材料成型冶金傳輸原理期末考試重點(diǎn)貴州大學(xué)課件

1、傳輸過(guò)程：物理量從非平衡態(tài)向平衡轉(zhuǎn)移的過(guò)程。動(dòng)量傳輸：在垂直于流體實(shí)際流動(dòng)的方向上，動(dòng)量由高速度區(qū)向低速度區(qū)的轉(zhuǎn)移。熱量傳輸：熱量由高溫度區(qū)向低溫度區(qū)的轉(zhuǎn)移。質(zhì)量傳輸：物系中一個(gè)或幾個(gè)之組分由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的轉(zhuǎn)移。產(chǎn)生的原因：系統(tǒng)內(nèi)部分別存在速度，溫度和濃度梯度。研究的方法：理論分析，數(shù)值計(jì)算，實(shí)驗(yàn)總結(jié)。連續(xù)介質(zhì)模型的目的：將反映宏觀物體的各種物理量視為空間坐標(biāo)的連續(xù)函數(shù)，可引用連續(xù)函數(shù)的解析方法來(lái)研究流體處于平衡和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的各物理參數(shù)間的數(shù)量關(guān)系。第一篇 動(dòng)量傳輸流體及其特性（指液體與氣體的共性與區(qū)別）:能夠自由流動(dòng)的物體，統(tǒng)稱流體，如液體和氣體。共同特征：1、 分子間的引力較小2、

2、只能承受壓力，不能承受拉力和切力3、 對(duì)緩慢變形不顯示阻力，因此不存在靜摩擦力區(qū)別：液體：具有一定體積；有自由表面；不可壓縮氣體：體積不定；無(wú)自由表面；可以壓縮粘性及其影響因素（溫度、壓力分別對(duì)液體、氣體的影響）：流體的粘性：倆相鄰流體層發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在其接觸面上存在一對(duì)等值反向的作用力，即快層對(duì)慢層的拖動(dòng)力和慢層對(duì)快層的阻力（內(nèi)摩擦力），流體的這種性質(zhì)稱流體的粘性。溫度：液體：隨溫度的升高，粘性下降；氣體：隨溫度的升高，粘度上升；壓力：都升高質(zhì)量力與表面力1、 作用于流體的質(zhì)點(diǎn)或微元體的質(zhì)量中心上，且與質(zhì)量成正比的力。2、 作用于流體或分離體的表面上，且與表面積成正比的力。靜壓力及其特性：

3、外部流體作用于流體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)上所產(chǎn)生的壓力稱為流體的靜壓力。總是沿作用面的內(nèi)法線方向：大小與方位無(wú)關(guān)；等壓面及其特性：靜止流體中壓力相等的各點(diǎn)組成的面（平面或曲線）1、 作用于靜止流體中的任意一點(diǎn)的質(zhì)量力必然垂直于通過(guò)該點(diǎn)的等壓面；2、 兩種流體處于平衡狀態(tài)（靜止）時(shí)，其相互接觸且互不相混的流體的分界面必然是等壓面；3、 流體只受重力作用時(shí)，等壓面為平面；當(dāng)有其他質(zhì)量力存在時(shí)，等壓面才可能是曲面。絕壓，表壓，真空度：絕對(duì)壓，或稱為真實(shí)壓，是以絕對(duì)零壓為起點(diǎn)計(jì)算的壓強(qiáng)?；蛘婵諡槠瘘c(diǎn)計(jì)算的壓強(qiáng)。絕對(duì)壓強(qiáng)，簡(jiǎn)稱絕壓。表壓強(qiáng)，簡(jiǎn)稱表壓，是指以當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卮髿鈮簽槠瘘c(diǎn)計(jì)算的壓強(qiáng)。當(dāng)所測(cè)量的系統(tǒng)的壓強(qiáng)等于當(dāng)時(shí)當(dāng)

