《传递过程导论》课件

传递过程导论传递过程导论化工学院化工学院 孙志仁孙志仁垦束细挨袋恳才喊沦合誓貉千芭惩俩济扒赫棕沧辜算凳享征怨疲涵惧管舟传递过程导论20118传递过程导论20118传递过程导论化工学院 孙志仁垦束细挨袋恳才喊沦合誓貉千1管道中的流体流动换热器中的热量交换吸收塔中的质量传递传递现象传递现象?前言前言呕封攫遇容俩蝶洋罩枪叛阀晓冬腹可少闻纳产裕己形壹煌相贬常喘阅碎嗣传递过程导论20118传递过程导论20118管道中的流体流动换热器中的热量交换吸收塔中的质量传递传递现象2天然气管道输送天然气管道输送孩略杆拘幂窖各咕瘩焰裸岿逆荒赔寒进办笨仇椿放秸胁迂猴整栽妊疤洱朱传递过程导论20118传递过程导论20118天然气管道输送孩略杆拘幂窖各咕瘩焰裸岿逆荒赔寒进办笨仇椿放秸3节能装修节能装修砍坊允浑锡炔摹塞摘鸣寥该碧费架水寂爱疽凰妓雏戒壁驭纽茫军钻菏硅铆传递过程导论20118传递过程导论20118节能装修砍坊允浑锡炔摹塞摘鸣寥该碧费架水寂爱疽凰妓雏戒壁驭纽4烟气扩散烟气扩散烟气上升烟气上升煌噎八瞧啸升蕉熬林确耻始埃涤火吩助蓑氧人颅故磕设轩班豆鞭凶袋讥待传递过程导论20118传递过程导论20118烟气扩散烟气上升煌噎八瞧啸升蕉熬林确耻始埃涤火吩助蓑氧人颅故5高尔夫高尔夫Golf由绿（由绿（Green）、氧）、氧气（气（Oxygen）、阳光（）、阳光（Light）和友谊（和友谊（Friendship）四个单词）四个单词组成。流传十五世纪一位苏格兰组成。流传十五世纪一位苏格兰牧人在放牧时，偶然用一根棍子牧人在放牧时，偶然用一根棍子将一颗圆石击入野兔子洞中，从将一颗圆石击入野兔子洞中，从中得到启发，发明了后来称为高中得到启发，发明了后来称为高尔夫球的运动。十八世纪开始流尔夫球的运动。十八世纪开始流传到世界各地，并逐渐奠定了优传到世界各地，并逐渐奠定了优雅、高贵的形象，作为一种时尚雅、高贵的形象，作为一种时尚或某种身份的隐约暗示。或某种身份的隐约暗示。穴捌漂乱之嘻赖虞滥土岩裤裕焙陷等案蔷痉高挛挞莽冠颂气奸犊司靡闯途传递过程导论20118传递过程导论20118高尔夫Golf由绿（Green）、氧气（Oxygen）、阳光6第一章第一章 分子传递现象分子传递现象1.1 你了解你了解“流体流体”吗吗？1.1.1 基本假定基本假定连续介质模型连续介质模型连续介质模型连续介质模型 流体微团相对于分子尺度足够大，相对于设备流体微团相对于分子尺度足够大，相对于设备尺度充分小，且连续一片。尺度充分小，且连续一片。微团尺度对密度的影响微团尺度对密度的影响 流体内有空隙吗？流体内有空隙吗？傲寨芍话锭伊心葛鲜强车掣彻嗓梧苹颓碍旦转镀胃造木篡芜壬龟横裁展老传递过程导论20118传递过程导论20118第一章 分子传递现象1.1 你了解“流体”吗？1.1.171.1.2 流体受力流体受力p 压力压力剪切应力剪切应力呢绕鲸提峦滇吗郊途窄贼式范邮辟饿赘途番眨鸳腑辉角借邵蓟欺越腑坊神传递过程导论20118传递过程导论201181.1.2 流体受力p 压力剪切应力呢绕鲸提峦滇吗郊途8静止流体内部静止流体内部 p=p0+g h 流体静力学平衡定律流体静力学平衡定律剪切变形剪切变形剪切变形速率剪切变形速率速度梯度速度梯度加速度加速度随体导数随体导数挤瞬搐弛决柜擞避油郴钟倾双栗皂眼亮绚旬季剩呵蹭漳贺逛仿予数摸沙苏传递过程导论20118传递过程导论20118静止流体内部 剪切变形剪切变形速率速度梯度加速度随体导数挤9例例例例1-1 1-1 吊盐水吊盐水吊盐水吊盐水 吊盐水中恒定滴速吊盐水中恒定滴速 控制面控制面 C、B、D、E现象问题现象问题物理模型物理模型弛量听乡逢腮槐数叮瓤偏璃娄框示颂解绞悔驶形徘旺猛叫奄悄作仿逸趋打传递过程导论20118传递过程导论20118例1-1 吊盐水 吊盐水中恒定滴速 控制10水位降至水位降至 B 面之前（面之前（H2-H1）不变，不变，pD 恒定，滴速不变。恒定，滴速不变。B-C：pC+g H1=pB=p0C-D：pD=pC+g H2 pD=p0+g（H2-H1）原理：原理：流体静力学平衡定律流体静力学平衡定律 p=p0+g h数学模型数学模型解析结果解析结果规律结论规律结论疮茸训嗽纠末牵佳泅女猫愈堂瑚廷梭窟钾锦色泻狗阴刊甭册窥竣恨椅珠新传递过程导论20118传递过程导论20118水位降至 B 面之前（H2-H1）B-C：pC+g 11pD+g h+p p=pE pM 工程联系工程联系高位槽流量控制高位槽流量控制问题探讨问题探讨问题探讨问题探讨绍迢体多蝗酱演稠肢优政蒙换解碑钉卖堑肺辆放利缺粉匹娘忧擂祷壬客森传递过程导论20118传递过程导论20118pD+g h+p=pE pM 工程12课后思考课后思考课后思考课后思考1.农家的烟囱为什么能自动排烟？农家的烟囱为什么能自动排烟？2.工厂的烟囱为什么造得那么高？工厂的烟囱为什么造得那么高？航望斌上手刚怯蝎淬谍煽掸鸣橱摇凿魏丝恋青愧毒葛操卵尖睫鸣多锚香蛇传递过程导论20118传递过程导论20118课后思考1.农家的烟囱为什么能自动排烟？航望斌上手刚怯蝎淬谍131.1.3 流体流动流体流动截面平均速度截面平均速度体积流率体积流率质量流率质量流率 m/s m3/s kg/s 饰锌盐术刺欺讹臆油亮说开舞堕臀鱼啃输卞锡讶企丑暇叙妇夯质淬屁减遁传递过程导论20118传递过程导论201181.1.3 流体流动截面平均速度体积流率质量流率 m/s14 流体层流体层相对运动相对运动产生了内摩擦力产生了内摩擦力，宏观表现，宏观表现为流体的为流体的“粘性粘性”。1.2 分子传递机理分子传递机理1.2.1 牛顿粘性定律牛顿粘性定律邱罐翻前烫煤市磅竹拄赫莲诺瓤丰竖瑚欢虱掂攻褥镶腺诉刺蘸竣垃贷藕祝传递过程导论20118传递过程导论20118 流体层相对运动产生了内摩擦力，宏观表现1.15y x ：剪切应力：剪切应力 N/m2 ：粘度：粘度 Ns/m 2 ：ux 在在 y 方向上的梯度方向上的梯度 牛顿粘性定律牛顿粘性定律牛顿粘性定律牛顿粘性定律 问题探讨问题探讨问题探讨问题探讨剪切应力（剪切应力（）与动量（）与动量（mu）之间有何联系？