三傳原理的小概念

1、密度：?jiǎn)挝惑w積流體的質(zhì)量比容：密度的倒數(shù)不可壓縮流體流體密度不會(huì)隨著壓強(qiáng)改變而變化，或者該改變可以忽略的流體。連續(xù)介質(zhì)模型：忽視流體微觀結(jié)構(gòu)的分散性，將流體看作內(nèi)部并不存在空隙的連續(xù)介質(zhì)。流體的不可壓縮模型：壓力不太大情況下，可忽略氣體的密度變化而是做不可壓縮流體， 只用始末兩態(tài)的平均密度或平均比容來(lái)考慮實(shí)際膨脹程度的影響。牛頓內(nèi)摩擦定律:T=屮du/ dy*F或t=T/F=-du/dy其中du/dy為層流間的速度梯度，F(xiàn)為層流間接觸面積，比例系數(shù)卩稱為該流體的黏度系數(shù)，負(fù)號(hào)表切應(yīng)力方向，研究 上層流體對(duì)下層流體的切應(yīng)力，此時(shí)速度荼毒為正，但下層對(duì)上層流體切引力阻礙作用，故為負(fù)。流體的粘度系數(shù)

2、（動(dòng)力粘度、粘度）速度梯度為一單位時(shí)所產(chǎn)生的切應(yīng)力，表征流體的變 形能力。運(yùn)動(dòng)黏度：V=u/p v值越大，隨分子擴(kuò)散而發(fā)生的動(dòng)量傳遞越激烈，切應(yīng)力越大，阻礙越大, 流體的流動(dòng)性越差。黏性力（流體切應(yīng)力）：一切真實(shí)流體中，由于分子的擴(kuò)散或分子間相互吸引的影響，使不 同流速的流體之間有動(dòng)量交換發(fā)生，因此，在流體內(nèi)部?jī)闪鲗拥慕佑|面上產(chǎn)生內(nèi)摩擦力。這 種力與作用面平行。表面力：體積力:絕對(duì)壓力體內(nèi)分子數(shù)目流體靜壓力靜止流體垂直作用于單位表面上的力，物理中稱壓強(qiáng)（包括表面力和體積力） 氣體的靜壓 p=2/3*n0*mu2/2 m氣體分子質(zhì)量u一表面力：體積力:絕對(duì)壓力體內(nèi)分子數(shù)目流體接觸其他介質(zhì)的作用而

3、產(chǎn)生的力（黏性力、壓應(yīng)力） 由于某種場(chǎng)力作用在流體每個(gè)質(zhì)點(diǎn)上的力，大小與質(zhì)量成正比，又稱質(zhì)量力 :以絕對(duì)真空作為零壓而計(jì)算的壓力相對(duì)壓力：超出大氣壓力的壓力，又稱表壓p表二卩地-p大氣負(fù)壓：流體絕對(duì)壓力小于當(dāng)?shù)卮髿鈮合鄬?duì)壓力為負(fù)值時(shí)的壓力，負(fù)壓的絕對(duì)值稱真空度 位壓頭I：?jiǎn)挝惑w積氣體具有的位能 靜壓頭：?jiǎn)挝惑w積氣體的靜壓能，某水平面上的相對(duì)壓力或表壓。流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流經(jīng)某有效截面的流體量（體積流量和質(zhì)量流量V=Q/p）流速:在某一方向上宏觀流動(dòng)（即定量流動(dòng)）的流速，由于流體黏性的存在，實(shí)際流道中 的每一有效截面上不同地點(diǎn)的流速不相同，越靠近邊界層流速越小，邊界表面上流速為零。穩(wěn)定流動(dòng)：液體流