4、地的大氣壓時(shí)，壓強(qiáng)表的指針指零。即表壓為零。真空度，當(dāng)被測(cè)量的系統(tǒng)的絕對(duì)壓強(qiáng)小于當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簳r(shí)，當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮号c系統(tǒng)絕對(duì)壓之差，稱為真空度。此時(shí)所用的測(cè)壓儀表稱為真空表。總壓力：解決平面、曲面上液體壓力問(wèn)題；（壓力體概念）流場(chǎng)、流線與跡線、穩(wěn)定流與非穩(wěn)定流:流場(chǎng)：充滿運(yùn)動(dòng)流體的“空間”流線：流場(chǎng)中流體質(zhì)點(diǎn)的速度向量所構(gòu)成的連線跡線：流場(chǎng)中流體質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的軌跡穩(wěn)定流：運(yùn)動(dòng)參數(shù)之與位置有關(guān)，與時(shí)間無(wú)關(guān)非穩(wěn)定流：運(yùn)動(dòng)參數(shù)不僅與位置有關(guān)，而且與時(shí)間也有關(guān)層流、紊流及其特點(diǎn)，層流如何向紊流轉(zhuǎn)變？1、 流體質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)方向上做分層流動(dòng)，各層之間互不干擾和摻混，流線呈平行狀態(tài)的流動(dòng)，條件：流體

5、速度很慢；流體的粘性力較大。2、 流體流動(dòng)時(shí)，各質(zhì)點(diǎn)在不同方向上做復(fù)雜的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，互相干擾的向前運(yùn)動(dòng)。層流向紊流的轉(zhuǎn)變：增加速度、提高流體密度、降低流體粘度、增大管子的直徑。濕周、水力半徑：1、 在有效截面上，流體同固體邊界接觸部分的周長(zhǎng)。2、 總流的有效截面積與濕周只比稱為水力半徑。動(dòng)量、動(dòng)量率、動(dòng)量通量；動(dòng)量梯度及傳遞方向動(dòng)量通量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積所傳遞的動(dòng)量，相當(dāng)于單位面積的作用力。粘性動(dòng)量通量：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過(guò)單位面積所傳遞的粘性動(dòng)量，即單位面積上的粘性力（切應(yīng)力）壓力體：1、受壓曲面本身。2、 自由液面或液面的延長(zhǎng)面3、 通過(guò)曲面的四個(gè)邊緣向液面或液面的延長(zhǎng)面所做的鉛錘平面。粘性

6、動(dòng)量通量與對(duì)流動(dòng)量通量的區(qū)別與聯(lián)系：1、 具有一定質(zhì)量的流體流動(dòng)時(shí)，動(dòng)量沿流動(dòng)方向進(jìn)行傳輸。2、 流體流動(dòng)時(shí)，由于速度梯度的存在而產(chǎn)生的垂直于流動(dòng)方向的動(dòng)量傳輸。充分發(fā)展的流動(dòng)：邊界層與層流底層的區(qū)別與聯(lián)系：1、 當(dāng)v=0.99v0處到固體壁面間的距離（根據(jù)速度梯度劃分）2、 邊界層最靠近壁面始終做層流流動(dòng)的一層（根據(jù)有無(wú)脈動(dòng)想象劃分）3、 層流底層屬于邊界層的一部分。水力光滑管與水力粗糙管：1、 粗糙的管壁淹沒(méi)于邊界層中，則稱為水力光滑管2、 粗糙的管壁高于邊界層，則稱為水力粗糙管摩擦阻力損失及影響因素；局部阻力損失:1、 通常指流體流經(jīng)等徑直管時(shí)，由于流體之間和流體與固體壁面之間流動(dòng)摩擦而

7、產(chǎn)生的阻力損失，（緩變流）影響因素：流體流動(dòng)阻力的大小與流體的性質(zhì)、流動(dòng)形態(tài)、管道的壁面情況及尺寸等因素有關(guān).2、 通常指流體流經(jīng)彎頭，閘閥、三通管及變徑管時(shí)，由于流體的流向和流速發(fā)生變化而產(chǎn)生的阻力損失。自由射流的概念及形成條件流體離開(kāi)固體邊界而在足夠大的空間中與其同類(lèi)或不同類(lèi)流體中的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，稱為射流。自由射流，半限制射流和限制射流：當(dāng)流體自噴嘴流入到無(wú)限大的自由空間中時(shí)稱為自由射流。形成自由射流必須具備的兩個(gè)條件：1、 周?chē)o止的介質(zhì)是物理性質(zhì)（溫度及密度等）與射流流體完全相同。2、 空間中介質(zhì)是靜止不動(dòng)的，且在射流流動(dòng)過(guò)程中不受任何固體或液體表面的限制。第二篇 熱量傳輸熱量傳輸?shù)娜N方

