化工原理管内流体流动现象.pptVIP

南京理工大学化工学院化学工程系南京理工大学化工学院化学工程系第1页，共32页，星期日，2025年，2月5日 1.3管内流体流动现象 1.3.1流体的粘度1.3.2流体的流动型态1.3.3流体在圆管内的速度分布1.3.4流体流动边界层第2页，共32页，星期日，2025年，2月5日1.3.1流体的粘度一、牛顿粘性定律或式中：F——内摩擦力，N；τ——剪应力，Pa；——法向速度梯度，1/s；μ——比例系数，称为流体的粘度，Pa·s。Fuu＋dudy第3页，共32页，星期日，2025年，2月5日牛顿型流体：剪应力与速度梯度的关系符合牛顿

粘性定律的流体；非牛顿型流体：不符合牛顿粘性定律的流体。第4页，共32页，星期日，2025年，2月5日二、流体的粘度（动力粘度）1.粘度的物理意义流体流动时在与流动方向垂直的方向上产生单位速度梯度所需的剪应力。粘度的物理本质：分子间动量传递。

分子间作用力和分子碰撞。第5页，共32页，星期日，2025年，2月5日液体:T↑→?↓气体:一般T↑→?↑超高压p↑→?↑第6页，共32页，星期日，2025年，2月5日2.粘度的单位SI制：Pa·s或kg/(m·s)物理制：cP(厘泊）换算关系1cP＝10-3Pa·s第7页，共32页，星期日，2025年，2月5日3.运动粘度粘度μ与密度ρ的之比。m2/s第8页，共32页，星期日，2025年，2月5日一、雷诺实验1.3.2流体的流动型态第9页，共32页，星期日，2025年，2月5日层流（或滞流）：流体质点仅沿着与管轴平行的方向作直线运动，质点无径向脉动，质点之间互不混合；湍流（或紊流）：流体质点除了沿管轴方向向前流动外，还有径向脉动，各质点的速度在大小和方向上都随时变化，质点互相碰撞和混合。第10页，共32页，星期日，2025年，2月5日二、流型判据——雷诺准数无因次数群（1）第11页，共32页，星期日，2025年，2月5日1.判断流型Re≤2000时，流动为层流，此区称为层流区；Re≥4000时，一般出现湍流，此区称为湍流区；2000Re4000时，流动可能是层流，也可能是湍流，该区称为不稳定的过渡区。第12页，共32页，星期日，2025年，2月5日2.物理意义反映了流体流动中惯性力与粘性力的对比关系，标志着流体流动的湍动程度。第13页，共32页，星期日，2025年，2月5日一、层流时的速度分布1.3.3流体在圆管内的速度分布速度分布：流体在管内流动时,管截面上质点的速度随半径的变化关系。第14页，共32页，星期日，2025年，2月5日由压力差产生的推力流体层间内摩擦力第15页，共32页，星期日，2025年，2月5日匀速运动物体受的合力为零：第16页，共32页，星期日，2025年，2月5日管壁处r＝R时，u＝0，可得速度分布方程（2）第17页，共32页，星期日，2025年，2月5日1.管中心流速为最大，即r＝0时，u＝umax2.流体在圆形直管内层流流动时，其速度呈抛物面分布。第18页，共32页，星期日，2025年，2月5日管截面上的平均速度:层流流动平均速度为管中心最大速度的1/2。第19页，共32页，星期日，2025年，2月5日（3）哈根－泊谡叶方程第20页，共32页，星期日，2025年，2月5日二、湍流时的速度分布剪应力：e为湍流粘度，与流体的流动状况有关。湍流速度分布的经验式：第21页，共32页，星期日，2025年，2月5日一、边界层的形成与发展流动边界层：存在着较大速度梯度的流体层区域，即流速降为主体流速的99％以内的区域。边界层厚度：边界层外缘与壁面间的垂直距离。1.3.4流体流动边界层第22页，共32页，星期日，2025年，2月5日流体在平板上流动时的边界层：第23页，共32页，星期日，2025年，2月5日南京理工大学化工学院化学工程系南京理工大学化工学院化学工程系