4、動(dòng)時(shí)，若任一截面的流速、流量與壓力等參數(shù)都不隨時(shí)間變化，只與空間 位置有關(guān)。管流：液體充滿管道并沿其軸線流動(dòng)，稱為工程管流。射流:氣體由管道噴射到一個(gè)比較大的空間中去，由于氣體脫離了原來(lái)限制它的管道，不 再受固體界面的約束，憑著出口時(shí)所具有的動(dòng)量和慣性，在自由空間不斷卷吸周圍的氣體介 質(zhì)，從而形成逐漸擴(kuò)展的噴流流股。自由射流|：流體自噴咀流入無(wú)限大的自由空間層流:當(dāng)流速較小時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡呈平行與管軸的層狀或線狀流動(dòng)的流態(tài) 紊流:流速增大層流狀態(tài)被破壞，當(dāng)流蘇進(jìn)一步增大到某一數(shù)值時(shí)，從示蹤線可以看出流 體質(zhì)點(diǎn)間開始迅速攪混，相互交叉，并形成很小的旋窩群，且上下竄動(dòng)，十分紊亂的流態(tài)當(dāng)ReRe

5、c （紊變層）時(shí)，流動(dòng)為層流 當(dāng)ReRec （層變紊）時(shí)，流動(dòng)為紊流 當(dāng)RecReRec 時(shí)，屬于不穩(wěn)定過(guò)渡流雷諾準(zhǔn)數(shù)的物理意義|：雷諾數(shù)實(shí)際上是流動(dòng)體系中慣性力與粘性力的比值,Re小表明粘性 力大慣性力較小，即前者起主導(dǎo)作用即使流動(dòng)收到偶然干擾，可在粘性力的阻滯作用下，及 時(shí)使干擾衰減下來(lái)，這時(shí)流動(dòng)易保持為層流狀態(tài)，相反Re較大，慣性力起主導(dǎo)作用，一旦 流動(dòng)受到干擾，將因粘性力小而得不到抑制成為紊流。邊界層：任何大雷諾數(shù)流動(dòng)條件下，從截面看都存在兩個(gè)區(qū)域，存在速度梯度，因而能顯 著體現(xiàn)流體粘性影響的區(qū)域，流速?gòu)牧愕皆妓俣鹊?9%的范圍。外流區(qū)（等位流區(qū)）邊界層以外的流體，由于速度均勻一致，

6、因而不顯現(xiàn)粘性力作用，可 認(rèn)為理想流體沿程阻力：有各流層之間的黏性力產(chǎn)生，又稱摩擦阻力。局部阻力：流體在改變流動(dòng)方向或流速大小時(shí)產(chǎn)生漩渦與碰撞，形成較集中的能量損失。 音速:流體中若有物體振動(dòng)，即產(chǎn)生微弱的壓力擾動(dòng)，同時(shí)將產(chǎn)生相應(yīng)的弱壓力波，這種 弱壓力波在介質(zhì)中傳播形成音波，其傳播速度即為該介質(zhì)中的音速。馬赫數(shù)：流速將以音速為分界線，并用流體流速和當(dāng)?shù)匾羲僦茸鳛楹饬吭摿鲃?dòng)過(guò)程動(dòng)力 學(xué)及熱力學(xué)特征的一個(gè)無(wú)因次指標(biāo)。M=u/a （M1，超音速流。，Mvl，流速小于音速為亞 音速流。M=1，為音速流。馬赫數(shù)不是一般的表明流體流速大小，而是反應(yīng)流體被壓縮程度 的大小的指標(biāo)，M越大，即被壓縮程度越高

7、。）壓縮性氣體流動(dòng)與不可壓縮氣體流動(dòng)有顯著區(qū)別：在不可壓縮流中，只有當(dāng)流體與外界有 熱交換才能引起流體溫度改變，而流速的變動(dòng)并不引起溫度變化，但在壓縮性氣體中則不同， 絕熱流動(dòng)時(shí)速度增大則氣體溫度降低。滯止?fàn)顟B(tài)：貯氣罐中的靜止氣體，或撞在某表面時(shí)的氣體，流速趨近于或等于零的狀態(tài)， 滯止?fàn)顟B(tài)下的參數(shù)稱為滯止參數(shù)臨界參數(shù)：壓縮性氣流的研究與計(jì)算中，音速是一個(gè)重要的狀態(tài)參數(shù)，是在管道中的臨界 狀態(tài)，所以將對(duì)應(yīng)于音速狀態(tài)下的其他參數(shù)亦稱為臨界參數(shù).它只與氣體絕熱指數(shù)及滯止參 數(shù)有關(guān)。射流（噴射流）氣體周圍管嘴或孔口向周圍空間噴出時(shí)，帶動(dòng)周圍氣體繼續(xù)向前流動(dòng)，這 樣形成的流股拉伐爾噴管I：要獲得超音速氣