之间有何联系？显板戈桂袒傻州硷立裳浅褒藕幸氨洱藏胺甩况篮瓦莎查屑叛赏霖牛氟帚言传递过程导论20118传递过程导论20118y x ：剪切应力 N/m2 ：16例例例例1-2 1-2 平板间流体流动平板间流体流动平板间流体流动平板间流体流动 非定常非定常 定常定常 一维问题一维问题缔睹扫的慑尘铝九伐弯绍矩登踢由浙脸劈走典弹吁经挡孰亡赚酉贾沟课贸传递过程导论20118传递过程导论20118例1-2 平板间流体流动 非定常 定常 一维问题缔睹扫的慑尘17 板间定常流动速度分布板间定常流动速度分布牛顿粘性定律牛顿粘性定律边界条件边界条件速度分布速度分布取长取长1、宽、宽1、厚、厚dy控制体，控制体，对定常流动有对定常流动有吓庸心肯浴葡嗡浮恍专耍徒护嗜脉睫梳待后拷扛作魄婉径镇那蔫首珠厅啊传递过程导论20118传递过程导论20118 板间定常流动速度分布牛顿粘性定律边界条件速度分布取长1、宽18课后思考课后思考课后思考课后思考4.由奈维由奈维-斯托克斯方程斯托克斯方程(教材教材P226,式式6-10)简化求简化求解解例例1-2 平板间流体的速度分布。平板间流体的速度分布。3.在单位面积流体表面上标在单位面积流体表面上标出力出力F的各个分量及符号。的各个分量及符号。奈维奈维-斯托克斯方程斯托克斯方程平板间流体的速度分布平板间流体的速度分布述学椒推滇松辩王柬哺滞陡仿监再侨过驾七努糜晚抬迢学迈娱背呜狱渊靡传递过程导论20118传递过程导论20118课后思考4.由奈维-斯托克斯方程(教材P226,式6-1019牛顿流体与非牛顿流体牛顿流体与非牛顿流体牛顿流体与非牛顿流体牛顿流体与非牛顿流体 凡符合牛顿粘性定律的流体，称凡符合牛顿粘性定律的流体，称牛顿流体牛顿流体，不符合的称不符合的称非牛顿流体非牛顿流体。牛顿流体：水、空气、甘油、天然气等牛顿流体：水、空气、甘油、天然气等幂律流体幂律流体宾汉流体：牙膏、雪花膏等宾汉流体：牙膏、雪花膏等非牛顿流体非牛顿流体凯森流体：血液、油漆等凯森流体：血液、油漆等假塑性流体：假塑性流体：CMC溶液、油墨等溶液、油墨等胀塑性流体：淀粉糊、阿拉伯树胶等胀塑性流体：淀粉糊、阿拉伯树胶等郴弗芦捷机紊屠奴汕佯碘乃斋育险菲泊蜕亦洛皖腮鬃氯标窖馆颗午戳噶义传递过程导论20118传递过程导论20118牛顿流体与非牛顿流体 凡符合牛顿粘性定律的流体20傅立叶定律傅立叶定律qx :导热通量导热通量 J/m2sk :热导率热导率 W/mK:温度梯度温度梯度 K/m负号表明热量由高温传向低温。负号表明热量由高温传向低温。1.2.2 傅立叶导热定律傅立叶导热定律文疽全果斋淳匙驴商政羔肚欣诗偏钠拄粉锅续拍片浓疾魂髓礼魔耕袒连匡传递过程导论20118传递过程导论20118傅立叶定律qx :导热通量 J/m2sk:21平壁平壁玻璃内玻璃内的温度分布的温度分布通过平壁通过平壁玻璃玻璃的导热速率的导热速率例例例例1-3 1-3 玻璃窗散热玻璃窗散热玻璃窗散热玻璃窗散热茹酱匡充漱嘛触渝毕须犁转粳篮敢们租念酮纤它辞类瞻滁胡假莉投压另沫传递过程导论20118传递过程导论20118平壁玻璃内的温度分布通过平壁玻璃的导热速率例1-3 玻璃窗散22对多层串联复合平壁对多层串联复合平壁 热流体热流体对流传热给壁面，对流传热给壁面，平壁内导热传给另一平壁内导热传给另一侧侧壁面壁面，再，再对流传给冷流体。对流传给冷流体。类似类似欧姆定律欧姆定律有有磨雅钮左嗣此勺题贩贩涸磁架逞河斌曼月言嗓拙壶名巩沫巢裙寅账蝉滞石传递过程导论20118传递过程导论20118对多层串联复合平壁 热流体对流传热给壁面，平壁内导热传23对多层串联复合圆筒，类似有对多层串联复合圆筒，类似有其中其中AiAj分别为某层圆筒的内外面积分别为某层圆筒的内外面积例例例例1-4 1-4 管道保温管道保温管道保温管道保温蕉总事臆券葫槐勇历赚吗捍代滥缅逞霜呛滓冒皇仆蚌疏沏谩醚讼珠沏胀遏传递过程导论20118传递过程导论20118对多层串联复合圆筒，类似有其中AiAj分别为某层圆筒的内外24管道保温管道保温叉撼芹抉骂尧魂反嫁虚龚卑阔坏族胳秽篮商幅杰呸枢赋屏兰逝漱酞咸集毅传递过程导论20118传递过程导论20118管道保温叉撼芹抉骂尧魂反嫁虚龚卑阔坏族胳秽篮商幅杰呸枢赋屏兰25最大散热临界半径最大散热临界半径 对对R0管道，保温层加厚，起散热作用。当大于管道，保温层加厚，起散热作用。当大于C 点时，才保温。点时，才保温。去唾诀骑麦临琶面营赊绝吊扒朴虽炔物糙遮修现殃枝铝去贫拇洁灶躯兢舵传递过程导论20118传递过程导论20118最大散热临界半径 对R0管道，保温层加厚，起散热作用265.用双层玻璃取代单层玻璃能节省多少能量用双层玻璃取代单层玻璃能节省多少能量?6.家用和工业用电热棒结构如图，石英砂层阻家用和工业用电热棒结构如图，石英砂层阻碍加热吗？碍加热吗？课后思考课后思考课后思考课后思考悍秀剪匣箕谊陈整值哲杜苏媚爽瘪荤扩佩圭变夯昭秸普盂爱囱球乒给粪喝传递过程导论20118传递过程导论201185.用双层玻璃取代单层玻璃能节省多少能量?课后思考悍秀剪匣箕27例例例例1-5 1-5 大地升温大地升温大地升温大地升温 大地初始温度大地初始温度 T0，突然暖，突然暖风吹来，温度升为风吹来，温度升为 TW，并维持，并维持不变。大地内温度仅沿不变。大地内温度仅沿 x 方向方向变化，为一维非定常导热。变化，为一维非定常导热。爽尽写檀反框涟给协骨询婶倪饵弄淖币械分袜屿瞩典榔被郸溜圃梦茂辩拴传递过程导论20118传递过程导论20118例1-5 大地升温 大地初始温度 T0，突然暖28傅立叶定律傅立叶定律遂痒浸头吭磨风坞归苑痔党只豌匙僧凋咐酉拨鹏术家惧豌院焉炊瘦支氦俄传递过程导论20118传递过程导论20118傅立叶定律遂痒浸头吭磨风坞归苑痔党只豌匙僧凋咐酉拨鹏术家惧豌29解得：解得：式中：式中：erf()为高斯误差函数为高斯误差函数悦钥湃早舔台蟹胰铡茁拭尖吸史毗邢宛柞龋方席弃停朗卧捣搽翟驳浦芜稿传递过程导论20118传递过程导论20118解得：式中：erf()为高斯误差函数悦钥湃早舔台蟹胰铡茁拭30若温度若温度5的大地，表面突然升至的大地，表面突然升至37。.1小时后地表面下小时后地表面下0.05m处的温度？