上傳人：1***

認(rèn)證信息

認(rèn)證類型：個(gè)人認(rèn)證

認(rèn)證主體：李**（實(shí)名認(rèn)證）

IP屬地：湖北

IP屬地：湖北 上傳時(shí)間：2022-07-05 格式：PPT 頁(yè)數(shù)：40 大?。?.37MB 積分：30 舉報(bào) 版權(quán)申訴

1、Part 、 Momentum Transfer冶金工程學(xué)院冶金工程學(xué)院23:15:362l動(dòng)量、熱量、質(zhì)量傳輸動(dòng)量、熱量、質(zhì)量傳輸一般一般同時(shí)存在同時(shí)存在;l動(dòng)量傳輸是最基本的傳輸過(guò)程動(dòng)量傳輸是最基本的傳輸過(guò)程;l動(dòng)量傳輸是自然界和工程技術(shù)中普遍存在的現(xiàn)象動(dòng)量傳輸是自然界和工程技術(shù)中普遍存在的現(xiàn)象.如大氣的流動(dòng)、河流中水的流動(dòng)、煙囪的煙氣流動(dòng)等；在材料加工和冶金過(guò)程中，鋼液的流動(dòng)、氣泡的上浮；煉鐵高爐內(nèi)氣-固兩相流動(dòng)、煉鋼轉(zhuǎn)爐內(nèi)氣液兩相流動(dòng)。23:15:363。物性和流體的流動(dòng)特性觀運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生，取決于對(duì)流傳輸：由物體的宏散系數(shù)例如分子擴(kuò)散取決于擴(kuò)物性。傳輸特性構(gòu)成，取決于物性傳輸：由物體本身

2、)(傳輸速度。決于流體的密度和流動(dòng)的宏觀運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生，取對(duì)流動(dòng)量傳輸：由流體亦稱粘性動(dòng)量傳輸取決于流體的粘性而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的粘性作用微觀分子物性動(dòng)量傳輸：由流體。，）（動(dòng)量傳輸黏性流體在進(jìn)行對(duì)流動(dòng)量傳輸過(guò)程中，同時(shí)存在著物性動(dòng)量傳輸過(guò)程。注意23:15:374l動(dòng)量傳輸就是研究流體在外界的作用下運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一門學(xué)科，也就是流體力學(xué)。l研究對(duì)象：流體流動(dòng)條件下的動(dòng)量傳遞過(guò)程，其實(shí)質(zhì)是流體流動(dòng)過(guò)程中力、能平衡問(wèn)題。l研究方法：移植自“流體力學(xué)”，即將流體視為連續(xù)介質(zhì)，取流體的質(zhì)點(diǎn)或微團(tuán)為最小的解析對(duì)象。l本篇就是要研究各種條件下，流動(dòng)物體中的動(dòng)量分布情況、動(dòng)量的傳輸規(guī)律、流動(dòng)物體的流速隨空間和時(shí)間的

3、變化規(guī)律。lChapter 1 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍顒?dòng)量傳輸?shù)幕靖拍頻Chapter 2 動(dòng)量傳輸?shù)幕痉匠虅?dòng)量傳輸?shù)幕痉匠蘬Chapter 3 管流及其能量損失管流及其能量損失lChapter 4 冶金中的動(dòng)量傳輸冶金中的動(dòng)量傳輸23:15:37第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?主主要要內(nèi)內(nèi)容容第第1章章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍顒?dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?3:15:37第第1章章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍顒?dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?Chapter 1 The basic concept of momentum transferl 流體及連續(xù)介質(zhì)模型流體及連續(xù)介質(zhì)模型l 流體的密度、重度及比體積流體的密度、重度及比體積l

4、流體的壓縮性和膨脹性流體的壓縮性和膨脹性l 牛頓黏性定律牛頓黏性定律Newton viscosity theoreml 流體模型流體模型l 流體上的作用力、能量、動(dòng)量流體上的作用力、能量、動(dòng)量主主要要內(nèi)內(nèi)容容l流體流體Fluid流體流體：在任何剪切應(yīng)力的作用下會(huì)發(fā)生連續(xù)的變形的物質(zhì)。即自然界中沒(méi)有固定形狀、易于流動(dòng)的物質(zhì)，是液體和氣體的總稱。1.1 1.1 流流體及連續(xù)介質(zhì)模型體及連續(xù)介質(zhì)模型23:15:37第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?1.1 1.1 流流體及連續(xù)介質(zhì)模型體及連續(xù)介質(zhì)模型23:15:37第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?基本特性基本特性流動(dòng)性（剪切力作用下連續(xù)變形）壓縮性（膨脹性）黏

