浙大化工原理第二章-传递过程基本方程-少-2012.pptx

第二章;在直角坐标系中，场内的函数可分析地表为 ;如果同一时刻场内各点的函数值相等，则称此常为均匀场，反之称为非均匀场。;2.1.2 梯度;2.1.2 梯度;例：函数 ux＝ux(y)，等值面为垂直于y轴的平面;【例2.1】已知速度分布u=2xi-0.2xytj+2zk，求空间坐标点（1,2,1）处t＝2s时的速度分量及速度分量的梯度。;流线：某时刻流场中的一条空间曲线，该线上任意点的切线方向与此时刻位于该点处流体质点的速度方向重合。由于同一时刻同一点处的流体质点只能有一个速度，因此流线不会相交。;2.1.4 流体运动的描述方法;以流动的空间为观察对象，观察不同时刻各空间点上流体质点的运动参数，将各时刻的情况汇总可描述整个流动。;;对质点的其它物理量A也可进行上述运算;2.1.5 控制体与控制面;控制体的大小;常用的坐标系中微元控制体的取法;;;p.114-115 2.1，2.2;2.2 质量守恒与连续性方程 ;对所有组分求和有;以断面1-1、2-2及该管段内侧壁面围成的固定空间为控制体，对其进行质量衡算有，;密度为920kg/m3、粘度为3.5cP的某油料，稳定流经一大小管组成的串联管路。大小管尺寸分别为φ38×2.5mm和φ25×2.5mm。已知油料在大管中的流速为0.8m/s，试分别求该油料在大管和小管中的体积流量、质量流量及质量流速。;【例2.4】;p.114-115 2.10;;衡算体系：单组分流体（水）或组成均匀的多组分混合物（空气），u(x,y,z,t)，? (x,y,z,t)，?u(x,y,z,t);——连续性方程 代表空间任意点处由流体质量通量 ?u 的空间变化率引起该点处流体密度随时间的变化率。;流体密度的随体导数;稳态情况下：;直角坐标系 (x, y, z);某平面流场的速度分布为：ux=2x+yt，uy=-2y，问该流体可压缩否？;2.3.1 动量守恒定律 ;2.3.2 流体运动微分方程 ;2.3.2 流体运动微分方程 ;;2.3.2 流体运动微分方程 ;2.3.2 流体运动微分方程 ;2.3.2 流体运动微分方程 ;牛顿流体在三维情况下的粘性应力-形变速率关系： ;对密度和粘度均为常数的牛顿流体作层流运动;柱坐标形式;对理想流体， ? = 0，上式进一步简化为：;层流流动;运动微分方程;运动微分方程简化为;圆管内不可压缩牛顿流体层流时速度分布呈抛物线！ 最大速度在管中心（r = 0）处 ;流体平均速度;湍流速度分布难于象层流一样解析表达，通过实验研究，发现了如下的1/n次方规律;式中 n 的取值范围与 Re 有关 4×104 Re 1.1×105 n = 6 1.1×105 Re 3.2×106 n = 7 Re 3.2×106 n = 10 在上述 Re 范围内;作业：;不可压缩理想流体：? = constant，? = 0;限定条件;运动微分方程简化为;;2.3.4 流体机械能守恒与柏努利方程;【例】虹吸 ;【例】压力射流 ;【例2-4】 ;【例2-4】 ;【例2-4】 ;作业：;根据引起阻力损失的外部条件的不同，可将阻力损失划分为两类： 直管阻力损失：流体流经直管时造成的机械能损失。 局部阻力损失：流经管件、阀件时造成的机械能损失。 ;直管阻力损失与压力降;摩擦因子与直管阻力损失计算式;摩擦因子：流体在壁面处的剪应力与管内单位体积流体的平均动能之比。;2.3.5 直管阻力损失与摩擦因子 ;层流时的摩擦系数;湍流时由于情况复杂，不能得到理论解;直管阻力损失的影响因素 ;将式中各物理量的因次用基本因次表达，根据因次分析法的原则，等号两端的因次相同。 ;本问题全部物理量涉及三个基本因次[M]、[T]、[L];经变量组合和无因次化后，自变量数目由6个减少为3个，从而实验工作量大大减少。;根据实验结果，直管层流摩擦阻力损失与管长成正比，指数 b = 1;摩擦系数图（穆迪（Moody）图）：以 Re 和 ? / d 为参数，在双对数坐标中标绘测定的摩擦系数? 值;层流（滞流）区（Re≤2000） 摩擦系数 ? 与相对粗糙度无关，与 Re 数的关系符合解析结果 ;对光滑管，在 Re = 3000 ~ 100000 范围;【例2-6】 ;【例2-6】 ;【例2-6】 ;作业;2.4 热量传递概论与能量方程;2.4 热量传递概论与能量方程;对流传热;2.4.2 能量微分方程;单位质量流体“携带”的能量为 ;扩散进入控制体的净热量流率为： ;对 y、z 两个方向上控制体与外界进行的能量、热量和功的交换速率“清单”，可以完全对称地列出。 ;将 x、y、z 三个方向的所有项目代入能量