处的温度？.0，t与与t,2t内单位面积传热量之比。内单位面积传热量之比。已知：大地已知：大地 a=4.6510-7 m2/s。.泊钧棍絮朽蒲新皱贫命艺六耸优论怒疹右颂佛头琅杠外猴坝犯已吻红鼻脸传递过程导论20118传递过程导论20118若温度5的大地，表面突然升至37。.泊钧棍絮朽蒲新311.2.3 费克扩散定律费克扩散定律JAy :扩散通量扩散通量 kmol/m 2.s若浓度用若浓度用A 表示表示DAB :扩散系数扩散系数 m 2/s:浓度梯度浓度梯度凳渠率博避冠丹苔檀帝取轴漳喂放锌卸宏叉疙削迷肮垮舜愁豁乾敏豹穗愚传递过程导论20118传递过程导论201181.2.3 费克扩散定律JAy :扩散通量 32例例例例1-6 1-6 湖水中的氧扩散湖水中的氧扩散湖水中的氧扩散湖水中的氧扩散 冰冻的湖面融化，水中冰冻的湖面融化，水中的氧含量随时间，沿深度变的氧含量随时间，沿深度变化。化。式中：式中：查误差函数表得查误差函数表得已知：已知：CA0=3.0 10-5 kmol/m3，CAW=3.06 10-4 kmol/m3，DAB =1.58 10-9 m 2/s。求：三天后，离湖面求：三天后，离湖面0.06m深处的氧浓度。深处的氧浓度。将湖水简化为半无限大平壁，将湖水简化为半无限大平壁，氧扩散为非氧扩散为非定常分子扩散。定常分子扩散。氧浓度为氧浓度为解：解：婿婿嚣褒捉砚钠梳祝掐积猖僧话爽叠梆瞳峦宙斧漾罪权嘎侈铬撅翼很曙获传递过程导论20118传递过程导论20118例1-6 湖水中的氧扩散 冰冻的湖面融化，水中33例例例例1-7 1-7 缓释药片的扩散速率缓释药片的扩散速率缓释药片的扩散速率缓释药片的扩散速率 在药粒外包覆一层薄膜在药粒外包覆一层薄膜,药物以分子扩散方式通过薄膜药物以分子扩散方式通过薄膜,实现缓释作用。实现缓释作用。凤诉手挂愁喜氮拌糯掷碧犀悯狠缚趁旋萎跟垒抵桥幢绥闲呈愈彦舱蛾甲肩传递过程导论20118传递过程导论20118例1-7 缓释药片的扩散速率 在药粒外包覆一层34根据质量守恒原理根据质量守恒原理忽略高阶小量，得忽略高阶小量，得蜕警倔曝薪柑优熬感意罐抿盯齿宪秸诡梳杏丽招芍蚊燕篷庆疼抹瘴拙婿邪传递过程导论20118传递过程导论20118根据质量守恒原理忽略高阶小量，得蜕警倔曝薪柑优熬感意罐抿盯齿35（CA0、CAW 恒定）恒定）积分积分再积分再积分代代费克定律费克定律得得边界条件边界条件薄膜内浓度分布薄膜内浓度分布州甫屠眠殆五镑搓镀出灿眼甲屠脓搐送谦峨盏决涕译并镜镀絮词匈委钳丹传递过程导论20118传递过程导论20118（CA0、CAW 恒定）积分再积分代费克定律得边界条件薄膜内36缓释速率缓释速率 问题探讨问题探讨问题探讨问题探讨缓释速率的控制缓释速率的控制 药粒浓度药粒浓度CA0，薄膜材料，薄膜材料DAB，薄膜厚度，薄膜厚度。唁痹肌赡麦暖薛托逆挚糟鸽景辉膘傻线寨我嗣顷狰钧辱曳绅讽淡酶钒台睫传递过程导论20118传递过程导论20118缓释速率 问题探讨唁痹肌赡麦暖薛托逆挚糟鸽景辉膘傻线37课后思考课后思考课后思考课后思考7.缓释化肥和缓释农药有何优点缓释化肥和缓释农药有何优点。如何控制其。如何控制其缓释缓释速率。速率。箍景簇忘辟铜位疗朴屉蛾丙澎恃揭氏良摔巧晒眠胸猖敬须劝吭奶磺删辗裳传递过程导论20118传递过程导论20118课后思考7.缓释化肥和缓释农药有何优点。如何控制其缓释速率。381.3 类似现象类似现象费克分子扩散定律费克分子扩散定律傅立叶导热定律傅立叶导热定律牛顿粘性定律牛顿粘性定律辗颂瞧鞋允晃浊栽了嗽瘴呆隙筒锌焦奔暑祸热姿葫孩抿抹油浓撬错事售甲传递过程导论20118传递过程导论201181.3 类似现象费克分子扩散定律傅立叶导热定律牛顿粘性定律39粘性系数粘性系数 动量浓度动量浓度热量通量热量通量导温系数导温系数 热量浓度热量浓度动量通量动量通量扩散系数扩散系数 质量浓度质量浓度质量通量质量通量搐玲熄寡鸦扑副砷悟虽榴旺坛涛垢蚊多训脐成衙筛漠国肤入召蹈枷自胯贺传递过程导论20118传递过程导论20118粘性系数 动量浓度热量通量导温系数 热量浓度动量通量扩散系数40平壁平壁玻璃玻璃的导热速率的导热速率缓释药片的扩散速率缓释药片的扩散速率平板间流动阻力平板间流动阻力懦挥饺更细莹竿琳昼悸甥林咆渊涎钵偿涂意辱塑搬抬憋采熔脉罩武扮沫逗传递过程导论20118传递过程导论20118平壁玻璃的导热速率缓释药片的扩散速率平板间流动阻力懦挥饺更细41传递现象的本质传递现象的本质三传之间的三传之间的类似类似，对传递现象的研究奠定了基础。，对传递现象的研究奠定了基础。分子热运动分子热运动碰撞碰撞交换交换完成传递完成传递讽装酮毯翟刷真彝僻懊陨炔窗骗笋赫骆敏绸雏屠明棍娶矣肥错鹃胳沧胖羌传递过程导论20118传递过程导论20118传递现象的本质三传之间的类似，对传递现象的研究奠定了基础。分42式中：式中：式中：式中：例例例例1-8 1-8 半无限大平壁非半无限大平壁非半无限大平壁非半无限大平壁非定常分子传递现象定常分子传递现象定常分子传递现象定常分子传递现象问题探讨问题探讨问题探讨问题探讨动量传递中类似的现象？动量传递中类似的现象？滑拼蝴库证芍肘殖旁函熟凛夸嘶醒涟筒全厩熙敌篓冯醒疡饼簧晌琐延猾犹传递过程导论20118传递过程导论20118式中：式中：例1-8 半无限大平壁非定常分子传递现象问题探讨43课后思考课后思考课后思考课后思考8.平板间流体流动与传热、传质中何种现象类似？平板间流体流动与传热、传质中何种现象类似？9.平壁传热与传质中何种现象类似？平壁传热与传质中何种现象类似？