材料冶金与传输原理课件 .pptVIP

系统：一些具有特性固定不变的物质集合。（拉格朗日观点） 或者：系统是指一群确定的流体质点，在运动过程中系统的形状、体积（可压缩流体）、表面积等可以不断改变，但始终包含这些确定的流体质点。 3.5 系统及控制体 控制体： 由于流体与固体不同，具有易变性，因此“系统分析法”不便使用。 流场中认为选定的具有确定位置和体积形状的流场空间几何区称为控制体（CV），控制体的表面称为控制面。 第4章 质量守恒-控制体法 §4-1 积分关系式 §4-2 积分式的特殊形式 4.1 积分关系式 质量守恒定律表明：质量既不能产生也不会消失。 对控制体而言，质量守恒定律可简述为： 流出控制体的质量速率 — 流入控制体的质量速率 流出控制体的质量速率 + = 0 流体通过微元面dA的质量流量 （质量速率）： Θ是速度矢量 与dA向外画的 单位法线矢量 之间的夹角。 表示矢量 与矢量 的点积。 表示流体微元dA单位面积的质量流量，称为质量通量 把这个量对整个控制表面（control surface）进行积分，则 得到 表示控制体净输出的质量流量；通过控制表面向外的净质量 流量 控制体内的质量积聚率（变化率）可表示为 质量守恒定律： 一般表示： 表明：通过控制面净流出的质量流量等于控制体内流体 质量随时间的减少率。 4.2 积分式的特殊形式 1.定常（稳态）流动 沿流管的定常（稳态）流动 标量式： 积分得： 4.2 积分式的特殊形式 最早是由达.芬奇发现并提出的。 2.不可压缩定常流动 对于不可压缩流体的稳态流动，输入与输出控制体的体积流量相等。 4.2 积分式的特殊形式 【例2】圆管层流的最大速度 不可压缩流体在半径为R的圆管内作层流流动。已知进口截面1-1上，速度v1均匀分布；截面2-2上，速度v2的分布为： vmax为截面2-2上的最大速度。试确定vmax与v1之间关系. 4.2 积分式的特殊形式 【例3】图示储罐，原装1000kg，含盐10%（质量分数）的盐水，然后将含盐20%（质量分数）的盐水以20kg/min的流量注入储罐，并搅匀。出口处盐水以10kg/min的流量流出。求任意时刻t储罐中所含盐量（S），并计算当储罐中盐含量是200kg时所需的时间？ 材料冶金传输原理 河北工程大学装备制造学院 绪论 一、课程的性质和目的 ??? 本课程是金属材料工程专业本科生的专业基础课程，它涵盖了 “流体力学”、“传热学”及“传质学”课程的内容。本课程的任务是系统而全面地从动量、热量及质量传输观点，阐述了流体流动过程以及传热传质过程的基本理论，及其在冶金工程中的主要应用。要求学生要掌握上述三个传输过程的基本概念、基本原理和基本计算方法。以便为学习后续专业课程奠定必要的基础。 　　　§1 课程简介 　　　§2　“三传”的内在联系和类似规律 性质 本课程为一门专业技术基础课，属于工程 基础理论课程，是专业主干课，必修课。 研究 对象 动量传输　　 热量传输 质量传输 源于流体力学 源于传热学 源于传质学 基础 课程 高等数学 物理化学 §1 课程简介 理论力学 什么是传输过程？ 物理量从非平衡状态朝平衡状态转变的过程。具有强度性质的物理量（如温度、组分浓度等）在系统内不均匀时就会发生物理量的传输。 动 量 传 输：在垂直于流体实际流动的方向上，动量 由高速度区向低速度区的转移； 热 量 传 输：热量由高温度区向低温度区的转移； 质 量 传 输：物系中一个或几个组分由高浓度区向低 浓度区的转移； 产生原因：三者都是由于系统内部存在速度、温度和浓度梯度的缘故。 §2　“三传”的内在联系和类似规律 ①“三传”具有共同的物理本质——都是物理过程。 ②“三传”具有类似的表述方程和定律。 ③在实际冶金传输过程中往往包括有两种或两种以上传输现象，它们同时存在，又相互影响。 为什么把“三传”放在一起讲？ “三传”的类似性 传递的方式 分子扩散传递 湍流传递 流场中速度分布不均的时候 产生了切应力； 温度分布不均的时候 产生了热传导； 在多组分的混合流中，某组分 的浓度分布不均的时候 产生了质量的传输； 旋涡混合造成的流体微团的宏观 运动引起。 第1章 概念和定义 §1-1 流体和连续介质 §1-2 流体的性质 §1-3 流体性质逐点变化 §1-4 单位 19世纪前，流体力学的研究分为两个分支： 一是理论分析方法：研究流体运动时不考虑黏性，运用数学工具分析流体的运动规律。 另一个是实验方法：不用数学理论而完全建立在实验基础上对流体运动进行研究，解决了技术发展中许多重要问题，但其结果常受实验条件限制。 这两个分支的研究方法完