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流体力学基本知识 

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T--气体的热力学温度(K); R--气体常数 J/(kg?K),

在标准状态下的空气R=8314/M=8314/29=287 J/(kg?K),M--气体的分子量。

空气的气体常数R=287J/kg*K。当气体在压强很高,温度很低的状态下,或接近于液体时就不能当做完全气体看待,上式不适用。 理想气体状态方程

理想气体指一种假想的气体,它的质点是不占有容积的质点;分子之间没有内聚力。虽然自然界中不存在真正的理想气体,但是为了研究流体的客观规律,从复杂的现象中抓住主要环节而忽略某些枝节,在工程应用所要求的精度内,使问题合理化,不至于引起太大的误差。就此意义来讲,引出理想气体的概念是十分重要的。

在研究通风除尘与气力输送时,完全可以引用理想气体的定律。

空气在压力或温度变化时能改变自身的体积,具有显著的压缩性和膨胀性,因此,当温度或压力变化时,气体的密度也随之变化。它们之间的关系,服从于理想气体状态方程。即: Pυ=RT 或:P/ρ=RT 式中:

P——绝对压力(牛顿/米); υ——比容(米/牛顿); T——热力温度(K—开尔文); T=T0+tC,T0=273K;

R——气体常数(牛2米/千克2开),对于空气R=287牛2米/千克2开。

0

2

2

mRT?nRT理想气体状态方程(函数关系式):PV? M式中:M--摩尔质量、n--气体的物质的量,单位mol;

R--气体常量,单位J/(kg?K), P--气体压强Pa,

V--气体体积,式中表示m千克气体的体积, T--体系温度(绝对温度),单位K。

理想气体在状态变化时三个基本状态参数:绝对压强p、比体积v及绝对温度T之间的关系式,即理想气体的状态方程式:(当摩尔质量、气体质量为1Kg理想状态时)也称为克拉贝龙方程式:

pv?RT (2-1)

式中:v--气体的比体积

从式(2-1)中,描述气体状态的三个基本参数p、v、T中,只有两个是独立的,只有给定三个基本状态参数中的任意二个,气体状态就被确定了,若气体质量为m千克,将式(2-1)两边各乘以m,则得m千克理想气体的状态方程式:

mpv?mRT

pV?mRT (2-2)

式中:V--表示m Kg气体的体积,

对于混合理想气体,其压强p是各组成部分的分压强p1、 p2、??之和,

故:pV=( p1+ p2+??)V=(n1+n2+??)RT, 式中:n1、n2、??是各组成部分的物质的量。

以上两式是理想气体和混合理想气体的状态方程,可由理想气体严格遵循的气体实验定律得出,也可根据理想气体的微观模型,由气体动理论导出。在压强为几个大气压以下时,各种实际气体近似遵循理想气体

状态方程,压强越低,符合越好,在压强趋于零的极限下,严格遵循。

在摩尔表示的状态方程中,R为比例常数,对任意理想气体而言,R是一定的,约为8.31441±0.00026J/(mol2K)。

如果采用质量表示状态方程,pV=mrT,此时r是和气体种类有关系的,r=R/M,M为此气体的平均摩尔质量

用密度表示该关系:pM=ρRT(M为摩尔质量,ρ为密度)。

对于各种气体,R值都等于8.314510 J/(mol?K)。它与气体的性质和状态无关,故称R为通用气体常数。 根据以上理想气体状态方程,当温度T不变(为恒温过程)时,则T=C(不变的常数),即:RT=C(不变的常数)。根据热力学状态方程??RT得出:??C(不变的常数)。因此,理想气体状态方程变为:

ppp1?1?p2?2 (1-11)

式中:下角标‘1’表示初始状态,‘2’表示终了状态。

式(1-11)中,在压过程中,初始状态和终了状态均可求解,从而得出气体压缩后的参数。

当压强p不变(为恒压过程)时,则p?C(不变的常数),则??C(不变的常数)。因此, 理想气体状态方程变为:

p?V?C(常数)

?1V1??2V2 (1-12)

式中:下角标‘1’表示初始状态,‘2’表示终了状态。

式(1-12)中,在压过程中,初始状态和终了状态均可求解,从而得出气体热膨胀后的参数。

注:由于液体没有线膨胀系数和体膨胀系数,所以一般用体膨胀系数来表示!常用的液体体膨胀系数如下: 最大的是苯1.24*e-3 汽油9.6*e-4 酒精1.12*e-3 水 2.07*e-4 甲醇1.24*e-3 几种常见的工作液体的膨胀系数及测量范围(0,100℃之间的平均值工作液体 膨胀系数α)如下:

水银 1.81310-4,二甲苯 12.3310-4,醚 16.2310-4,甘油 5.34310-4,水 2.07310-4,乙醇 11.1310-4,甲醇 14.3310-4 更加具体的数据你可以查询《化学手册》或者《化工手册》

气体常数和摩尔气体常数

克拉贝龙方程式中的比例系数气体常数Rg,与气体的状态无关,仅决定于气体的性质。几种常见气体的气体常数,见下表2-1。

流体力学基本知识 

T--气体的热力学温度(K);R--气体常数J/(kg?K),在标准状态下的空气R=8314/M=8314/29=287J/(kg?K),M--气体的分子量。空气的气体常数R=287J/kg*K。当气体在压强很高,温度很低的状态下,或接近于液体时就不能当做完全气体看待,上式不适用。理想气体状态方程理想气体指一种假想的气体
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