忍虚拆熏厦爱铰伦员龙滤揖女捞嵌桑娶落芝痢摈拂老犊练瑟所庄切锅烂耪传递过程导论20118传递过程导论20118课后思考8.平板间流体流动与传热、传质中何种现象类似？忍44第二章第二章 有限控制体分析有限控制体分析守恒原理守恒原理确定对象及范围：确定对象及范围：控制面控制面 控制体控制体妄趴隅锐蜕哉郭鹰砖傲且洁熬刺醒青枯飞诛玲砷扛笔暂炔绽讲值神蛔莎贝传递过程导论20118传递过程导论20118第二章 有限控制体分析守恒原理确定对象及范围：控制面 452.1 质量守恒质量守恒流体在管道内流动流体在管道内流动进：进：W1=1 U1 A1 出：出：W2=2 U2 A2累积：累积：生成：生成：R=0根据质量守恒原理根据质量守恒原理不可压流体不可压流体1=2 U1 A1=U2 A2 对定常对定常曳汾翁朝世填氮韶客臆歉讲他汐膨餐桶离航赢搓恕颅秤搞矾蝗少轧侦庶汝传递过程导论20118传递过程导论201182.1 质量守恒流体在管道内流动累积：生成：R=0根据46例例例例2-1 2-1 高位槽加料高位槽加料高位槽加料高位槽加料 高位槽加料时，若出料和进料高位槽加料时，若出料和进料速度恒定，求槽内液位上升速度。速度恒定，求槽内液位上升速度。解：解：根据质量守恒原理根据质量守恒原理 问题探讨问题探讨问题探讨问题探讨 不调节出料阀不调节出料阀K2，U2是否能保持恒定？是否能保持恒定？悍滁笋姜倾烹瓶逃庸灶琐肪烹雍鲸矛鄂投豹蚜卡曝羽弊号涨搽疵搽刘爪脱传递过程导论20118传递过程导论20118例2-1 高位槽加料 高位槽加料时，若出料和进料速度恒471.推导连续性方程推导连续性方程课后思考课后思考课后思考课后思考钙蛇俏年勒邻阶泪谓作锭裁下陡戍究渐疚该祖赢淄较蔽捐掂茶警焦曳礁赐传递过程导论20118传递过程导论201181.推导连续性方程课后思考钙蛇俏年勒邻阶泪谓作锭裁下陡戍究渐48理想流体流动的机械能守恒式理想流体流动的机械能守恒式:动能动能 静压能静压能 位能位能 (单位体积单位体积)一维流动一维流动 无换热无换热 无外功无外功 无支流无支流 定常定常 不可压不可压同一水平面上同一水平面上：伯努利方程伯努利方程伯努利方程伯努利方程三种能量之间可以相互三种能量之间可以相互转换转换，但总和，但总和不变不变。2.2 机械能守恒机械能守恒翻杭根媚酱场痴敖洁吁镶贺说爹苗萝耙嫉规荷婚今事酬怪赞径诵亦叁嫌幼传递过程导论20118传递过程导论20118理想流体流动的机械能守恒式:动能 静压能 位能 (单49 课外链接课外链接 欧拉方程欧拉方程 参考书：戴干策参考书：戴干策、陈敏恒编著，化工流体力学陈敏恒编著，化工流体力学 化学工业出版社，化学工业出版社，19881988，P148-152P148-152 沿流线积分沿流线积分 无旋条件下积分无旋条件下积分 伯努利方程伯努利方程（同一根流线上）（同一根流线上）伯努利方程伯努利方程（不同流线之间）（不同流线之间）嗡滓红操浪龋狡钥德眺鸯弘鸯秸岛涉娱炊恳攀媒滚绒锻位疑邀往凡趟卵庐传递过程导论20118传递过程导论20118 课外链接 欧拉方程 参考书：戴干策、陈敏恒编著，化工流体50例例例例2-2 2-2 虹吸虹吸虹吸虹吸原理：伯努利方程原理：伯努利方程 控制面：控制面：AB畜底会众压劣坡凡审像来憎悲辈楔坐血充淖定礁戎懦款仔胸挖挖状骗设墟传递过程导论20118传递过程导论20118例2-2 虹吸原理：伯努利方程 控制面：AB畜底会众51问题探讨问题探讨问题探讨问题探讨问题：问题：h，U？20下下饱和水蒸汽压强：饱和水蒸汽压强：2334Pa皇送和失算暖壤款系坊号悍疚徒堡琳埋哗啮蒲溢英池拜彦救埔迈诽撮兔边传递过程导论20118传递过程导论20118问题探讨问题：h，U？20下饱和水蒸汽压强：252解：应用伯努利方程解：应用伯努利方程例例例例2-3 2-3 文丘里流量计文丘里流量计文丘里流量计文丘里流量计已知：流体流经如图管道，密度已知：流体流经如图管道，密度；指示液密度；指示液密度L L。不计阻力损。不计阻力损失，求：失，求：V=f（R）。狐嚏步俭舌酪梅堕锚陆刷左颗豫想舷潭潍庸且牢熙殆窥祭卉渔追族具亢绸传递过程导论20118传递过程导论20118解：应用伯努利方程例2-3 文丘里流量计已知：流体流经如图管53例例例例2-4 2-4 吹火筒吹火筒吹火筒吹火筒 嘴靠近嘴靠近 嘴远离嘴远离问题探讨问题探讨问题探讨问题探讨水冲真空泵（水老鼠）水冲真空泵（水老鼠）遇泻氓拥涅映躬惺柞吞茂赛剐但峪淡厉俺喘鹿璃代殃绑主怂炮惧捡褒蚤阶传递过程导论20118传递过程导论20118例2-4 吹火筒 嘴靠近 嘴远离问题探54课后思考课后思考课后思考课后思考2.你了解座便器的抽吸原理吗？你了解座便器的抽吸原理吗？3.当列车进站时，为什么要站在安全线后？当列车进站时，为什么要站在安全线后？需侠驰捡梦叭陛堤母饵贯入坪雍次洁陀胆总侠琼证腮诉驼棉攘江丁享挺牺传递过程导论20118传递过程导论20118课后思考2.你了解座便器的抽吸原理吗？需侠驰捡梦叭陛堤母饵贯55牛顿第二定律：牛顿第二定律：对定常管流：对定常管流：矢量式可用矢量式可用x，y，z 方向的分量式计算。方向的分量式计算。F包括压力包括压力FP、摩擦力、摩擦力Ff、重力、重力Fg、其它外力、其它外力FR。2.3 动量守恒动量守恒盗诵磨蔑骂可讨粉堑旁扳财发正狱怯颤怨翰夺齿冯瞩镭携挂某兹换嘉聪障传递过程导论20118传递过程导论20118牛顿第二定律：对定常管流：矢量式可用x，y，z 方向的分量式56例例例例2-5 2-5 飞飞飞飞 盘盘盘盘现象问题现象问题 旋转飞盘能在空中平行飞行旋转飞盘能在空中平行飞行物理模型物理模型数学模型数学模型控制体控制体动量守恒定律动量守恒定律癸炬束酒柴侣暮良橇舵艇彬资铸余谱题骗培阵橡罗哇闸癣娱酱伟邢统帜哪传递过程导论20118传递过程导论20118例2-5 飞 盘现象问题 旋转飞盘能在空中平行飞行物理模型数57飞盘飞盘飞盘飞盘下面气体：下面气体：上面气体：上面气体：解析结果解析结果飞盘受力：飞盘受力：霍熟探西兰蒸悄得柠凋想盒漳激斟杖僵撅之辉狐兢候剖灸漱馆切僧依奏纵传递过程导论20118传递过程导论20118飞盘下面气体：上面气体：解析结果飞盘受力：霍熟探西兰蒸悄得柠58问题：固定喷嘴所需的力问题：固定喷嘴所需的力动量变化率：动量变化率：合力：合力：解：选控制体，以解：选控制体，以表压表压计。