化工原理第一章.pptVIP

* 1.雷诺实验与雷诺准数 1）实验装置 . * 2）实验观察到的现象 滞流或称层流 湍流或称紊流 . * 3）影响流动类型的因素 　　流速 u、管径 d、流体的粘度 ?、密度 ? 　　能否用更少的参数代替流速、管径、流体的粘度、密度等参数来确定流动类型呢？ . * 4）雷诺准数 　　雷诺通过分析研究发现：将影响流动类型的诸因素组合成数群 du? /? ，其值的大小可以判断流动属于滞流还是湍流，这个数群称雷诺数，用符号来 Re 表示。单位：m0kg0s0。 . * ? u2：单位时间通过单位管截面的动量； ? u / d：流体的剪应力。 雷诺准数的物理意义： 　　反映了流体在流动过程中惯性力（动量）与黏性力（剪应力）的对比关系。 . * 2.滞流与湍流 1）雷诺准数 的不同 实验发现：流体在圆形直管内流动时， Re ＜ 2000 滞流或层流 Re ＞ 4000 湍流或紊流 2000 ? Re ? 4000 过渡流 . * 2）流体内部质点的运动方式 　　滞流：轴向运动 　　湍流: 轴向运动、径向运动 3）速度分布不同 4）流动阻力产生的依据不同 　　滞流：内摩擦应力 　　湍流：内摩擦应力和湍流应力 . * 1.4.2　流体在圆管内流动时的速度分布 1）层流 . * 设流体在半径为R的水平直管内作滞流流动，于管轴心处取一半径为，长度为的流体柱为研究对象。 推动力＝摩擦阻力 . * . * . * 工程中常以管截面的平均流速来计算流动阻力所引起的压强降。 . * . * 2.湍流 　　由于湍流运动的复杂性，尚未能从理论上推倒出管内的速度分布式，只能用经验公式表达。 R：管的半径， r：点到管壁的距离。 n 的值在 6 至 10 之间，雷诺数愈大，n 的值也愈大，当 Re = 105 左右时，n = 7。 . * 所以湍流时，流体的平均速度大约等于管中心处最大速度的0.82倍。 平均流速 u： . * 1.4.3 边界层的概念 实际流体与固体壁面作相对运动时，流体内部都有剪应力作用。由于速度梯度集中在壁面附近，故剪应力也集中在壁面附近。远离壁面处的速度变化很小，作用于流体层间的剪应力也小到可以忽略，这部分流体便可以当作理想流体。 . * 　　所以，分析实际流体与固体壁面的相对运动时，应以壁面附近的流体为主要对象。这就是本世纪初普兰德提出的边界层学术的出发点。 . * 1.边界层的形成　　 　　实际流体沿壁面流动时，可在流体中划分出两个区域： 边界层区：在壁面附近存在较大的速度梯度，流动阻力主要集中在此区域； 主流区（外流区）：速度梯度视为零的区域，流动阻力可以忽略不计。 . * . * . * 2.边界层的分离 边界层分离：边界层脱离壁面的现象。 流体流动过程中产生边界层分离而引起机械能损耗，这种阻力称形体阻力。 流体沿壁面流动时的流动阻力称摩擦阻力。 . * . * 1.5　流体在管内的流动阻力 　　流动阻力产生的原因和影响因素：流体具有粘性，使得流体在流动时存在内摩擦力；壁面的形状。所以，流动阻力的大小与流体本身的物理性质、流动状况及壁面的形状等因素有关。 . * 　　由于直管阻力和局部阻力产生的原因不同，故需分开计算。 . * 1.5.1　流体在直管中的流动阻力 1.圆形直管阻力 . * . * 2.倾斜液柱压差计 R1=R/sin ? R= R1 sin ? . * 3. 微差压差计— 放大读数 特点： （1）内装两种密度相近且不互溶的指示剂； （2）U型管两臂各装扩大室（水库）。 P1-P2=（?a- ?c）Rg . * 例1-4（P21） 例1-6 . * 2.液位的测量 . * 3.液封高度的计算 　　化工生产中一些设备需要液封，液封高度的确定就是根据流体静力学基本方程式来计算的。 . * . * 1.3　 流体流动的基本方程 1.3.1 流量与流速 1.流量 　　单位时间内流过管道任一截面的流体量。 . * 质量流量 ws ：流体单位时间内流过管道任一截面的流体质量。 体积流量 Vs ：流体单位时间内流过管道任一截面的流体体积。 . * 2.流速 　　单位时间内流体在流动方向上所流过的距离。由于流体在管截面上的速度分布较为复杂，通常流体的流速指整个管截面上的平均流速，表达式为： . * 由于气体的体积流量随温度和压强的变化而变化，故气体的流速也随之而变，因此采用质量流速较为方便。 质量流速：单位时间内流体流过管道单位截面积的质量。 . * 由流量和流速可确定管道的直径 d 流量一般由生产任务所决定。流速的选择视具体情况而定，一般选用经验数据，具体见表1-1（P26），计算得到的管径需进行标准化。 例1-10（P