《化工原理第一章第三節(jié)lr》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《化工原理第一章第三節(jié)lr（31頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,第,一,章,流體流動(dòng),一、牛頓粘性定律與流體的粘度,二、流動(dòng)類型與雷諾準(zhǔn)數(shù),三、滯流與湍流的比較,四、邊界層的概念,第,三,節(jié),流體流動(dòng)現(xiàn)象,2024/10/22,一、牛頓粘性定律與流體的粘度,牛頓粘性定律,流體的內(nèi)摩擦力：,運(yùn)動(dòng)著的流體內(nèi)部,相鄰兩流體層間的作,用力。,又稱為,粘滯力或粘性摩擦力。,流體阻力產(chǎn)生的依據(jù),2024/10/22,剪應(yīng)力：,單位面積上的內(nèi)摩擦力，以,表示。,適用于,u,與,y,成直線關(guān)系,2024/10/22,牛頓粘性定律,式中：,速度梯度,比例系數(shù)，它的值隨流體的不同而不
2、同，流體的粘性愈大，其值愈大，稱為粘性系數(shù)或動(dòng)力粘度，簡(jiǎn)稱,粘度,。,2024/10/22,2、流體的粘度,1)物理意義,促使流體流動(dòng)產(chǎn)生單位速度梯度的剪應(yīng)力。,粘度總是與速度梯度相聯(lián)系，,只有在運(yùn)動(dòng)時(shí)才顯現(xiàn)出來(lái),2)粘度與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系,a),液體,的粘度隨,溫度升高而減小,，壓強(qiáng)變化時(shí)，液體的粘度基本不變。,2024/10/22,b),氣體,的粘度隨,溫度升高而增大,，隨壓強(qiáng)增加而增加的很少。,3）粘度的單位,在,SI,制中：,在物理單位制中，,2024/10/22,SI,單位制和物理單位制粘度單位的換算關(guān)系為：,4)混合物的粘度,對(duì)常壓氣體混合物：,對(duì)于分子不締合的液體混合物：,202
3、4/10/22,5）運(yùn)動(dòng)粘度,單位：,SI,制：,m,2,/s,；,物理單位制：,cm,2,/s,，,用,St,表示。,2024/10/22,二、流動(dòng)類型與雷諾準(zhǔn)數(shù),1、雷諾實(shí)驗(yàn),滯流或?qū)恿?湍流或紊流,2024/10/22,2024/10/22,2、雷諾數(shù),Re,雷諾數(shù)的因次：,Re,是一個(gè)沒(méi)有單位，沒(méi)有因次的純數(shù)。,在計(jì)算,Re,時(shí)，一定要注意各個(gè)物理量的,單位必須統(tǒng)一,。,雷諾準(zhǔn)數(shù)可以判斷流型,2024/10/22,流體在圓形直管內(nèi)流動(dòng)時(shí)：,流體的流動(dòng)類型屬于,滯流,；,流體的流動(dòng)類型屬于,湍流,；,可能是滯流，也可能是湍流，與外,界條件有關(guān)。,過(guò)渡區(qū),例：,20,C,的水在內(nèi)徑為50,
4、mm,的管內(nèi)流動(dòng)，流速為2,m/s，,試分別用,SI,制和物理制計(jì)算,Re,數(shù)的數(shù)值。,解,：1）用,SI,制計(jì)算：從附錄五查得20,C,時(shí)，,=998.2kg/m,3,，=1.005mPa.s，,2024/10/22,管徑,d,=0.05,m,，,流速,u,=2,m/s,，,2）用物理單位制計(jì)算：,2024/10/22,三、滯流與湍流的比較,1、流體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方式,層流流動(dòng)時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)沿管軸做有規(guī)則的,平行運(yùn)動(dòng)。,湍流流動(dòng)時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)在沿流動(dòng)方向 運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，還做,隨,機(jī)的脈動(dòng),。,2024/10/22,管道截面上任一點(diǎn)的時(shí)均速度為：,湍流流動(dòng)是一個(gè),時(shí)均流動(dòng)上疊加了一個(gè)隨機(jī)的脈動(dòng)量,。