8、式：1、 導(dǎo)熱：依靠物體中微觀粒子（分子，原子，電子）的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行熱量傳遞。發(fā)生在同一物體的不同部分之間或彼此相接觸的兩種物體的接觸面上。2、 對(duì)流：流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移，或當(dāng)流體流過(guò)一固態(tài)物體表面時(shí)引起的熱量傳遞，稱為對(duì)流換熱。有自然換熱、強(qiáng)迫換熱。3、 熱輻射：由于熱的原因而產(chǎn)生的電磁波的能量傳遞過(guò)程。傳熱速率，傳熱系數(shù)的概念及表達(dá)式：傳熱速率q單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位截面的熱量；反映不同物質(zhì)傳熱的能力；其值越大，傳熱過(guò)程越劇烈；傳熱系數(shù)；溫度場(chǎng)、等溫面及溫度梯度:溫度場(chǎng)：傳熱體系中，溫度在空間和時(shí)間上的分布情況。等溫面：在某一瞬間，溫度場(chǎng)中溫度相同的各點(diǎn)所組成的面（線）。溫度梯度：溫度場(chǎng)中

9、任意一點(diǎn)沿等溫線法線方向的溫度增加率。熱導(dǎo)率及其影響因素：熱導(dǎo)率，指當(dāng)溫度變化率為1時(shí)的熱量，又稱為導(dǎo)熱系數(shù)。影響因素：固體：材料、溫度、密度、方向性。（金屬隨溫度的升高而下降，非金屬隨溫度的升高而下降）液體 ：材料、溫度、壓力。（隨溫度的升高而升高，部分相反）氣體:正比于溫度的？次方。導(dǎo)熱微分方程的物理意義：,表示物體被加熱表示物體被冷卻表示物體具有穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)熱阻與接觸熱阻：熱阻熱轉(zhuǎn)移過(guò)程的阻力影響因素：1.各個(gè)接觸面上的粗糙度越大，則熱阻越大； 2.流體的物理性質(zhì)3.接觸壓力，接觸壓力越大則熱阻越小。接觸熱阻：接觸界面產(chǎn)生的熱阻。影響因素：粗糙度，擠壓壓力材料硬度及其匹配情況、空隙介質(zhì)穩(wěn)態(tài)

10、導(dǎo)熱與非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱及其工程實(shí)例（非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的三個(gè)階段）穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱：導(dǎo)熱物體內(nèi)溫度場(chǎng)不隨時(shí)間變化的導(dǎo)熱過(guò)程為穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程。無(wú)限大平板，無(wú)限大圓柱非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱：導(dǎo)熱物體內(nèi)溫度場(chǎng)隨時(shí)間變化的導(dǎo)熱過(guò)程為非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程，在過(guò)程中的進(jìn)行中物體內(nèi)各處的溫度是隨時(shí)間變化的，熱流量也是變化的。這反映了傳熱過(guò)程中物體內(nèi)的能量隨時(shí)間的改變；有周期性的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程和非周期性的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的三個(gè)階段：1、 不規(guī)則情況階段：溫度變化從邊界面逐漸深入到物體內(nèi)，溫度分布受初始溫度分布的影響很大。2、 正常情況階段：初始溫度分布影響消失，物體內(nèi)各處溫度隨時(shí)間的變化率具有一定的規(guī)律3、 建立新的穩(wěn)態(tài)階段：溫度分布不再隨時(shí)