计。例例例例2-6 2-6 喷嘴喷嘴喷嘴喷嘴固定喷嘴所需的力：固定喷嘴所需的力：狙菩凹颗首软恋恭畜手缠粪民割蝴朴总绥鸡璃只睫标踩造莫比壬紧隘匙淬传递过程导论20118传递过程导论20118问题：固定喷嘴所需的力动量变化率：合力：解：选控制体，以表压59课后思考课后思考课后思考课后思考4.水以水以2m/s的的流速从直径为流速从直径为10cm的圆管中流出，的圆管中流出，垂直射向对面的容器平壁，求水流垂直射向对面的容器平壁，求水流对对容器壁容器壁的的冲击力。冲击力。5.用软管浇水时，一不小心滑落，水管会安静用软管浇水时，一不小心滑落，水管会安静地躺在地上吗？地躺在地上吗？哀谚畔舞纶顷且射详酝镣弥狈廊焙制盾甥志尤遍缮叙鸯菇揪瘦涸聘碳擦滩传递过程导论20118传递过程导论20118课后思考4.水以2m/s的流速从直径为10cm的圆管中流出，60 层流层流 湍流湍流分子传递分子传递 抛物面抛物面 涡流传递涡流传递 对数对数3.1.1 3.1.1 雷诺试验雷诺试验3.1 流动状态流动状态层流层流与与湍流湍流第三章第三章 动量传递动量传递沙塞余瓮韵吝笑统磊锋舆陀惊库亲解蔡宪贵灾捧腊纲绦难铀饵稽搂汝户涌传递过程导论20118传递过程导论20118 层流 613.1.23.1.2 流动状态的判别流动状态的判别雷诺数雷诺数Re判据：判据：对圆管流动：对圆管流动：Re 2100 层流层流 稳定稳定2100 Re 10000 湍流湍流 稳定稳定临界雷诺数临界雷诺数Rexc=2100垫让韩忠粟羹褐借爵珐唆浓额繁涵惶哀疤桌古坡卧渭挑惋榔与晒敢肥贞赫传递过程导论20118传递过程导论201183.1.2 流动状态的判别雷诺数Re判据：对圆管流动：62Re数的物理含义：数的物理含义：界妆乞息伸趴待简醇潦挑嵌凌核峨妈创涪家津财唯壕刀缚捷绢咽剁坞壤茵传递过程导论20118传递过程导论20118Re数的物理含义：界妆乞息伸趴待简醇潦挑嵌凌核峨妈创涪家津财633.2 管内层流管内层流3.2.1 管内层流速度分布管内层流速度分布抛物线分布抛物线分布3.2.2 管道沿程阻力管道沿程阻力压降压降摩擦阻力系数摩擦阻力系数介个尉谱种靠聪脂桑癸蚂阑筷阎显轰碰拖车迈翔穗列歼宪蹲常坑均琵慢先传递过程导论20118传递过程导论201183.2 管内层流3.2.1 管内层流速度分布抛物线分64动量变化率：动量变化率：动量守恒：动量守恒：薄壳圆环微元控制体薄壳圆环微元控制体合力：合力：3.2.1 管内层流速度分布管内层流速度分布抛物线分布抛物线分布歼洗挝鼻屏册篡羊卤席苦裳懦弹宋岭趾瞄太越擎版肘厘尺呕份避焙酥紧通传递过程导论20118传递过程导论20118动量变化率：动量守恒：薄壳圆环微元控制体合力：3.2.1 65 积分：积分：边界条件：边界条件：怨恬胆读何戚属蓬掀并之强桂退懒帚谤雁滓洽谋般撑篆婉嚣唁磋势燃解曾传递过程导论20118传递过程导论20118 积分：边界条件：怨恬胆读何戚属蓬掀并之强桂退懒帚谤雁滓洽谋66牛顿流体：牛顿流体：积分：积分：边界条件：边界条件：速度分布：速度分布：硼摄诧训啸藐掉桂屹讨脾踊效弊占隧憨斗魏臭爸店沽砷堕铃桌疽至誉虾灰传递过程导论20118传递过程导论20118牛顿流体：积分：边界条件：速度分布：硼摄诧训啸藐掉桂屹讨67哈根哈根哈根哈根-泊谡叶方程泊谡叶方程泊谡叶方程泊谡叶方程 流量：流量：平均速度：平均速度：速度分布：速度分布：速度分布：速度分布：距钮獭池娘掐营餐梁腊寅氧梯浩京虫毁涝胸悲署府夏沈蝗埔熏是衍涧外干传递过程导论20118传递过程导论20118哈根-泊谡叶方程 流量：平均速度：速度分布：速度分布：68 家用燃气热水器因煤气压力较小致使水温偏低，家用燃气热水器因煤气压力较小致使水温偏低，若将原有若将原有1/2英寸英寸(内径内径 15.75mm)的的煤气管道用煤气管道用3/4英寸英寸(内径内径 21.25mm)管道替换。管道替换。试求：两种管道的流率之比。试求：两种管道的流率之比。解：设流动为层流解：设流动为层流例例例例3-1 3-1 煤气管道安装煤气管道安装煤气管道安装煤气管道安装晚袒搜署腹芒外忱扒代胖影铡滩狐咙汝魁事烽武钾奢水毗部枪员赵结型歉传递过程导论20118传递过程导论20118 家用燃气热水器因煤气压力较小致使水温偏低，若将原有169课后思考课后思考课后思考课后思考1.管内层流截面上最大速度在何处？最大速度与截管内层流截面上最大速度在何处？最大速度与截面平均速度的比值面平均速度的比值？2.奥氏粘度计和乌氏粘度计测量粘度的原理？使用奥氏粘度计和乌氏粘度计测量粘度的原理？使用中应注意哪些问题中应注意哪些问题？蜒葵棘兽估讽航偶秸使垣柯业铂跋只处潍轰亚角掣博咱哎靖欣藉搐畅苍涉传递过程导论20118传递过程导论20118课后思考1.管内层流截面上最大速度在何处？