ศึ�กษาคุ�ณสมบั�ติ�ของของไหล คุวามหนื�ด การสมด�ลของของไหลที่��อยู่� นื��ง การหาแรงกระที่#าก�บัว�ติถุ�ที่��จม แรงพยู่�ง และแรงลอยู่ติ�ว สมการโมเมนืติ�มและ พล�งงานื สมการการไหลติ อเนื��อง สมการการไหลสม#�าเสมอ การไหลในืที่ อ การไหลในืที่ อโคุ*ง การว�ดการไหล

คุ#าอธิ�บัายู่รายู่ว�ชา

3. เพ��อให*ม�เจติคุติ�ที่��ด�ในืการส�บัเสาะหาคุวามร� * และใช*เหติ�ผลของกลศึาสติร.ในืการ แก*ปั0ญหาเก��ยู่วก�บัของไหล ม�คุวามติระหนื�ก ถุ�งปัระส�ที่ธิ�ภาพในืการใช*พล�งงานื

จ�ดปัระสงคุ.รายู่ว�ชา1 .เพ��อให*เข*าใจหล�กสถุ�ติศึาสติร.และหล�กของ

พล�งงานืของไหล2. เพ��อให*สามารถุปัระยู่�กติ.ใช*หล�กของพล�งงานื ของไหลในืงานือาช�พ

1 .เข*าใจหล�กสถุ�ติศึาสติร.ของไหลและ การเคุล��อนืที่��ของของไหล

2 . คุ#านืวณเก��ยู่วก�บัสถุ�ติศึาสติร.ของไหล3. คุ#านืวณเก��ยู่วก�บัแรงและพล�งงานืการไหล โดยู่ใช*สมการการไหล4. คุ#านืวณปัร�มาณและอ�ติราการไหลในืที่ อติรง

ที่ อโคุ*ง และรอยู่ติ อ

มาติรฐานืรายู่ว�ชา

หลั�กการเบื้องต้�นของหลั�กการเบื้องต้�นของกลัศาสต้ร�ของไหลักลัศาสต้ร�ของไหลัระบื้บื้หน�วยการว�ดระบื้บื้หน�วยการว�ด

คุ�ณสมบื้�ต้�พื้นฐานของคุ�ณสมบื้�ต้�พื้นฐานของกลัศาสต้ร�ของไหลักลัศาสต้ร�ของไหลั

11

22

33

ว�ติถุ�ปัระสงคุ.ว�ติถุ�ปัระสงคุ.

1. 1. บัอกหล�กการเบั�4องติ*นืของบัอกหล�กการเบั�4องติ*นืของกลศึาสติร.ของไหลได*กลศึาสติร.ของไหลได* 2 2 อธิ�บัายู่ระบับัหนื วยู่การว�ดได*อธิ�บัายู่ระบับัหนื วยู่การว�ดได*

3 . 3 . อธิ�บัายู่คุ�ณสมบั�ติ�พ�4นืฐานืที่��อธิ�บัายู่คุ�ณสมบั�ติ�พ�4นืฐานืที่��เก��ยู่วข*อง เก��ยู่วข*อง ก�บักลศึาสติร.ของไหลได*ก�บักลศึาสติร.ของไหลได*

1. คุวามหมายู่ของกลศึาสติร.ของไหล 2. ล�กษณะงานืที่��เก��ยู่วข*องก�บักลศึาสติร.ของไหล 3. สมการพ�4นืฐานืที่างกลศึาสติร.ของไหล

4. ล�กษณะการพ�จารณาแบับัอยู่ างการไหล

ห�วเร��องห�วเร��อง

คุวามหมายู่ของกลศึาสติร.ของไหลคุวามหมายู่ของกลศึาสติร.ของไหล

ของไหลคุ�อสสารที่��สามารถุเปัล��ยู่นืแปัลงร�ปัร างได*อยู่ างติ อเนื��องก�นืไปัภายู่ใติ*คุวามเคุ*นืเฉื�อนืหนื��งๆ ที่�4งนื�4ไม ว าคุวามเคุ*นืเฉื�อนืนื�4นืจะม�คุ ามากหร�อนื*อยู่เที่ าใดก7ติาม

ล�กษณะงานืที่��เก��ยู่วข*องก�บักลศึาสติร.ของไหลล�กษณะงานืที่��เก��ยู่วข*องก�บักลศึาสติร.ของไหล

กฎการอนื�ร�กษ.กฎการอนื�ร�กษ.มวลมวล

กฎการกฎการเคุล��อนืที่��ข*อที่��เคุล��อนืที่��ข*อที่��สองของนื�วสองของนื�ว

ติ�นืติ�นื

กฎของกฎของโมเมนืติ�มโมเมนืติ�ม

กฎข*อที่��หนื��งกฎข*อที่��หนื��งของของอ�ณหอ�ณห

พลศึาสติร.พลศึาสติร.

กฎข*อที่��สองกฎข*อที่��สองของของอ�ณหอ�ณห

พลศึาสติร.พลศึาสติร.