5、,例如，湍流流動(dòng)中空間某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度可表示為：,湍流的特征是出現(xiàn)速度的脈動(dòng)。,2024/10/22,2、流體在圓管內(nèi)的速度分布,速度分布,：流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)截面上各點(diǎn)速度隨該點(diǎn)與管中心的距離的變化關(guān)系。,1）圓管內(nèi)滯流流動(dòng)的速度分布,作用于流體單元左端的總壓力為：,2024/10/22,作用于流體單元右端的總壓力為：,作用于流體單元四周的剪應(yīng)力為：,2024/10/22,代入上式得：,滯流流動(dòng)時(shí)圓管內(nèi)速度分布式,2024/10/22,2）圓管內(nèi)湍流流動(dòng)的速度分布,410,-4,Re1.010,5,時(shí)，,n=6；,110,5,Re3.210,6,時(shí)，,n=10。,湍流流動(dòng)時(shí)圓管內(nèi)速度分布式,2
6、024/10/22,3、滯流和湍流的平均速度,通過(guò)管截面的平均速度就是,體積流量與管截面積之比,1）層流時(shí)的平均速度,流體的體積流量為：,滯流時(shí)，管截面上速度分布為：,2024/10/22,積分此式可得,層流時(shí)平均速度等于管中心處最大速度的一半。,2024/10/22,2）湍流時(shí)的平均速度,積分上式得：,2024/10/22,1/7方律,通常遇到的情況下，,湍流時(shí)的平均速度,大約等于管中心處,最大速度的0.82倍。,2024/10/22,4、滯流和湍流中的剪應(yīng)力,滯流流動(dòng)的剪應(yīng)力：,剪應(yīng)力：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過(guò)單位面積的動(dòng)量，即,動(dòng)量通量,。,湍流流動(dòng)的剪應(yīng)力：,：,稱為渦流粘度,，反映湍流流動(dòng)的脈動(dòng)
7、特征，隨流動(dòng)狀況及離壁的距離而變化。,2024/10/22,圓管內(nèi)滯流與湍流的比較,滯流,湍流,本質(zhì)區(qū)別,分層流動(dòng),質(zhì)點(diǎn)的脈動(dòng),速度分布,平均速度,剪應(yīng)力,2024/10/22,四、邊界層的概念,流速降為未受影響流速的99%以內(nèi)的區(qū)域。,邊界層：,1、邊界層的形成,邊界層區(qū),主流區(qū),2024/10/22,2、邊界層的發(fā)展,1）流體在平板上的流動(dòng),2024/10/22,2）流體在圓形直管進(jìn)口段內(nèi)的流動(dòng),流體在圓管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，邊界層匯合處與管入口的距離稱作進(jìn)口段長(zhǎng)度，或,穩(wěn)定段長(zhǎng)度,。,一般滯流時(shí)通常取穩(wěn)定段長(zhǎng)度,x,0,=(50-100),d,，,湍流時(shí)穩(wěn)定段長(zhǎng)度約于(40-50),d,。,2024/10/22,3、邊界層的分離,A,點(diǎn),流速為零,壓強(qiáng)最大,駐點(diǎn),加速減壓,B,點(diǎn)(,umax，pmin),減速加壓,C,點(diǎn)(,u=0，pmax),邊界層分離,2024/10/22,2024/10/22,由此可見：,流道擴(kuò)大時(shí)必造成逆壓強(qiáng)梯度,逆壓強(qiáng)梯度容易造成邊界層的分離,邊界層分離造成大量漩渦，大大增加機(jī)械能消耗,流體沿著壁面流過(guò)時(shí)的阻力稱為,摩擦阻力,。,由于固體表面形狀而造成邊界層分離所引起的能量損耗稱為,形體阻力,。,粘性流體繞過(guò)固體表面的阻力為摩擦阻力與形體阻力之和，這兩者之和又稱為,局部阻力,。,2024/10/22,
化工原理第一章第三節(jié)lr