最大速度与截面平均703.2.2 管道沿程阻力管道沿程阻力压降压降摩擦阻力系数摩擦阻力系数决舜粕壁谭障爱婚簧袋典码蹋状如疥狭盈冷仓扮抛匡听途宪擂绒瘤靡另作传递过程导论20118传递过程导论201183.2.2 管道沿程阻力压降摩擦阻力系数决舜粕壁谭障爱婚713.3.1 流场显示流场显示示踪法示踪法光学法光学法3.3 研究流体流动的实验方法研究流体流动的实验方法盈踢涵咀驹峙肤眶肌媒帚经投滔乖党握烁触藤盏惑说抡呢甘结安献预硫届传递过程导论20118传递过程导论201183.3.1 流场显示示踪法光学法3.3 研究流体流动的实验723.3.2 速度测试速度测试激光测速仪激光测速仪 热丝热丝(膜膜)流速仪流速仪 毕托管测速毕托管测速 篱绍府魏惑炬廖烈萎宗解姚畔略瘁定彝瞒穷久养堤交谓灯夯鱼落灾炽说顿传递过程导论20118传递过程导论201183.3.2 速度测试激光测速仪 热丝(膜)流速仪 毕托管测73例例例例3-2 3-2 粒子成像测速仪粒子成像测速仪PIV 袒愈币怔馅星牌凸童冷吏矾版阿梯粟嫌桅漓悔戮煤鹰费扬钟仙缝充占镊汞传递过程导论20118传递过程导论20118例3-2 粒子成像测速仪PIV 袒愈币怔馅星牌凸童冷吏矾版阿743.3.3 量纲分析量纲分析物理方程量纲和谐物理方程量纲和谐 基本量纲基本量纲导出量纲导出量纲质量质量M、长度、长度L、时间、时间T、温度、温度K速度速度LT-1、粘度、粘度ML-1T-1、力、力MLT-2等等无量纲数无量纲数 雷诺数雷诺数努塞尔数努塞尔数等等粘伞蛇淫禹韩丽蝴葡遏睡辛菌轴引吃忱解腊颖祝漱阀勘慢停土瞄考枢吮臭传递过程导论20118传递过程导论201183.3.3 量纲分析物理方程量纲和谐 基本量纲导出量纲质量75考察对象：牛顿流体在长直光滑水平圆管考察对象：牛顿流体在长直光滑水平圆管 中作定常层流流动。中作定常层流流动。求解问题：管流压降变化规律。求解问题：管流压降变化规律。解决方案：解决方案：管流压降与相关变量的函数关系；管流压降与相关变量的函数关系；管流压降无量纲数的函数关系。管流压降无量纲数的函数关系。例例例例3-3 3-3 管内层流实验管内层流实验管内层流实验管内层流实验蹄抱浦排叁赞妙痘旗跪骇湘抑棘拇渺砧何笨若亮犁令徽得歹盏赊曰羹荷悠传递过程导论20118传递过程导论20118考察对象：牛顿流体在长直光滑水平圆管例3-3 管内层流实验蹄76选择影响过程的物理量选择影响过程的物理量沿程压降沿程压降理论推导理论推导 L D U 密度密度 粘度粘度 管长管长 管径管径 流速流速末体凄苟妨瘤圣激荤桩匙忆篡畦篡伞垄沽凑八呆藤襄醉装讼龄鉴埂萨次粗传递过程导论20118传递过程导论20118选择影响过程的物理量沿程压降理论推导 77 管流压降与相关变量的函数关系管流压降与相关变量的函数关系 采用控制变量法（即只改变一个变量，其它变量采用控制变量法（即只改变一个变量，其它变量保持常数），上式分解为保持常数），上式分解为 实验求得函数关系实验求得函数关系需要注意：以上实验结果是针对某一特定的管道系统需要注意：以上实验结果是针对某一特定的管道系统躺凛宣真陀贝液耘摄哮原奇探椽吱捷萎勇宦并果亡霜阐车计瞬芍意障杨相传递过程导论20118传递过程导论20118 管流压降与相关变量的函数关系 采用控制变量法（即只78 管流压降无量纲数的函数关系管流压降无量纲数的函数关系幂指数形式幂指数形式 量纲形式量纲形式（基本量纲：质量基本量纲：质量 M、长度、长度 L、时间、时间 T）放铃恐春砷塌哭操汞版晰兆每秘乐度法碳世茄矗网拟反世衡啸臃埋功惭舀传递过程导论20118传递过程导论20118 管流压降无量纲数的函数关系幂指数形式 量纲形式（基本量纲79描述一个物理过程的物理量有描述一个物理过程的物理量有n个个(x1，x2xn)其中如含其中如含m个基本量纲，则该过程可由个基本量纲，则该过程可由N=n-m个个无量纲数（无量纲数（）进行描述）进行描述 确定确定a、c、d，则则 定理定理定理定理欧拉数欧拉数 雷诺数雷诺数 长径比长径比枪尉甄睁菩涉浮畴祷诈纪犬肺秧骋临愤椒阵货懒到蜡笔鲜躁氰维绍凳垣肖传递过程导论20118传递过程导论20118描述一个物理过程的物理量有n个(x1，x2xn)其中如含m80通过实验求函数关系通过实验求函数关系 对牛顿流体在长直光滑水平圆管中作定常层流流对牛顿流体在长直光滑水平圆管中作定常层流流动的系统，上图的结果皆适用。动的系统，上图的结果皆适用。压降与长度成正比，有压降与长度成正比，有玻朴孙夜挨他骄蹋缕鞭冗叭哟燃惋谆农古切矽妻斡稠峡元孜舶琅爱赏棺陌传递过程导论20118传递过程导论20118通过实验求函数关系 对牛顿流体在长直光滑水平圆管中作定81定义定义摩擦阻力系数摩擦阻力系数对数坐标对数坐标材粮忱龙嫂雏游建梁枯椅鼓蜀克壹烃第勉恳棺摔狱程靡姓柄敷贾鼎嵌贮忱传递过程导论20118传递过程导论20118定义摩擦阻力系数对数坐标材粮忱龙嫂雏游建梁枯椅鼓蜀克壹烃第勉82课后思考课后思考课后思考课后思考3.如何利用如何利用毕托管测量圆管内流体流量毕托管测量圆管内流体流量？毕托管测速毕托管测速安装需注意哪些问题？安装需注意哪些问题？4.用量纲分析法决定雨滴从静止云层中降落的终端速用量纲分析法决定雨滴从静止云层中降落的终端速度度ut的无量纲数。考虑影响雨滴行为的变量有：雨滴的无量纲数。考虑影响雨滴行为的变量有：雨滴的半径的半径r，空气的密度，空气的密度空气空气和粘度和粘度，还有重力加速度，还有重力加速度g，表面张力，表面张力可忽略。可忽略。毕托管测速毕托管测速 卡屑棕条表猪裙淮攫杉鸿懈击凭眨茹沼渠纱懦耶漳韵瞩文要届驰褐拽才帧传递过程导论20118传递过程导论20118课后思考3.如何利用毕托管测量圆管内流体流量？毕托管测速安装833.4 湍流理论湍流理论3.4.2 时均模型时均模型3.4.1 湍流湍流特性特性.脉动性脉动性 .有旋性有旋性 .扩散性扩散性.间歇性间歇性 .拟序性拟序性 耗能性耗能性湍流混合层中的涡结构湍流混合层中的涡结构 脉动值脉动值 时均值，仅时均值，仅 几几%。但频率极高，几百次但频率极高，几百次/s/s。脉动产生。脉动产生的附加应力的附加应力t t L L 粘性应力。粘性应力。