สมการพ�4นืฐานื สมการพ�4นืฐานื (Basic (Basic equations) equations)

แบับัอยู่ างของการแบับัอยู่ างของการไหลไหล

ใช*เวลาใช*เวลาพ�จารณาพ�จารณา

การไหลแบับัคุงติ�ว ( Steady flow )การไหลแบับัไม คุงติ�ว (Unsteady flow)

ใช*คุวามเร7วพ�จารณา

การไหลแบับัสม#�าเสมอ (Uniform flow)

การไหลแบับัไม สม#�าเสมอ ( Nonuniform flow )

แบื้บื้อย�างของการแบื้บื้อย�างของการไหลัไหลั

ใช*เส*นืสายู่ใช*เส*นืสายู่ธิารธิาร

พ�จารณาพ�จารณา

การไหลแบับัราบัเร�ยู่บัการไหลแบับัราบัเร�ยู่บั (Laminar flow)(Laminar flow)การไหลแบับัปั0� นืปั9วนืการไหลแบับัปั0� นืปั9วนื

(Turbulent flow) (Turbulent flow)

ใช*คุวามใช*คุวามหนื�ดหนื�ด

พ�จารณาพ�จารณา

การไหลโดยู่ของไหลอ�ดมคุติ�การไหลโดยู่ของไหลอ�ดมคุติ� (Ideal fluid flow) (Ideal fluid flow)

การไหลโดยู่ของไหลจร�งการไหลโดยู่ของไหลจร�ง (Real fluid flow)(Real fluid flow)

แบื้บื้อย�างของการแบื้บื้อย�างของการไหลัไหลั

ใช*คุวามหนืาแนื นืพ�จารณา

การไหลแบับัยู่�บัติ�วไม ได* (Incompressible flow )

การไหลแบับัยู่�บัติ�วได* (Compressible flow)

ใช*ผลการหม�นื

พ�จารณา

การไหลแบับัหม�นืติ�ว (Rotational flow)

การไหลแบับัไม หม�นืติ�ว (Irotational flow)

นื�ยู่ามที่างของไหลนื�ยู่ามที่างของไหลคุวามหนืาแนื นื (density) (rho)

คุวามหนืาแนื นื หนื วยู่ที่��ใช* kg/m3

m

V

m = m = มวลของของไหล มวลของของไหล kgkg

V = V = ปัร�มาติรของของไหล ปัร�มาติรของของไหล mm33

““จ#านืวนืมวลติ อหนื��งหนื วยู่ปัร�มาติรจ#านืวนืมวลติ อหนื��งหนื วยู่ปัร�มาติร””

นื�ยู่ามที่างของไหลนื�ยู่ามที่างของไหลนื#4าหนื�กจ#าเพาะ (specific weight)

(gamma)

““แรงที่��เก�ดจากการด�งด�ดของโลกที่��กระที่#าติ อของไหลหนื��งหนื วยู่แรงที่��เก�ดจากการด�งด�ดของโลกที่��กระที่#าติ อของไหลหนื��งหนื วยู่””

นื#4าหนื�กจ#าเพาะ N/m3

.g

g = g = อ�ติราเร งเนื��องจากแรงด�งด�ดของโลก อ�ติราเร งเนื��องจากแรงด�งด�ดของโลก = 9.81 m/s= 9.81 m/s22

นื�ยู่ามที่างของไหลนื�ยู่ามที่างของไหลปัร�มาติรจ#าเพาะ ปัร�มาติรจ#าเพาะ ((specific specific

volume) Vvolume) VSS

““ปัร�มาติรของของไหลติ อหนื��งหนื วยู่มวลปัร�มาติรของของไหลติ อหนื��งหนื วยู่มวล””

ปัร�มาติรจ#าเพาะ VS = หนื วยู่ m3/kg

1

ส วนืกล�บัก�บัส วนืกล�บัก�บัคุวามหนืาคุวามหนืา

แนื นืแนื นื

นื�ยู่ามที่างของไหลนื�ยู่ามที่างของไหล

คุวามถุ วงจ#าเพาะ (specific gravity) S ““อ�ติราส วนืของคุวามหนืาแนื นืของของเหลวติ ออ�ติราส วนืของคุวามหนืาแนื นืของของเหลวติ อคุวามหนืาแนื นืของนื#4าที่��อ�ณหภ�ม�มาติรฐานื คุวามหนืาแนื นืของนื#4าที่��อ�ณหภ�ม�มาติรฐานื = = 1000 kg/m 1000 kg/m33 “ “

คุวามถุ วงจ#าเพาะไม ม�หนื วยู่คุวามถุ วงจ#าเพาะไม ม�หนื วยู่

คุวามถุ วงจ#าเพาะ S = = w

w

นื�ยู่ามที่างของไหลนื�ยู่ามที่างของไหลสมการสถุานืะของก:าซสมการสถุานืะของก:าซ EQUATION OF STATE FOR GASESEQUATION OF STATE FOR GASES

P RT

p = คุวามด�นืส�มบั�รณ. (absolute pressure) N/m2

= คุวามหนืาแนื นืของก:าซ kg/m3

R = คุ าคุงที่��ของแก:ส ส#าหร�บัอากาศึ = 0.287 kJ/kg.K T = อ�ณหภ�ม�ส�มบั�รณ. K

แนืวปั0ญหาโจที่ยู่.แนืวปั0ญหาโจที่ยู่.

