大学课件 化工原理上 第1章 小结.ppt

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,Mechanicalenergyconservationequ.,,(1)staticfluid–staticfluidequ.,(2)idealfluid-Bernoulic’sequ.,3Realfluid-Mechanicalenergyconservationequ.,,第1章流体流动,1.1概述,流体力学的数学分析方法连续数学流体力学中的基本假设流体的连续性假设真实图像分子及分子热运动简化模型质点微团及质点微团的运动基本研究方法欧拉法描述的是空间各点的状态及其与时间的关系。拉格朗日法描述的是同一质点在不同时刻的状态。基本定律牛顿运动学定律动量守恒定律质量守恒定律,,,,法向力压力。压力的特性,表示方法,相互关系。切向力粘滞力。本质,规律(粘性定律),粘性度量。,,主要物性流体的密度粘度,流体力学中机械能动能位能压强能,,,1.2流体静力学,静力学方程的导出方法方法较多。注意欧拉法的应用。欧拉法a)控制体的选取b)过程的数学描述c)牛顿第二定律在流体力学中的应用,欧拉方程,静力学方程,(2)静力学方程的应用压力及压差的测量(主要是U型管压差计)液封,,(3)关于静力学方程的几点讨论a)方程的适用条件(重力场中处于静止状态下的不可压缩流体)b)方程的几种形式及意义c)几个规律的认识(等压面在同一水平面上;压力是深度的函数;压力以同样大小传递到液体内各点)d)等压面的概念(静止的、连续的同一种流体、处于同一水平面)例题P865题,,1.3流体动力学(1)流体流动的描述a)流量,,质量流量,体积流量,定义、计算法,b)流速,,流速,质量流速,c)流动变量的平均值与局部值,d)稳态流动与非稳态流动(2)流动体系的质量衡算原则输入质量流量-输出质量流量系统质量累积速率,常用的连续性方程形式,,(3)流体流动的机械能衡算a)理想流体的机械能衡算方程柏努力方程b)真实流体的机械能衡算方程总机械能衡算方程c)各自的适用条件柏努力方程不可压缩的理想流体作稳态恒温流动。d)各自的使用方法e)注意到总机械能衡算、柏努力方程、静力学方程的一致性总机械能衡算柏努力方程静力学方程d)了解动能因子的概念(湍流、层流),一般情况取1e)不同条件下,流体压力分布和能量转化关系。,机械能衡算方程,,位头压力头动压头有效压头压力头损失(速度头),位能静压能动能有效功损失的机械能,式中,压力降,①,②,③,,,(4)机械能衡算方程的应用,(a)依题意画出流程示意图,标明流动方向;(b)选取适当截面,与流向垂直;截面的选取应包含待求得未知量和尽可能多的已知量,如大截面、敞开截面;(c)式中各项的单位相同;(d)基准一致,压力基准,位头基准;(e)流速使用所选截面上平均速度(f)有效功率Pe,或,单位W,g效率,P-----输送机械的轴功率,,1.4流体流动阻力(1)牛顿粘性定律,意义剪应力的大小与速度梯度成正比(速度梯度变形速率)。适应条件牛顿型层流流体粘度的变化规律,常用的粘度单位SIPas;CP,(2)流动类型雷诺实验流型分类流动类型层流Re≤2000湍流Re≥4000过渡流2000<Re<4000,,,判据雷诺数,分析影响流型的因素几何因素物性参数流速,(3)流体在圆形直管中流动时的几个重要关系1)层流流动a)剪应力分布(注意教材上按水平管),,规律与r线性分布中心0;管壁处最大,,b速度分布,规律层流速度分布为抛物线壁面处速度u0中心处r0uumax,c)几个重要关系平均速度与最大速度,注意哈根泊谡叶公式(层流时圆管内的阻力计算公式),壁面剪应力与平均流速的关系,,2)湍流流动a)描述,变瞬时量时均量脉动量,b)剪应力,涡流粘度,不是物性常数,c)速度分布,一般取n1/7,u0.82umax,d)层流内层的概念层流内层对传质传热的重要影响,,(4)边界层的概念1)平板上的边界层a)概念,速度梯度的集中区。b)厚度的定义,,层流湍流,c)边界层内外的不同特征d)边界层的发展,层流湍流转换,e)临界雷诺数2)圆形直管内的边界层,与平板边界层的不同点在于a)边界层内u,边界层外流速上升b)充分发展后,在管中心汇合R,,c)进口段长度正在发展的流动d)充分发展的流动e)管内流动状态取决于边界层汇合点处的流动状态3)边界层分离a)概念边界层脱离壁面b)边界层分离的原因(流体具有粘性,和固体壁面接触)c)分离条件逆压梯度的存在,动能耗尽d)边界层分离造成的结果形体阻力e)减少形体阻力的方法(推迟边界层分离,流线形体,导流装置),(5)流体阻力计算1)分类,,直管阻力计算,局部阻力计算,,2)基本公式范宁公式,导出方法,,机械能衡算,牛顿第二定律,3)直管阻力计算直管阻力,,圆形管,非圆形管,特征尺寸,圆管直径d,特征尺寸,当量直径,,,矩形圆形环形,均采用范宁公式,,4)局部阻力计算,方法,,当量长度法采用范宁公式,阻力系数法,5)摩擦系数,,层流区过渡区湍流区完全湍流区,a)摩擦系数,联系莫狄图,b)变化规律与的关系层流内层的变化、粗糙峰凸起的影响,,c)不同区域内层流区完全湍流区,d)局部阻力系数常见的突然扩大、突然缩小(6)量纲分析法的应用1)依据2)白金汉定理3)量纲分析的基本步骤4)量纲分析法的局限性,,1.5管路计算(1)计算类型,,操作型计算设计型计算,设计型计算已知qv,操作条件,设计管路系统。操作型计算已知管路情况,进行核算。(2)所用的方程a)机械能衡算方程b)连续性方程c)阻力损失计算(3)管路的分类a)简单管路无分支,无变径,,机械能衡算方程阻力计算,,b)串联管路无分支,但管径有变化,,机械能衡算方程连续性方程阻力计算,c)分支管路和并联管路,,机械能衡算方程连续性方程流量分配方程阻力计算,并联管路分支管路的特例,(4)管路分析a)简单管路特性分析例题b)分支管路特性分析例题,,,1.6流速和流量测量(1)测速管a)测量点速度b)原理动静压的转化造成了压力差冲压-静压动能c)使用方法(2)文丘里流量计a)原理机械能转化b)特点节流式流量计,定截面变压差c)优缺点永久阻力损失小安装占一定管长空间,,(3)孔板流量计同文丘里节流式流量计,定截面变压差优点结构简单,便于安装缺点永久阻力损失大(4)转子流量计结构和特点变截面,定压差特别注意校正。,,1、流动阻力产生的外因和内因;2、流动类型及判据;3、如何看待过渡流;4、湍流的特征;5、强化传递过程的流动条件;6、降低阻力损失的流动条件。7、层流和湍流时,剪应力和速度分布,思考,
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