考试点专业课：西北工业大学 872 化工原理基础讲义

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1、考试点考研网www.kaoshidian.com第一章流体流动1.1概述一、流体的概念流动的物质：气体、液体的统称连续性假设：流体的不可压缩性（高真空的气体除外）二、流体的粘性1、牛顿粘性定律2、粘度的单位及换算duFAdyFduAdy3、温度与压强对粘度的影响任何流体都有粘性，但粘性只有在流体运动时才会表现出来。所以粘度又称动力粘度（注意231cP(厘泊)10P(厘)10Pas（帕斯卡秒）区别“运动粘p常温、常压下，水的粘度约为1cPp温度升高液体的粘度减小，气体的粘度增大p压强对流体粘度的影响一般可忽略p其他流体的粘度一

2、般可通过查手册等获得n=1,牛顿流体Fdun()n1，非牛顿流体dyA牛顿流体和非牛顿流体p牛顿型流体Ø剪应力与速度梯度的关系符合牛顿粘性定律的流体，即n=1。Ø如水、所有气体都属于牛顿流体。p非牛顿型流体Ø剪应力与速度梯度的关系不服从牛顿粘性定律，即n≠1。Ø如泥浆、某些高分子溶液、悬浮液等。1.2静力学基本方程P0PZgPZg2211P1AP＋Zρg＝常数P2P0GHZ1gP2AZ2图1－1静力学基本方程的推导静力学基本方程的意义：在静止的流体内部，任一点的位压能和静压能之和为常数，两者互相转换。流体静力学方程及应用•

3、液柱压差计：U型压差计、微差压差计和斜管压差计等1考试点考研网www.kaoshidian.com条件:重力场中的静止的、连续的和不可压缩的流体1.3流体在管内的流动一、流动类型Ø流量和流速：一般是指管内的平均流速（管子规格），注意常用流体的适宜流速范围。水（1～3m/s），一般气体（10～20m/s）Ø稳定流动和不稳定流动二、流动现象雷诺实验：雷诺数、流动类型2考试点考研网www.kaoshidian.comLmLduL3000ReLmmL～2000层流（也称滞流）2000～4000过渡流4000～湍流（

4、也称紊流）•例1—520℃的水在直径为Φ60×3.5mm的钢管中流动，如水流速度为1.5m/s时，试判别其流型。解：已知：d=0.060－0.0035×2=0.053m，u=1.5m/s，33-3水在20℃时的密度=10kg/m、粘度μ=10Pa.s。所以•••所以水流型态为紊流。边界层及其分离边界层的产生是因为流体具有粘性的结果3考试点考研网www.kaoshidian.comØ边界层按其流型有层流边界层和湍流边界层之分。Ø在壁面的前一段，边界层的流型为层流，称为层流边界层。Ø离开平壁前缘若干距离后，边界内的流型转为紊流，称为紊流边界层，其厚度较

5、快地扩展。Ø即使在紊流边界层内，近壁处仍有一薄层，其流型仍为层流，称为层流底层。圆管内的边界层圆管内的流动有规律性，经过稳定段后流体流动才达到稳定，在入口段存在边界层的扩大或增长过程。边界层的分离流体在遇到障碍物时会产生边界层的分离现象，原因是作用在流体上的静压强改变了流体的流动状况，本质是能量转换造成的结果。研究边界层及其分离的目的是进一步了解流体在流动过程中的现象和本质，为后续的研究和应用提供一个基础。如层流底层的提法能在一定程度上解释传热和吸收传质过程中存在的现象和规律。三、流体流动的基本方程1、连续性方程：W2W1根据质量守恒定律，ρ1A1

6、u1=ρ2A2u22、实际流体的柏努利方程：衡算范围：内壁面、1—1与2—2截面间连续的流体衡算基准：1kg流体衡算基准面：0－0水平面目的：考察1－1、2－2截面间流体的总能量4考试点考研网www.kaoshidian.com根据能量守恒定律，在连续稳定流动条件下，1kg流体在截面1－1与2－2间的总能量衡算式为：输入＝输出此式称为以热力学第一定律表示的能量衡算式。式中的能量可分为两类：一类称为机械能，包括位能、动能、静压能与外部机械输入的能量；另一类为内能与热。根据热力学第一定律，流体内能的变化等于流体所获得的热量减去它所作的功，即再研究系统内

7、热量的变化：对不可压缩流体，其比容υ或密度ρ为常数，均与压力无关，实际流体的柏努利方程理想流体的柏努利方程5考试点考研网www.kaoshidian.com条件：理想流体（粘度为零，因此在流动过程中不会产生粘性阻力，即Σhf＝0），并且无外加功（即We＝0）。NeWewNeN柏努利方程式的讨论（1）外加功We：PP12gzgz12（2）当流体静止时，即u1＝u2＝0，外加功与阻力亦自然为零，即We＝0，Σhf＝0静力学基本方程（3）不同衡算基准：22uPuP1122zHzH1e2f2gg2gg单位重量的流体22

8、uu12gzPHgzPP11T22f22单位体积的流体3、柏努利方程的应用：Ø应用的步骤：(1)作图