5、性（阻滯流動(dòng)的性質(zhì)）連續(xù)性1.1 1.1 流流體及連續(xù)介質(zhì)模型體及連續(xù)介質(zhì)模型23:15:37第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?l連續(xù)介質(zhì)模型連續(xù)介質(zhì)模型Continuous medium hypothesis流體的分散性流體的分散性流體分子有效直徑分子間的間距，如常溫常壓的空氣：mmd910103,101.1 1.1 流流體及連續(xù)介質(zhì)模型體及連續(xù)介質(zhì)模型23:15:37第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?0連續(xù)介質(zhì)連續(xù)介質(zhì) 研究宏觀運(yùn)動(dòng)；宏觀力學(xué)性質(zhì)（P、）是統(tǒng)計(jì)平均數(shù)值；分子頻繁碰撞。不考慮分子之間的間隙，把流體視為無(wú)數(shù)連續(xù)分布的流體質(zhì)點(diǎn)組成的連續(xù)介質(zhì)。連續(xù)介質(zhì)模型的意義：用數(shù)學(xué)方法來(lái)描述和研究流體流動(dòng)

6、的規(guī)律。注意高真空狀態(tài)下，不能將流體視為連續(xù)介質(zhì)。1.2 1.2 流體的密度、重度及比體積流體的密度、重度及比體積23:15:37第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?1Vm ddVmgVmgVG1vl密度密度density流體單位體積內(nèi)所具有的質(zhì)量稱為密度。（均質(zhì)流體）l重度重度流體單位體積內(nèi)所具有的重量稱為重度。 N/m3l比體積比體積單位質(zhì)量流體內(nèi)所具有的體積稱為質(zhì)量體積。kg/m3 m3/kg1.2 1.2 流體的密度、重度及比體積流體的密度、重度及比體積23:15:37第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?2注意注意密度與重度之間的換算密度與重度之間的換算；標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下常用介質(zhì)的密度標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下常用介質(zhì)的密

7、度：空氣=1.293kg/m3;水 =1000kg/m3;水銀=13600kg/m3;比重比重：物體的重量和同體積的純水在4時(shí)的重量之比;混合流體的重度混合流體的重度)(01. 02211nn各混合流體各成分的百分?jǐn)?shù)。1.3 1.3 流體的壓縮性和膨脹性流體的壓縮性和膨脹性23:15:37第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?3l概念概念壓縮性：流體所承受的壓力增大時(shí)，流體體積縮小的性質(zhì)稱為壓縮性。壓縮系數(shù)：表示溫度不變時(shí)，單位壓力變化所引起的液體體積相對(duì)變化量，即： VdVdp1膨脹性：流體溫度升高時(shí)，流體體積增大的性質(zhì)稱為膨脹性。膨脹系數(shù)：表示壓力不變時(shí)，單位溫度變化所引起的液體體積相對(duì)變化量，即：

8、 VdVdT11.3 1.3 流體的壓縮性和膨脹性流體的壓縮性和膨脹性23:15:38第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?4l液體的壓縮性及膨脹性液體的壓縮性及膨脹性液體分子距離較近，壓縮時(shí)，排斥力增大，難以壓縮；T，略有膨脹，膨脹系數(shù)0色線變得彎曲起來(lái)（紅線），可以看到無(wú)論來(lái)流的速度是多少，這條色線總是粘附在固體壁面上。 這種邊界叫無(wú)滑移邊界（條件）Vfxy=0= 無(wú)滑移邊界條件實(shí)驗(yàn)無(wú)滑移邊界條件實(shí)驗(yàn)A實(shí)驗(yàn)二：實(shí)驗(yàn)二：兩塊無(wú)限大的平板之間充滿了流體，兩板間距為y，開(kāi)始時(shí)流體處于停止?fàn)顟B(tài)，t=0時(shí)給上平板一個(gè)拉力F，使其以恒定速度v沿x方向運(yùn)動(dòng)，隨著時(shí)間的延，流體會(huì)獲得一定的動(dòng)能，并最終建立一個(gè)穩(wěn)定的

9、速度分布。vV(y)vV(y)粘性粘性H H A A 叫無(wú)限大平板叫無(wú)限大平板1.4 1.4 流體的黏性及牛頓黏性定律流體的黏性及牛頓黏性定律23:15:38第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?71.4 1.4 流體的黏性及牛頓黏性定律流體的黏性及牛頓黏性定律23:15:38第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?8庫(kù)侖實(shí)驗(yàn)庫(kù)侖實(shí)驗(yàn)(1784)(1784)庫(kù)侖用液體內(nèi)懸吊圓盤擺動(dòng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)流體存在內(nèi)摩擦。庫(kù)侖用液體內(nèi)懸吊圓盤擺動(dòng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)流體存在內(nèi)摩擦。 1流體的黏性及黏性力黏性：阻滯流動(dòng)的性質(zhì)。產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：流體分子間的內(nèi)聚引力和分子的熱運(yùn)動(dòng)。流體流層間產(chǎn)生切應(yīng)力的現(xiàn)象流體的黏性；切應(yīng)力黏性力。1.4 1.4