แนืวปั0ญหาโจที่ยู่.แนืวปั0ญหาโจที่ยู่. ## สารม�คุวามหนืาแนื นื สารม�คุวามหนืาแนื นื 2900 2900

kg/mkg/m33 จงหา คุวามถุ วงจ#าเพาะจงหา คุวามถุ วงจ#าเพาะ,,ปัร�มาติรจ#าเพาะปัร�มาติรจ#าเพาะและนื#4าหนื�กจ#าเพาะและนื#4าหนื�กจ#าเพาะ

คุวามถุ วงจะเพาะ S = = = 2.9 w

2900

1000

ปัร�มาติรจะเพาะ V = == 344.82×10-6 m3/kg1

1

2900

gนื#4าหนื�กจ#าเพาะ = = 2900*9.81= 284.49×102 N/m3

แนืวปั0ญหาโจที่ยู่.แนืวปั0ญหาโจที่ยู่. &&&บัอลล�นืที่รงกลมขนืาด บัอลล�นืที่รงกลมขนืาด 25 25 mm บัรรจ�ไฮโดรเจนื ที่��คุวามส�ง บัรรจ�ไฮโดรเจนื ที่��คุวามส�ง 40 40 kmkm ม�คุวามม�คุวามด�นืส�มบั�รณ. ด�นืส�มบั�รณ. 1 1 kPakPa ม�อ�ณหภ�ม� ม�อ�ณหภ�ม� - 30- 30 CC จงคุ#านืวณหาปัร�มาติรของไฮโดรเจนืในืจงคุ#านืวณหาปัร�มาติรของไฮโดรเจนืในืบัอลล�นืขณะอยู่� บันืพ�4นืด�นื ซ��งม�คุวามด�นื บัอลล�นืขณะอยู่� บันืพ�4นืด�นื ซ��งม�คุวามด�นื

1013 1013 kPakPa อ�ณหภ�ม� อ�ณหภ�ม� 10 10 CC

หาปัร�มาติรก:าซไฮโดรเจนืที่��คุวามส�ง 40 km

3

6

1d

3 3 32

1 1.25 8181.230

6 6V d m

แนืวปั0ญหาโจที่ยู่.แนืวปั0ญหาโจที่ยู่.

V1 = 97.380 m3

ด�งนื�4นืปัร�มาติรของก:าซไฮโดรเจนืที่��พ�4นืด�นื = 97.380 m3

กฎของก:าซกฎของก:าซ

1

11

T

VP

2

22

T

VP=

20273

*33.101 1

VE

30273

23.8181*31

E=

แนืวปั0ญหาโจที่ยู่.แนืวปั0ญหาโจที่ยู่.

อากาศึม�คุวามด�นื 170 kPa อ�ณหภ�ม� 75 C จงคุ#านืวณหาคุวามหนืาแนื นื

P RT

170E3 = *287*(273+75)

= 1.70 kg/m3

คุวามหนืาแนื นืของอากาศึ = 1.70 kg/m3

นื#4าม�นืชนื�ดหนื��ง ม�มวล 5200, kg ม�ปัร�มาติร 7 .8 m3 จงหา คุวามหนืาแนื นื,นื#4าหนื�กจ#าเพาะ และ คุวามถุ วงจ#าเพาะก. คุวามหนืาแนื นืจากสมการ

m

V

5,200

7.8

= 666.67 kg/m3

ข. นื#4าหนื�กจ#าเพาะจากสมการ

g 666.67 9.81 6540.0327 N/m3

6.54 kN/m3

คุ. คุวามถุ วงจ#าเพาะจากสมการ

w

S

6.54

9.81S

0.6667S

สารชนื�ดหนื��งม�คุวามหนืาแนื นื 2940 kg/m3 จงหา

คุวามถุ วงจ#าเพาะ,ปัร�มาติรจ#าเพาะ และ นื#4าหนื�กจ#าเพาะคุวามถุ วงจ#าเพาะ จากสมการ

w

S

2,940

1,000S

2.94S

ปัร�มาติรจ#าเพาะจากสมการ

1V

1

2.94V

30.340 10V m3/kg

นื#4าหนื�กจ#าเพาะจากสมการ

g 2940 9.81

28.84 kN/m3

อยู่ าล�มติรวจอยู่ าล�มติรวจสอบัหนื วยู่สอบัหนื วยู่ก อนืติอบัก อนืติอบั

จงหาคุวามหนืาแนื นื เม��อ อากาศึม�คุวามด�นื 1.4 bar และ ม�อ�ณหภ�ม� 40 C อากาศึม�คุ าคุงที่�� 0287. kJ/kg.K

จากสมการP RT

2 21.4 10 /P kN m

0.287.

kJR

kg K

40 273T K

แที่นืคุ า

P

RT ปัร�บัสมการใหม

21.4 10

0.287 313

31.558 /kg m