流体输送与传热技术1

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1、1流体输送与传热技术Fluidconveyingandheattransfer2第一部分流体输送技术引言　流体输送的应用油品输送、化工过程中，流体物料需要从一个设备送到另一个设备（设备间移动），或从一个工序送往另一个工序（工序间转移），逐步完成各物理过程和化学过程。常见输送方式包括：高位槽送料、真空抽料、压缩空气送料和流体输送机械送料等。必然会涉及到流体输送、流量测量、压力测量、输送设备所需功率的计算及其选型等问题。要解决这些问题必须先掌握流体力学中流体流动的有关基本原理、基本规律和相关的实验知识和应用技能。4知识目标：●理解流体流动的基本概念、流动阻力产生的原因；

2、●掌握连续性方程式、伯努利程式和管内流动阻力的计算；●了解流体输送管路设计原则；了解流体输送机械的结构、原理及应用；5§1-1流体的特性、连续性假设第一章流体及其物理性质一、易变形性和流动流体不能抵抗任何剪切力作用下的剪切变形趋势，这是流体与固体在宏观力学行为方面的主要差异；微观上，流体分子间吸引力小。气体与液体的区别6(1)流体质点无线尺度，无热运动，只在外力作用下作宏观平移运动;(2)具有宏观物理特性---温度、压强、密度。。。1mm3体积水:3.41019个分子空气:2.71016个分子10-10mm3体积(相当于一粒灰尘体积)空气:2.7106个分子二

3、、流体作为连续介质的假设流体质点:流体中宏观尺寸非常小，微观尺寸又足够大的任意物理实体。7连续介质模型：假设流体是由连续分布的流体质点组成的介质。(1)可用连续性函数u(x,y,z,t)描述流体质点物理量的空间分布和时间变化；(2)由物理学基本定律建立流体运动微分或积分方程，并用连续函数理论求解方程。*除了稀薄气体与激波的绝大多数工程问题，均可用连续介质模型作理论分析。81、密度常温下取ρ水=1000kg/m3ρ空气=1.2kg/m3混合液：一流体的密度（density）均匀流体：一般流体：(kg/m3)§1-2流体的主要物理性质理想混合气体：xi—组分i的质量分率

4、yi—组分i的摩尔分率94、重度：3、相对密度：2、比容液体的密度与1个大气压4℃纯水密度之比10温度/℃05101520水0.99981.00000.99970.99910.9982原油0.86930.86620.86310.86000.8569空气1.2931.2731.2481.2261.205温度/℃2530405060水0.99700.99570.99220.98800.9832原油0.85380.85070.84450.83830.8321空气1.1851.1651.1281.0981.060温度/℃708090100水0.97780.97180.965

5、30.9584原油0.82590.81960.81360.8074空气1.0291.0000.9730.946P=101325原油、空气相对密度随温度的变化11（1）流体的体积压缩系数：二、压缩性（compressibility）和膨胀性（expansibility）例题1在容器中压缩液体，压强为106Pa时，体积1L；压强2×106Pa时，体积995cm3。求压缩系数。12二、压缩性（compressibility）和膨胀性（expansibility）（2）流体的体积膨胀系数：12（3）不可压缩流体液体--一般可当作不可压缩流体气体--低速（标准状态，一般v<6

6、8m/s）气流可按不可压缩流体处理，v=102m/s时，不考虑压缩性引起误差2.3%。理想气体(完全气体)状态方程R——气体常数　空气R=8312/29=287J/kg·K道尔顿分压定律例题21kg氢气，温度-40℃，V=0.1m3，求p=?141.流体内摩擦概念牛顿在《自然哲学的数学原理》(1687)中指出：相邻两层流体作相对运动时存在内摩擦作用,称为粘性力。•库仑实验(1784)三、流体的粘性(viscosity)15流体粘性形成原因:(1)两层液体之间的粘性力主要由分子内聚力形成(2)两层气体之间的粘性力主要由分子动量交换形成16牛顿内摩擦定律/粘性定律:它表

7、明：粘性切应力与速度梯度成正比；牛顿流体概念17(2)运动粘度(kinematicviscosity)(1)动力粘度(viscosity)(Pa•s)18【例题3】在两块相距20mm的平板间充满动力粘度为0.065N·s/m2的油，如果以1m/s的速度匀速拉动距上平板5mm处，面积为0.5m2的薄板，求所需要的拉力。N/m2N/m2N19恩氏粘度和粘度测定20温度（℃）μ（kpa·s）ν（106m2/s）温度（℃）μ（kpa·s）ν（106m2/s）01.7811.785400.6530.65851.5181.519450.5890.595101.3001.30