10、 流體的黏性及牛頓黏性定律流體的黏性及牛頓黏性定律23:15:38第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?92牛頓黏性定律流體的黏性力F與速度v0成正比，與兩平板間距離H成反比，與接觸面積A成正比。 穩(wěn)定狀態(tài)： AHvF0任意兩流層: AddAddyvFyvFxxN 1.4 1.4 流體的黏性及牛頓黏性定律流體的黏性及牛頓黏性定律23:15:38第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?0單位面積上的黏性力（切應(yīng)力）xyyvAFxxyddN/m2 思考柱坐標(biāo)系下的F表達(dá)式？ LrvFxdddN 1.4 1.4 流體的黏性及牛頓黏性定律流體的黏性及牛頓黏性定律23:15:38第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?13黏性系數(shù)l動(dòng)力

11、黏性系數(shù)，動(dòng)力黏度。 單位: ) smkg(sPamsNm) s /m(mNdd22yvxxy 物理意義：1ddyvx時(shí)，單位面積上的黏性力，流體阻滯流動(dòng)的能力， ，阻滯作用。 影響因素：u流體種類u溫度1.4 1.4 流體的黏性及牛頓黏性定律流體的黏性及牛頓黏性定律23:15:38第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?2液體：液體：分子間內(nèi)聚力為主。溫度，間隙，內(nèi)聚力，。氣體：氣體：分子熱運(yùn)動(dòng)。溫度，熱運(yùn)動(dòng)加劇，。230273273TCTC Pas 單一氣體273122127312210TT空 氣1.4 1.4 流體的黏性及牛頓黏性定律流體的黏性及牛頓黏性定律23:15:38第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?/p>

12、231.4 1.4 流體的黏性及牛頓黏性定律流體的黏性及牛頓黏性定律23:15:38第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?4l運(yùn)動(dòng)黏度 m2/siiiiiii21iii21iiMMMM煙氣（CO2、H2O、N2、O2）混合氣體1.4 1.4 流體的黏性及牛頓黏性定律流體的黏性及牛頓黏性定律23:15:38第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?5l恩氏粘度恩氏粘度值是被測(cè)液體與水的粘度的比較值。其測(cè)定方法是：將200ml的待測(cè)液體裝入恩氏粘度計(jì)中，測(cè)定它在某一溫度下通過(guò)底部直徑2.8mm標(biāo)準(zhǔn)小孔口流盡所需的時(shí)間t1，再將200ml的蒸餾水加入同一恩氏粘度計(jì)中，在20溫度下，測(cè)出其流盡所需時(shí)間t2，時(shí)間t1與t2比值

13、就是該液體在該溫度下的恩氏粘度，即 21ttE l運(yùn)動(dòng)黏度、恩式粘度換算601031. 613. 70EEm2/s4黏性動(dòng)量傳輸及黏性動(dòng)量通量流體黏性作用 流體流層間出現(xiàn)速度差 分子熱運(yùn)動(dòng)、分子內(nèi)聚力 流體流層間產(chǎn)生動(dòng)量交換 流層間產(chǎn)生切應(yīng)力（黏性力） 1.4 1.4 流體的黏性及牛頓黏性定律流體的黏性及牛頓黏性定律23:15:38第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?6動(dòng)量通量：動(dòng)量通量：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過(guò)單位面積所傳遞的動(dòng)量，相當(dāng)于單位面積上的作用力。黏性動(dòng)量通量：黏性動(dòng)量通量：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過(guò)單位面積所傳遞的黏性動(dòng)量，亦即單位面積上的黏性力（切應(yīng)力）。yvyvyvxxxxyd)(dd)(dddPa yx高速

14、流層向低速流層傳遞； yvxdd低速向高速為正； yvxd)( d動(dòng)量梯度（單位距離上的動(dòng)量變化量)。1.4 1.4 流體的黏性及牛頓黏性定律流體的黏性及牛頓黏性定律23:15:38第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?7思考1、黏性動(dòng)量與黏性力的不同之處？2、粘性通量、對(duì)流通量的差異。 黏性動(dòng)量：高速流層向低速流層(y)。黏性力：流體流向(x) ?？焖倭鲗优c流向相反；慢速流 層，與流向相同。 Payd)(dddvvAvAvAvmvyv，xxxy的對(duì)流動(dòng)量，即間通過(guò)單位面積所傳遞對(duì)流動(dòng)量通量：?jiǎn)挝粫r(shí)即的粘性動(dòng)量間通過(guò)單位面積所傳遞粘性動(dòng)量通量：?jiǎn)挝粫r(shí)動(dòng)量通量動(dòng)量通量1.4 1.4 流體的黏性及牛頓黏性定