11、間變化過(guò)余溫度與諾莫圖：過(guò)余溫度：在時(shí)間t時(shí)，物體中任一點(diǎn)的溫度與周?chē)橘|(zhì)的溫度之差，諾莫圖定義：用分離變量法建立的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的溫度計(jì)算圖。對(duì)流換熱及類(lèi)型、影響因素；對(duì)流傳熱系數(shù)：當(dāng)流體流過(guò)固體表面時(shí)。流體域表面之間發(fā)生的傳熱過(guò)程稱為對(duì)流換熱。分類(lèi)：自然對(duì)流換熱：流體的流動(dòng)有無(wú)物體冷熱部分的密度不同而引起強(qiáng)制對(duì)流換熱；流體的流動(dòng)是由于水泵，風(fēng)機(jī)或其他外在能量的作用所造成。影響因素：1、形成流體流動(dòng)的因素2.流動(dòng)的性質(zhì)3.表面幾何特征4.流體的物理特征對(duì)流傳熱系數(shù)：每單位面積，單位時(shí)間和單位溫度差的對(duì)流傳熱量。熱邊界與速度邊界層的關(guān)系：若流體流過(guò)一平面（或固體壁面），在靠近平面附近會(huì)有一層具有速

12、度梯度的速度邊界層;當(dāng)流體與平面之間發(fā)生對(duì)流換熱時(shí)，在靠近平面附近也會(huì)形成具有溫度梯度的溫度邊界層（或稱熱邊界層）。完全發(fā)展的溫度分布的概念：恒室溫，恒熱流，離開(kāi)管子一段時(shí)間距離后，當(dāng)截面無(wú)量綱溫度分布不在變化時(shí)，溫度分布稱為“完全發(fā)展的溫度分布”。普朗特?cái)?shù)、努塞爾數(shù)及斯坦頓數(shù)的定義當(dāng)即當(dāng)時(shí)，溫度分布曲線正好與相應(yīng)的速度分布曲線相同，故調(diào)整普朗特?cái)?shù)就能控制溫度分布與速度分布相似熱輻射及特點(diǎn)：1、 輻射可以在真空中進(jìn)行。2、 在輻射過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)換伴隨著3、 在同一溫度下，不同物體的輻射（或吸收）的能力不同。黑體，白體，透明體；吸收率的物體，稱為絕對(duì)黑體發(fā)射率的物體，稱為鏡體，如為漫反射則稱為絕

13、對(duì)白體穿透率的物體，稱為絕對(duì)透明體穿透率，吸收率，反射率與發(fā)射率；吸收率發(fā)射率穿透率實(shí)際熱輻射體的總輻射照度只是黑體總輻射照度的某個(gè)分?jǐn)?shù)，這個(gè)分?jǐn)?shù)稱為發(fā)射率（輻射率、黑度）以表示。輻射照度，單色輻射照度、基爾霍夫定律輻射照度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單位面積向半球空間所有方向發(fā)射的全部波長(zhǎng)的輻射能的總量。輻射照度表征了物體發(fā)射輻射能本領(lǐng)的大小。單色輻射照度:指在單位時(shí)間內(nèi)單位表面積向半球空間所有方向發(fā)射的某一特定波長(zhǎng)的能量。在體系處于熱平衡狀態(tài)時(shí)，任何物體的輻射照度和吸收率的比值恒等于溫度下黑體的輻射照度，并且只和溫度有關(guān)。1、 物體的輻射照度增大，增大；（善于輻射的物體必善于吸收）2、 因所有的實(shí)際物體的1,故，同溫度下黑體的輻射照度為最大。第三篇 質(zhì)量傳輸擴(kuò)散傳質(zhì)：由于濃度差存在，依靠分子運(yùn)動(dòng)引起的質(zhì)量傳輸，在靜止介質(zhì)或?qū)恿髁鲃?dòng)的流體中進(jìn)行；分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。對(duì)流傳質(zhì)：流動(dòng)體系中，由流體質(zhì)點(diǎn)的宏觀運(yùn)動(dòng)而引起的物質(zhì)傳遞過(guò)程，在紊流中進(jìn)行，旋渦