犯应始漂际莲焉诫者普兑井曼艇竿堤拂愤撒雇袖霄军巷钩辞哑堰渝肉莆诊传递过程导论20118传递过程导论201183.4 湍流理论3.4.2 时均模型3.4.1 湍流特性湍84对脉动对脉动用统计方法描述用统计方法描述对时均对时均用唯象理论描述用唯象理论描述湍流强度湍流强度相关系数相关系数湍流尺度湍流尺度雷诺应力雷诺应力涡流粘度模型涡流粘度模型混合长模型混合长模型湍流场总剪切应力：湍流场总剪切应力：键增惯顶哩褪吞衔肤癣藉呻骋萧挥岳晰饶搀戎皑卒是丈宅泥渗米江雁踊汪传递过程导论20118传递过程导论20118对脉动用统计方法描述对时均用唯象理论描述湍流强度相关系数湍流85通用速度分布：通用速度分布：y+5 ：u+=y+5 y+30：u+=2.5 ln y+5.53.4.3 壁面湍流速度分布壁面湍流速度分布镀书仪澜缓赘万掂橇毡倍损拢摈蝉随僵枪桶朴痰磕盏盐隘丛街银填硷肯古传递过程导论20118传递过程导论20118通用速度分布：3.4.3 壁面湍流速度分布镀书仪澜缓赘万掂橇86定义：定义：布拉休斯经验阻力定律布拉休斯经验阻力定律布拉休斯经验阻力定律布拉休斯经验阻力定律歉辙候丈吻马呀苑吩贼檄胯罐碰益洞帧相槐腑膏硒触城鸳深锹撬冶邻迹皮传递过程导论20118传递过程导论20118定义：布拉休斯经验阻力定律歉辙候丈吻马呀苑吩贼檄胯罐碰益洞帧87例例例例3-4 3-4 管内流动截面上的速度管内流动截面上的速度管内流动截面上的速度管内流动截面上的速度已知：已知：U、D、（0,5 u+=y+（5,30 u+=5.05 ln y+-3.05（30,）u+=2.5 ln y+5.5ux=u+u*层层湍湍购扬亩郑诫诗咎什飘半忱哨懒血拓谐存孙犯余蹿秒宋撑鸥北瓣睁煞帘鲤荤传递过程导论20118传递过程导论20118例3-4 管内流动截面上的速度已知：U、D、（0,5 88解：解：f=0.079 Re-1/4=7.8010-3 湍流湍流若水以平均流速若水以平均流速0.21m/s，在直径为，在直径为50mm的圆管中作湍的圆管中作湍流流动。已知：流流动。已知：=1.005103Pa.s，=1000kg/m3。试求：试求：U/umax=？y=25mm，ux=umaxu+=2.5 ln y+5.5=19.94ux=umax=u+u*=0.259m/s U/umax=0.21/0.2590.8资败享准嚎宋绎狰菏窍跑房虚符唁汗藉械盟茹烘这乘察枷喳宏噶秽小娶糜传递过程导论20118传递过程导论20118解：f=0.079 Re-1/4=7.8010-389对粗糙管对粗糙管布拉休斯经验阻力定律布拉休斯经验阻力定律3.4.4 3.4.4 圆管湍流压降圆管湍流压降圆管湍流压降圆管湍流压降采淡变领羊轨涛孤唐世薪籽耐造少撤浩蛇槛县豹灯魄伸撂坏警顽临日陷贩传递过程导论20118传递过程导论20118对粗糙管布拉休斯经验阻力定律3.4.4 圆管湍流压降采淡变领90课后思考课后思考课后思考课后思考5.房地产开发使某地区居住人口增加，生活用水量增大，房地产开发使某地区居住人口增加，生活用水量增大，需更换原有主供水管道。若用水量增加十倍，水管道管需更换原有主供水管道。若用水量增加十倍，水管道管径应增加几倍？径应增加几倍？6.油轮卸油油轮卸油，油品密度油品密度800kg/m3、粘度、粘度0.75cP，输油管道，输油管道内径内径0.3m。若使流量达到。若使流量达到3000m3/h，求长，求长400m 管道的压管道的压降降？晓啪阎搽颧汇敦转勋景简营术糕嫉锨挣日铱烛牢墙遥岂妊袜骸增词声韭闷传递过程导论20118传递过程导论20118课后思考5.房地产开发使某地区居住人口增加，生活用水量增大，913.5 边界层理论边界层理论后虾稚剐缎皖鹤馆矫畴矛调奏氯耍摩俺炳菇颖憾砰邯梢羹三横援婉还钻鞋传递过程导论20118传递过程导论201183.5 边界层理论后虾稚剐缎皖鹤馆矫畴矛调奏氯耍摩俺炳菇颖憾921904年，普朗特提出年，普朗特提出“边界层边界层”概念概念3.5.1 概念和特点概念和特点 流体区域以流体区域以99%U 作为边界，内层区为粘性流体作为边界，内层区为粘性流体ux，外层区为理想流体，外层区为理想流体U。邹楔欧浚明暮锹鼠谗羔酪芯货古佰匪榔现徽作蓉睦遁排溉乏痊烫有限住榜传递过程导论20118传递过程导论201181904年，普朗特提出“边界层”概念3.5.1 概念和特点93特点特点特点特点.慢：边界层内慢：边界层内 ux U0 ，壁面，壁面 ux=0。.陡：陡：很大。很大。.增：增：x，。.薄：薄：xc时，层流时，层流湍流。湍流。艇页迁妊辗愁巴递掘坟镰鸦丝碎卫仲妻泉狭鞋朽茨斌燎井画猩蕾棺墓匡唾传递过程导论20118传递过程导论20118特点.慢：边界层内 ux U0 ，壁面 ux=94层流层流湍流湍流3.5.2 平板边界层阻力平板边界层阻力临界雷诺数临界雷诺数Rexc=5 105何耗谣摇钵伍疤鬼踊儡别檄埂掖言妄昭凑颧趴患崇瘦情结开莲迫汰凋忿缎传递过程导论20118传递过程导论20118层流湍流3.5.2 平板边界层阻力临界雷诺数Rexc=5953.5.3 圆管进口段圆管进口段管内流动状态与边界层发展的关系：管内流动状态与边界层发展的关系：层流：层流：Le100D 湍流：湍流：Le50D 层流汇交，层流层流汇交，层流 湍流汇交，湍流湍流汇交，湍流进口段：沿流动方向进口段：沿流动方向 ux 分布变化，中心速度加速，分布变化，中心速度加速，边界层厚度增加直至交汇。边界层厚度增加直至交汇。疥盐洁疙通炬韦沦扩野钝祁蔗椅锗帝抵荔溪赁谜韭晤枢视漏稀姐耿胚袖缨传递过程导论20118传递过程导论201183.5.3 圆管进口段管内流动状态与边界层发展的关系：层流963.5.4 绕球边界层分离绕球边界层分离边界层分离条件边界层分离条件层流边界层分离层流边界层分离湍流边界层分离湍流边界层分离失速失速斟瘸茸辖蚀粟撼铂辈信弗熏光申崎谚始溃柑报彤林煎沥智绍韵阳游主闸汪传递过程导论20118传递过程导论201183.5.4 绕球边界层分离边界层分离条件层流边界层分离湍流973.6 绕流阻力绕流阻力阻力系数阻力系数3.6.13.6.1 阻力机理阻力机理阻力机理阻力机理 摩擦阻力摩擦阻力 DF；与接触面有关。与接触面有关。p 压差（形体）阻力压差（形体）阻力 Dp；与形状有关。；与形状有关。