15、律流體的黏性及牛頓黏性定律23:15:38第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?81.5 1.5 流體模型流體模型23:15:39第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?900ddddxyxxxyyvyv，呈線性關(guān)系與非牛頓流體非牛頓流體流變學(xué)不符合牛頓黏性定律的流體；例如：乳液、沙漿、礦漿、水煤漿、石灰等。l牛頓流體及非牛頓流體牛頓流體及非牛頓流體牛頓流體牛頓流體流體力學(xué)符合牛頓黏性定律的流體；如氣體、水及油類等。1.5 1.5 流體模型流體模型23:15:39第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?0 塑性流體 如：牙膏，泥漿，沙漿，礦漿等 漲塑性流體 如：漿糊偽塑性流體 如：油漆，紙漿，高分子溶液等dydv0ndydv)

16、(ndydv)(n1n11.5 1.5 流體模型流體模型23:15:39第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?1我們以后所討論的流體均為牛頓流體。思考橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)分別表示什么？注意1.5 1.5 流體模型流體模型23:15:39第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?2l理想流體（ = 0）及黏性流體（ 0）l壓縮流體（d0）和不可壓縮流體（d=0）l連續(xù)流體和非連續(xù)流體1.6 1.6 流體上的作用力、能量、動(dòng)量流體上的作用力、能量、動(dòng)量23:15:39第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?3。）dyd。，；）。（，、）在和有速度差的流層間存運(yùn)動(dòng)流體與固體的界面作用方向與表面平行，粘性力切應(yīng)力內(nèi)力還可傳向各方在各方向均等流

17、體中任意點(diǎn)上的壓力，指向作用面作用方向與作用面垂直特征產(chǎn)生于流體分子運(yùn)動(dòng)靜壓力靜止流體運(yùn)動(dòng)壓強(qiáng)壓力外力表面力:A/(:PA/(SPPnn limdSPFsn表面應(yīng)力Pn: 總表面力F： l作用力作用力表面力表面力Surface force作用在流體表面上，且與表面積成比例的力。1.6 1.6 流體上的作用力、能量、動(dòng)量流體上的作用力、能量、動(dòng)量23:15:39第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?4ZYXtzyxfVFf),(limdVtzyxfFV),(質(zhì)量力質(zhì)量力/體積力體積力Mass force/Body force作用在流體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)上，與流體質(zhì)量成比例的力.單位質(zhì)量力f:總質(zhì)量力F：?jiǎn)挝惑w積力=

18、f質(zhì)量力：重力(mg)、慣性力(ma、m2r)、電磁力等。1.6 1.6 流體上的作用力、能量、動(dòng)量流體上的作用力、能量、動(dòng)量23:15:39第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?5PVmv21mgh32靜壓能：動(dòng)能：位能：PammNVmNAPmamg總壓力：慣性力：重力：PamNAN2能量作用力動(dòng)量AsNmvPasmsN2l能量、動(dòng)量能量、動(dòng)量1.6 1.6 流體上的作用力、能量、動(dòng)量流體上的作用力、能量、動(dòng)量23:15:39第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?6結(jié)論1、動(dòng)量/A = 作用力/A = 能量/V2、 作用力、能量、動(dòng)量是同類物理量的不同表現(xiàn)形式。相互平衡、傳遞及轉(zhuǎn)換，流體的動(dòng)量傳輸也就是力、能的

19、平衡與轉(zhuǎn)換過(guò)程。1.6 1.6 流體上的作用力、能量、動(dòng)量流體上的作用力、能量、動(dòng)量23:15:39第1章 動(dòng)量傳輸?shù)幕靖拍?7smDn/4 .2360298015. 014. 360123400001. 04 .23Sdyd8 .15602.2.nDFMNkW例題例題1-1 一滑動(dòng)軸承，軸與軸承的間隙=0.1cm，軸的轉(zhuǎn)速n=2980r/min，軸的直徑D=15cm，軸承寬度b=25cm。求軸承所消耗的功率。潤(rùn)滑油的粘度為=0.245Pa/s。解：軸表面的圓周速度：軸承間隙里流速呈線性分布，速度梯度 ：內(nèi)摩擦力： F=0.2453.140.150.2523400 =675N滑動(dòng)軸承所消耗的