8、流，必須使管道截面先收縮然后擴(kuò)大，這種形狀的噴管稱為 拉伐爾噴管。卷吸（引射）效應(yīng)：由于噴射的氣流一般都呈紊流狀態(tài)，其中存在著大量微小漩渦，氣體 分子與微團(tuán)有強(qiáng)烈的橫向脈動(dòng)和摻混作用，因而邊界上的氣體與周圍介質(zhì)發(fā)生動(dòng)量交換，使 周圍靜止氣體被卷吸到射流中，并隨之一同向前流動(dòng)。所以射流的流量與橫截面積都沿射程 不斷增加。本身的速度則沿射程不斷衰減。等溫自由射流：如果周圍介質(zhì)的溫度和密度與噴出氣體相同，且空間介質(zhì)處于靜止?fàn)顟B(tài)， 這種條件下的射流稱為等溫自由射流。流一固兩相流的分類：濾過(guò)流、流化床和懸浮流。傳導(dǎo)傳熱：依靠物體中微觀粒子（分子、原子及自由電子等）的熱運(yùn)動(dòng)，形成點(diǎn)陣振動(dòng)波， 并以聲量子的

9、形式進(jìn)行傳遞。對(duì)流傳熱：流體流過(guò)某表面時(shí)與后者之間進(jìn)行的熱交換，這種傳熱方式的前提是流體的流 動(dòng)，即流體微團(tuán)由某一區(qū)域移向另一溫度不同的區(qū)域（因流體本身溫度不同引起的流動(dòng)稱為 自然流動(dòng)，由于各種外力引起的流體運(yùn)動(dòng)稱為強(qiáng)制流動(dòng)輻射傳熱是一種電磁波的傳播、吸收與轉(zhuǎn)化過(guò)程。對(duì)于溫度場(chǎng)不隨時(shí)間變化的體系，即偏t/偏T=0時(shí)，稱為穩(wěn)定熱態(tài)。傳熱速率|：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過(guò)單位截面的熱量q。熱流Q是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某截面的熱量。 導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義：當(dāng)某截面的溫度梯度為一單位時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積傳遞的 熱量，即 導(dǎo)溫系數(shù)的物理意義：物體在加熱和冷卻過(guò)程中各部分溫度趨于一致的能力。()單值性條件：幾何、物理、時(shí)

10、間、邊界條件。傳導(dǎo)系數(shù)的機(jī)理：在層流中，流體分子沒(méi)有垂直于表面的運(yùn)動(dòng)，流體分子的熱量只能借助 于分子碰撞和擴(kuò)散進(jìn)行傳遞。溫度邊界層：在邊界層內(nèi)部，由于傳熱較差，特別是在層流層內(nèi)，流體的導(dǎo)熱性能較差， 因而一般呈現(xiàn)比較大的溫度梯度，這層以存在溫度梯度為標(biāo)志的流體薄層稱為溫度邊界層。 對(duì)流給熱過(guò)程特點(diǎn)：1.流體與表面間的溫度差集中于靠近表面的流體薄層內(nèi)，此薄層流體稱 為溫度邊界戻。2流體流動(dòng)方式與速度大小，決定了流體紊流程度的強(qiáng)弱，也就是微團(tuán)混合 作用的強(qiáng)弱。紊流程度越高，微團(tuán)混合越強(qiáng)烈，邊界層厚度相應(yīng)的變薄，也就強(qiáng)化了整個(gè)給 熱過(guò)程。3.在沒(méi)有紊流的流動(dòng)中，流體與表面間的換熱過(guò)程完全依靠分子的碰

