1 动量传输基本概念.ppt

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1、11.动量传输的基本概念21.动量传输基本概念1.动量传输的基本概念3概述•冶金过程：是物理化学过程、动量、热量、质量传输过程的组合过程。•传输理论的基础：质量守恒定律；动量守恒定律；能量守恒定律。•研究的目的：研究速率过程（动量、热量、质量）•本学科的现状与发展1.动量传输的基本概念4一单位制：工程单位制；基本单位：长度，时间，力国际单位制；基本单位：长度，时间，质量工程单位制规定：质量为1kg的物体在标准重力加速度处所受的引力为1kgf。缺点g随地点的不同而异，力不能作为基本单位，且kg与Kgf是不同的概念。国际单位制：基本

2、单位：米（m）公斤（kg）秒（s）度（℃）（K）导出单位：力——牛顿（1N=1kg×m/S）能量——焦耳（1J=1kg·㎡/S²）压力（强）——帕斯卡（Pa=N/㎡）功率——瓦（W=J/s）1.动量传输的基本概念5二单位换算：•力:1kgf=9.807N1N=0.102kgf•压力（强）:1atm=1.01325×105Pa•1atm=760mmHg=10332mmH2O1at=10000mmH2O=735.6mmHg=9.807×14Pa•1mmH2O=1kgf/㎡=9.8Pa•能量:1kJ=0.239kcal1kcal=4.

3、187kJ1w=1J/s=0.86kcal/h1kcal/h=1.163w1.动量传输的基本概念61.1流体及连续介质模型•1、流体的定义:•在切向力的作用下会发生连续的变形的物质。•从物质受力和运动的特征来分：流体固体切向力流动变形速度•宏观的研究流体受力和运动规律的科学——流体力学1.动量传输的基本概念71.1流体及连续介质模型•2、不可压缩流体:•液体可以随其容器形状不同而改变其形状，且自由界面在相当大的压力下不改变其体积。•可压缩流体•气体具有很大的的压缩性和膨胀性，可以在压力下体积缩小或无限膨胀，没有自由表面。1.动量

4、传输的基本概念81.1流体及连续介质模型•1、流体的定义:•在切向力的作用下会发生连续的变形的物质。•2、连续介质模型:•物质连续地分布于其所占有的整个空间，物质宏观运动的物理参数是空间及时间的可微连续函数。对于连续介质模型，微积分等现代数学工具可以加予应用。1.动量传输的基本概念1.1流体及连续介质模型91.2.1惯性•流体的密度mlimv0V•ΔV从宏观上看应足够小，而从微观上看应足够大。•对于均质流体mV1.动量传输的基本概念1.2流体的主要物理性质10流体的密度•只有当流体是连续介质时，流体的一切物理属性

5、均可以看作是坐标和时间的连续函数。可以用微积分来处理问题。流体的比容•即密度的倒数。1V3mmkg流体的重度•γ=ρg1.动量传输的基本概念111.2.1流体的惯性•对于气体可以当作理PPvRT想气体来处理，即气体满足理想气体状态R0R方程。M•R0：气体常数，kgfm•工程单位制中：R8480kmolK•国际单位制NmR83140kmolK1.动量传输的基本概念121.2.2流体的压缩性•流体的压缩性注意压缩性是一相对的概念•1、液体的压缩性•体积压缩系数1dV等温压缩pVdP•其倒数为体积弹

6、性模数•对于液体而言，VEdp•由于βp很小，vdV•一般不记其压缩性。dV0dP1.动量传输的基本概念131.2.2流体的压缩性•对于气体：PP•1、等温时212121（T1=T2）P1P2•2、等压时TT12（P1=P2）21T212T1TtVtV0V01Tβ=1/273T01.动量传输的基本概念141.3流体的粘性1.3.1粘性的概念•实验一两平行平板，中间充满流体，平板的面积为A，其间的流体均匀，高为H。，且H≪A½叫无限大平板固定yvx（y）H稳定开始Fxv01.动量传输的基

7、本概念151.3.1粘性的概念•将下面的一块平板作匀速直线运动，连续测定使这块平板作匀速直线运动所需的力。实验测得稳定后F=Const。•实验结果：•1v0与F不变时，F∝A•2A=Const时：F∝v0/H（唯一的单增函数）•结果的表达式为：dvFdvFxAxyxdyAdyτyx下标：x为运动方向；y为在该方向上有速度梯度式中：μ流体的动力粘度系数，其单位为Pa∙S1.动量传输的基本概念161.3.2牛顿粘性定律dvNx()yx2dym•a.正负号的意义由于粘性应力的方向与流动方向平行，则τyx与dvx

8、/dy的方向无关（梯度是矢量）粘性应力是一对大小相等，方向相反的力。亦是一矢量，正负号表示力的方向。同时也可表为粘性动量通量。1.动量传输的基本概念171.3.2牛顿粘性定律•b.粘性动量通量：通过单位面积在单位时间内传递的动量。vvx