工科—化工原理(第一章—流体流动)精品.pptVIP

* 2.分类: 原则:按τ= f(μ; dv/d y)的关系式的形式分 类型:塑型流体;假塑型流体;膨胀型流体 （1）.塑型流体: 定义:若流体剪切力满足τ= τ0 +μ dv/dy ,则为塑型流体 图示: 常见塑性流体:泥浆,煤浆等 （2）.假塑型流体 定义:若流体剪切力满足τ= μ (dv/d y)n ，(n1) 图示 常见假塑型流体；油漆,润滑脂等 （3）.膨胀型流体 定义:若流体剪应力满足τ= μ(dv/dy)n (n1)则为膨胀型流体， 图示 常见膨胀型流体:沙浆等 三.流动类型与雷诺准数 1.类型 分类原则:按流体流动主体形态分 （1）滞流(层流):流体内各质点作层状位移,质点间无径向位移(一部分) （2）过渡流:流体主体各质点在径向有一定位移,层状不明显(两部分) （3）湍流：流体主体质点在径向位移很大,无明显层存在(三部分) 2.如何判断流体的流动类型-------实验总结 雷诺准数 （1）影响因素 ：流动类型=f(v,d, μ ,ρ) （2）.各因素的关系 Re=(dv ρ)/ μ 其中d----圆管直径 理解A. Re为无因次准数(数群) B.若为非圆管, d用当量直径代替 当量直径de=4流道的截面积/润湿周边 例1:求:内径为d的圆管的当量直径 例2:求长为a宽为b的矩形的当量直径 例3:求流体在环形通道内流动时的当量直径(已知:内环外半径为R1，外环内半径为R2) （3）.如何用Re判断流体的流动类型 实验证明: Re2000 为滞流; Re4000为湍流 2000 Re4000为过渡流 （4）.说明 A.Re除用于判断流动类型外,在传热和传质中常用 B.实际生产中,为强化各种操作,常采用湍流 四.边界层的概念 1.为何引入边界层? 2.何为边界层:有速度梯度存在的流体层为--- 3.不同流动类型的边界层: 层流:整个流体为边界层 其中:v均=0.5vmax 过渡流:整个流体为边界层 湍流:小部分为边界层 其中v均=0.8 vmax 4.几点说明: (1)边界层是流体进入管道后逐渐形成的 (2)稳定段长度:流体流入管道后,形成边界层前流经的距离 距离=f(Re,管道形状及光滑度） (3)边界层厚度:一般为0.1mm (4)边界层分离现象: 原因:方向改变 过程: 结果:增大流动阻力 例:200C水以8m3/h的流量流过套管间的环形通道,外套管为2.5〞管,内管为1.5 〞管,判别水在环形管中的流动类型 已知: 2.5〞管为φ75.5x3.75; 1.5 〞管为φ48x3.5; μ=1.005x10-3Pa·s 解：流动类型由Re确定 Re=(dv ρ)/ μ 因为非圆管,则需求de 则Re= (de v ρ)μ=(0.02x1.22x1000)/(1.005x10 - 3) =2.24x104 4000 故为湍流 作业：习题P75：14 第五节 流体在管内的流动阻力 本节重点：沿程阻力与局部阻力的计算 本节难点：沿程阻力计算公式的推导 前言:1.为何求流体流动的阻力 2.阻力产生的原因:有粘度且运动 3.影响阻力的因素:多 如何定? 4.阻力的类型: (1)直管(沿程)阻力:滞流和湍流 (2)局部阻力 一.流体在直管中的流动阻力 1.实验现象分析: 为何出现h? 据伯努力方程: Z1+[P1/(ρg)]+v12/(2g)+He=Z2+[P2/(ρg)]+v22/(2g)+Hf 因 Z1 = Z2 v1 = v2 He =0 则P1/(ρg)= P2/(ρg)+Hf Hf=(P1 - P2)/ (ρg)=△P/ (ρg) 即流体流动时内摩擦力消耗的能量由△P/ (ρg)来表示------压头损失 如何求：第一步：找Hf与τ的关系（但τ不易求故） 第二步：引入阻力系数代替τ 第三步：用因次分析法求阻力系数 2.压头损失与剪应力（粘度）的关系 设流体与管壁接触处的剪应力为τ 在管中流动的长度为L，管内径为d 则流体流经L长时的总摩擦力= τ S= τпdL 流体克服摩擦所做的功W=FL= τпdL2 （即损失的能量） 则单位重量流体流动时克服剪应力消耗的能量（压头损失）为 Hf=W/（mg)=τ п dL2/【(п /4)d2L ρg】 =4(L/d)(τ/ ρg）----------（1） 因τ难测定所以因入 3.沿程阻力系数 （