等压面过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室842.4.1 2.4.1 水平直线等加速运动容器中液体的相对平衡水平直线等加速运动容器中液体的相对平衡2.等压面方程等压面方程n等压面倾角等压面倾角n质量力的合力仍垂直于等压面质量力的合力仍垂直于等压面n自由液面方程自由液面方程1aygzC( /)arctn a g 00yz 0ssaygz10C过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室852.4.1 2.4.1
50、水平直线等加速运动容器中液体的相对平衡水平直线等加速运动容器中液体的相对平衡2.等压面方程等压面方程n液面下压强液面下压强1aygzC 0()paygz 0spayg zh 0spaygzgh 0()ppaygz 0pgh 水平直线等加速运动容器中液体相对平衡时，液水平直线等加速运动容器中液体相对平衡时，液体内任一点的静压强仍然是液面上的压强体内任一点的静压强仍然是液面上的压强p0与淹深为与淹深为h密度为密度为的液体柱产生的压强的液体柱产生的压强gh之和之和过程装备与控制工程教研室过程装备与控制工程教研室862.4.1 2.4.1 水平直线等加速运动容器中液体的相对平衡水平直线等加速运动容器中
