化工原理课件流体.pptVIP

1.3.2流量与平均流速（p21)一、流量体积流量qV:m3/s，m3/h单位时间内流经管道任一截面的流体体积。质量流量qm：kg/s，kg/h单位时间内流经管道任一截面的流体质量。二、流速u：单位时间内流体流过的距离，m/s点速：urdurrumaxu平均流速u:单位时间单位面积上所流过的流体体积量。**第30页，共84页，星期日，2025年，2月5日三、质量平均流速G四、qV、qm、u、G、A之间的关系五、管径d单位时间单位面积上所流过的流体质量，kg/m2.s。对于圆管**第31页，共84页，星期日，2025年，2月5日注意：管径的表示方法Φ59×4.5mm∴管内径d=59-2×4.5=50mmΦ59φ50壁厚外径**第32页，共84页，星期日，2025年，2月5日1.3.3流体流动类型（层流及湍流）及雷诺数一、雷诺实验1883年,英国物理学家OsboneReynolds作了如下实验DBAC墨水流线玻璃管雷诺实验**第33页，共84页，星期日，2025年，2月5日二、雷诺实验现象两种稳定的流动状态：层流、湍流。用红墨水观察管中水的流动状态(a)层流(b)过渡流(c)湍流**第34页，共84页，星期日，2025年，2月5日层流：流体的质点平行于管道中心方向作有规则的

运动，不产生宏观混合。过渡流：时而层流时而湍流，不稳定。湍流：流体的质点作不规则的紊乱运动。管径d流体性质μ、ρ平均流速u组成一个无因次数群（无单位）Re，称为雷诺准数Reynoldsnumber。三、雷诺数**第35页，共84页，星期日，2025年，2月5日雷诺数Re的定义及意义：ρu：单位时间流过单位截面积的流体的质量，kg/(m2s)u/d：流体内部速度梯度，1/s单位时间流过单位截面积的流体的动量，与单位截面积上的惯性力成正比=τ——单位面积上流体的内摩擦力**第36页，共84页，星期日，2025年，2月5日圆形直管内

流动类型的判别Re是无因次数，因此d，u，r。m必须用同一单位制层流:Re2000过渡流:2000Re4000湍流:Re4000三、当量直径的概念对非圆形管中的特征尺寸可用当量直径代替圆形管直径d0：de=4rH；rH=A/LP式中：rH——水力半径，m；A——流道的截面积，m2；LP——流道的润湿周边长度，m。**第37页，共84页，星期日，2025年，2月5日当流体在管内作层流流动时，无径向脉动速度，流体内部动量、热量和质量在径向上的传递依赖于分子扩散。因此层流时只有在流体层兼作随机运动的分子间的动量交换所产生的内摩擦力

湍流流体内部动量、热量和质量在径向上的传递除了分子扩散还有宏观涡流扩散两部分产生。与层流相区别，流体微团的湍动与混合是湍流的主要特征。

层流与湍流流动结构截然不同，但可共存于同一流动体系、尤其是固体壁面附近。例如雷诺实验中，即使管中心部位的流体已经处于充分的湍动混合，管壁上的一层流体却被管壁所粘附而处于静止。受其牵制，管壁附近总有一层流体处于层流状态，称之为层流底层。湍流与层流区别与联系**第38页，共84页，星期日，2025年，2月5日层流边界层：边界层内的流动类型为层流湍流边界层：边界层内的流动类型为湍流层流内(底)层：边界层内近壁面处一薄层，无论边界层内的流型为层流或湍流，其流动类型均为层流边界层及层流内(底)层应用意义:（1）测定管内流体流速时，测定位置应在流动进口段之后；（2）无论流体的湍动程度如何，始终存在滞流内层。**第39页，共84页，星期日，2025年，2月5日1.4.1总质量衡算——连续性方程(p25)对于稳定流动体系，无生成、无积累、无泄漏、无加入连续性方程：

流过任一截面的

质量流量相等。qm1=r1q