化工流体流动与传热

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 流体流动,1.,8,湍流,1.,8,.,1,湍流的特点,1.,8,.,2,湍流的表征,1.,8,.,3,湍流时的运动方程与雷诺应力,（选读）,1.,8,.,4,普兰德混合长理论（选读）,1.,8,.,5,圆管中的轴向稳态湍流,2.,平均速度,三、数学模型的求解,由,代入,积分得,当,三、数学模型的求解,对于圆管中的稳态湍流,柏拉休斯,1/7,次方定律,由,积分得,3.,摩擦系数,由,三、数学模型的求解,由,比较得,三、数学模型的求解,适用范围,卡门公式,（半经验公式）,4.,各层厚度,设,层流内层厚度为,当,缓冲层厚度为,湍流主体厚度为,三、数学模型的求解,【,例,1-26】,自学,第一章 流体流动,1.,8,湍流,1.,9,量纲分析（自学选读）,自学提纲,通过自学应了解以下内容：,何为量纲分析法。,基本量纲的表示方法。,量纲分析法的原则。,伯金汉 定理。,1.,9,.,1,量纲分析法,的基本概念,1.,9,.,3,伯金汉 定理,第一章 流体流动,1.,9,量纲分析,1.,10,.,1,流动阻力的类型,1.,10,流动阻力计算,1.,8,湍流,流动阻力的类型,流动,阻力,直管阻力,流体流经一定管径的直管时，由于摩擦产生的阻力。,局部阻力,流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大或突然缩小等局部地方所引起的阻力。,形体阻力,管路系统的总能量损失,直管阻力,局部阻力,总阻力,流动阻力的类型,直管能量损失,局部能量损失,第一章 流体流动,1.,9,量纲分析,1.,10,.,1,流动阻力的类型,1.,10,流动阻力计算,1.,8,湍流,1.,10,.,2,管内流动阻力的计算,一、直管中的流动阻力,1.,层流时的摩擦系数,对于管内的稳态层流流动,或,则,适用范围,2.,湍流时的摩擦系数,一、直管中的流动阻力,（,1,）管壁粗糙度对摩擦系数的影响,粗糙管和管壁粗糙度,管道,光滑管,玻璃管,塑料管,黄铜管,钢 管,铸铁管,水泥管,粗糙管,一、直管中的流动阻力,管壁粗,糙度,绝对粗糙度,壁面凸出部分的平均高度。,相对粗糙度,绝对粗糙度与管道直径比值。,某些工业管道的绝对粗糙度（表,1-2,）,管壁粗糙度对摩擦系数的影响,流体湍流流过壁面的情况,层流,流体质点与管壁凸出部分不发生碰撞，故,摩擦系数与管壁粗糙度无关。,湍流,一、直管中的流动阻力,层流内层厚度,基本无影响,有很大影响,一、直管中的流动阻力,（,2,）湍流摩擦系数公式,光滑管,B.,经验公式,适用范围,A.,半经验公式,适用范围,布拉修斯（,Blasius,）公式,卡门（,karman,）公式,一、直管中的流动阻力,A.,柯尔布鲁克,（,Colebrook,）公式,适用范围,粗糙管,B.,尼库拉则（,Nikurades),与卡门,公式,适用范围,一、直管中的流动阻力,3.,摩擦系数图,为了方便计算，可将摩擦系数 对雷诺数,Re,和相对粗糙度,e/d,的关系曲线标绘在双对数坐标图上，该图称为莫狄（,Moody,）摩擦系数图。,适用范围,摩擦系数与雷诺数及相对粗糙度的关系,四个,区域,层流区,过渡区,层流或湍流的曲线均可应用。,湍流区,完全湍流区（阻力平方区）,一、直管中的流动阻力,二、管路上的局部阻力,1.,局部阻力的形成,流体在管路的进口、出口、弯头、阀门、扩大、缩小等局部位置流过时，其流速大小和方向发生变化，流体受到干扰或冲击，涡流现象加剧而消耗能量,管路局部阻力,。,突然扩大,突然缩小,2.,局部阻力的计算,（,1,）阻力系数法,由圆形直管阻力通式,设,局部阻力,局部阻力系数,二、管路上的局部阻力,突然扩大与突然缩小,二、管路上的局部阻力,突然扩大局部阻力系数,突然缩小局部阻力系数,突然扩大,突然缩小,突然扩大和突然缩小的局部阻力系数图,(a),突然扩大,(b),突然缩小,二、管路上的局部阻力,入口和出口,由,管路入口：流体自容器流入管路。,二、管路上的局部阻力,入口阻力系数,相当于管路突然急剧缩小,由,管路出口：流体自管路流入容器或直接排放至管,外空间。,二、管路上的局部阻力,出口阻力系数,相当于管路突然急剧扩大,注意事项,选在出口截面外侧,选在出口截面内侧,不能重复计算,二、管路上的局部阻力,管件与阀门,管件,弯头,三通,活接头,管件与阀门的阻力系数 （表,1-3,）,阀门,球阀,闸阀,截止阀,二、管路上的局部阻力,（,2,）当量长度法,为便于计算，将局部阻力折算成一定长度直管的阻力,当量长度法,。,当量,长度,当量长度,实验确定,查共线图,二、管路上的局部阻力,管路与阀门的当量长度共线图,示例：,100mm,闸阀,1/2,关,三、管路系统中的总能量损失,总阻力,各段直管总长度,各当量长度之和,各阻力系数之和,【,例,1-31】,自学,练 习 题 目,思考题,作业题:,30,、,31,、,32,1.,何为直管阻力与局部阻力,？,2.圆管层流、湍流的摩擦系数如何计算？,3.,摩擦系数与 和 的关系如何,?,4.何为阻力系数法？,5.,何为当量长度法，,当量长度有何含义,？,