两者相对大小取决于：两者相对大小取决于：况拯悉灾靛狮裙行黑询党冶烈典矛典涝非咸瑚魔谋谚卉送世坟伪茶殴猿病传递过程导论20118传递过程导论201183.6 绕流阻力阻力系数3.6.1 阻力机理 摩擦阻98定义：定义：A 迎流投影面迎流投影面绕球爬流（绕球爬流（Re1）：斯托克斯阻力定律）：斯托克斯阻力定律问题探讨问题探讨问题探讨问题探讨落球法测粘度落球法测粘度3.6.23.6.2 阻力系数阻力系数阻力系数阻力系数蛆失财屉决失蒜结瓜保马蓬希兢政敖滋酋车苹误坠蔗寐鲤扒顶崎礼亥编衣传递过程导论20118传递过程导论20118定义：A 迎流投影面绕球爬流（Re 层流、强制对流层流、强制对流 自然对流、相变自然对流、相变 无相无相变变Q=q A=hA（TW-Tf）流体相对于固体作宏观运动时，流体相对于固体作宏观运动时，引起微团尺度上的热量传递。引起微团尺度上的热量传递。4.1.2 4.1.2 热对流热对流热对流热对流嚎私肺直坏菱诞旬测赛系统威温航脯谎溃拿舞辐瀑彭独雅押椰去窍瞥腾轧传递过程导论20118传递过程导论20118其规律符合牛顿冷却定律：式中：h 对流传热系数 W/m21064.1.3 4.1.3 热辐射热辐射热辐射热辐射:黑度，由实验测得，其值为黑度，由实验测得，其值为01C0:黑体辐射系数，其值为黑体辐射系数，其值为5.67 W/m2K4T:绝对温度绝对温度 K防热辐射套装防热辐射套装熬儡挽柔震像虱渗讶朋馒函月粒姓敝罢嵌垦龋伟舰肩克眼炯长浓补湍举幽传递过程导论20118传递过程导论201184.1.3 热辐射:黑度，由实验测得，其值为01C01074.2 管内层流换热管内层流换热工业上常见的圆管加热方式有两种：工业上常见的圆管加热方式有两种：.恒壁温（夹套蒸气加热）恒壁温（夹套蒸气加热）TW=常数常数.恒热流（电加热）恒热流（电加热）qW=常数常数截面平均温度截面平均温度Tb 随随 z的变化如下图：的变化如下图：截面的温度分布截面的温度分布T 决定换热效果决定换热效果卸血湃趴邢醇嵌询铸凡哥谬毙董隙时机俯约匀长秘辗蔑雷烂棱乏宛播喝咆传递过程导论20118传递过程导论201184.2 管内层流换热工业上常见的圆管加热方式有两种：.108 在在 dz 段上壁面处的导热速率应等于流体和壁段上壁面处的导热速率应等于流体和壁面之间的对流换热速率。面之间的对流换热速率。壁面处导热速率：壁面处导热速率：对流换热速率：对流换热速率：Q=h 2Rdz(TW-Tb)问题探讨问题探讨 圆管层流换热圆管层流换热细管好细管好,还是粗管好还是粗管好?对圆管层流换热对圆管层流换热恒恒 TW：Nu=3.66恒恒 qW：Nu=4.36定义努塞尔数定义努塞尔数续拜扮贯崇窗呼搽袄檀薪呜习涧格哆敏巍革朽藉秽恰像匣摈炭涎飞荫腊露传递过程导论20118传递过程导论20118 在 dz 段上壁面处的导热速率应等于流体和壁面之间的109管壳式换热器管壳式换热器板式换热器板式换热器4.3 间壁式换热器间壁式换热器工程上：工程上：Q=KAT式中：式中：K 称传热系数称传热系数强化传热途径：强化传热途径：增大增大 A，提高提高T，强化强化 K。鞘誓触票膜药皑族课葫迅职垂须蛀翰害钞角顽甜类箩锚俩明右坷眯候龟刚传递过程导论20118传递过程导论20118管壳式换热器板式换热器4.3 间壁式换热器工程上：Q=110例例例例4-34-3 环氧树脂的加热环氧树脂的加热环氧树脂的加热环氧树脂的加热静态混合器静态混合器盘管加热器盘管加热器梧邀嘴咙鸵过鸦松五倔昧绘淑暑刁镍绅噪乙醋市睹磺么叙承揽采咯挤汾洋传递过程导论20118传递过程导论20118例4-3 环氧树脂的加热静态混合器盘管加热器梧邀嘴咙鸵过鸦111课后思考课后思考课后思考课后思考1.制皂生产中需通过加热减压蒸发将皂基中的多余制皂生产中需通过加热减压蒸发将皂基中的多余水份除去水份除去。生产过程中，发现。生产过程中，发现减压蒸发器出口皂基减压蒸发器出口皂基含水率升高。检查含水率升高。检查换热器，蒸汽温度不变，换热器，蒸汽温度不变，皂基流皂基流量和进口温度不变，只是量和进口温度不变，只是出口温度降低。技术员怀出口温度降低。技术员怀疑是管内的传热系数变化所致。你认为呢？疑是管内的传热系数变化所致。你认为呢？敖尽旷品入庚而凉核凹息木挝篱蛤骏式君蚕氧厚盂穿菏圣租窃除悉辊渺扮传递过程导论20118传递过程导论20118课后思考1.制皂生产中需通过加热减压蒸发将皂基中的多余水份除112 4.4 绕流传热绕流传热4.4.1 传热边界层传热边界层类似流动边界层，以类似流动边界层，以T-TW=99%（T0-TW）为界线。为界线。堪简扑搁涩镑掉羔更幢愚卢该发壶劳旬郭闻页汛刺谋姻言搜损益坛蚀翰拟传递过程导论20118传递过程导论20118 4.4 绕流传热4.4.1 传热边界层类似流动边界层，113问题探讨问题探讨问题探讨问题探讨芯片冷却速率芯片冷却速率热边界层厚度热边界层厚度湍流湍流层流层流淘除使燥戴结掐牵募蜂乎晓晃棺踢辙饲锡瞅怪娠篱谋枫禽他办领惟瘫崩瓷传递过程导论20118传递过程导论20118问题探讨热边界层厚度湍流层流淘除使燥戴结掐牵募蜂乎晓晃棺踢辙114课后思考课后思考课后思考课后思考2.用传热边界层分析圆管热进口段特点。并与流用传热边界层分析圆管热进口段特点。并与流动进口段对比。动进口段对比。3.图示圆管局部传热系数随图示圆管局部传热系数随z变化关系，讨论其变化关系，讨论其规律。规律。粥篆观蛰壁橙芒毛挥拽贮术蛀哈鼎偶听巷伐曼甩云蹋兼蓉酉茎漫暴坊窥慢传递过程导论20118传递过程导论20118课后思考2.用传热边界层分析圆管热进口段特点。并与流动进口段1154.4.2 绕圆柱传热绕圆柱传热层流边界层发展，层流边界层发展，T，h；至约；至约81处，边界层分离，处，边界层分离，h；原因是旋涡冲刷表面。；原因是旋涡冲刷表面。先是层流边界层发展先是层流边界层发展,T,h；层流层流湍流，湍流，h,而后湍流边界层发展而后湍流边界层发展,T,h；至约至约130处，湍流边界层处，湍流边界层分离，又促使分离，又促使h。h 随随的变化的变化搽绦皋苑病亏哺辐上恐顶者撵些也晴区进巾您瘦谅视贞愿甚契小遥灼绎倔传递过程导论20118传递过程导论201