11、撞與擴(kuò)散，也 就是完全借助于流體的分子傳遞作用，這種情況下的傳熱與固體導(dǎo)熱過(guò)程相同，主要的影響 因素是流體的導(dǎo)熱系數(shù)大小與層流層的厚薄。4.溫度邊界層的厚度與速度邊界層的厚度間有 一固定的比例關(guān)系，其比值決定于流體的物性參數(shù)(導(dǎo)溫系數(shù) 與運(yùn)動(dòng)黏度v),所以凡是 影響溫度邊界戻厚薄的因素(流體物性，流速，表面的大小與形狀，粗糙程度，溫度差等) 也同樣的影響溫度邊界戻，因而也明顯的影響對(duì)流給熱。5強(qiáng)制對(duì)流給熱時(shí)也必然伴隨著自 然對(duì)流給熱，只是兩者的強(qiáng)弱不同。相似準(zhǔn)數(shù)：能反映現(xiàn)象某種本質(zhì)特征的無(wú)因次量相似第一定律I：彼此相似的現(xiàn)象，必定具有相同的現(xiàn)實(shí)特征數(shù)。相似第二定律：反同類現(xiàn)象，若單值條件相似，

12、且由單值條件的物理量組成的相似特征數(shù) 相等，則這些現(xiàn)象是相似的。兩種冷凝方式：膜狀冷凝和珠狀冷凝。影響冷凝給熱的隔:1蒸汽速度，蒸汽方向與液膜運(yùn)動(dòng)方向相同，液膜易排除，利于給熱。 2蒸汽中含不凝氣體影響，不利于給熱。3冷凝表面粗糙程度。表面粗糙程度增加液膜排除 阻力。沸騰給熱：熱表面對(duì)接近沸點(diǎn)的液體給熱時(shí)，液體將被汽化，在壁面的某些部分產(chǎn)生氣泡， 隨著氣泡長(zhǎng)大，當(dāng)浮力大于附著力時(shí)，氣泡就與表面脫離而浮升，這是新的液體又與加熱表 面接觸，這樣就造成流體的強(qiáng)烈擾動(dòng)。人造黑體模型：若在一個(gè)空心腔體的壁上開一個(gè)小孔，外來(lái)輻射投入小孔后，輻射線在腔 體被多次反射和吸收，最后再由小孔反射出來(lái)的射線已是非常

13、微弱。若小孔面積與空心體內(nèi) 壁面積比較起來(lái)足夠小，則由小孔反射出來(lái)的射線已可忽略不計(jì)，也就是說(shuō)，小孔的吸收率 接近于1若腔體內(nèi)壁溫度均勻，則小孔向外輻射的特性即與器壁材料無(wú)關(guān)，因而具有黑體輻 射的特點(diǎn)。這種小孔被當(dāng)作人造合體模型。白色顏料涂層 輻射強(qiáng)度1 :表示物體在單位面積上，在單位時(shí)間內(nèi)輻射出某特定波長(zhǎng)射線的能量。 輻射強(qiáng)度E:物體單位面積上、單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出各種波長(zhǎng)射線能量的總和稱為該溫度下的 輻射能力?；殷w:如果某物體在個(gè)溫度下所輻射出各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度恰好都是同溫度下黑體輻射強(qiáng) 度的某一分率，即其輻射光譜與黑體的完全相似。這種物體稱為灰體。 黑度與吸收率的區(qū)別：物體的黑度只與本身的溫

14、度及表面物性有關(guān)，吸收率的大小除于本身 表面物性及形狀有關(guān)外，還取決于投射體的溫度和表面物性?？讼：煞蚨桑篍1/A1=E2/A2=E0=f (T),說(shuō)明任何物體的輻射能力與其吸收率之比， 恒等于同溫度下黑體的輻射能力，并且只和吸收溫度有關(guān)，與物體的性質(zhì)無(wú)關(guān)。題：根據(jù)克希荷夫定律，溫度為T的氣體與溫度差為T1的表面進(jìn)行換熱時(shí)，氣體的吸收率 與該氣體在 T壁下的黑度相等兩個(gè)推論：(1)凡是吸收率很高的物體，其輻射率同樣橫高(2)凡是能吸收的射線，也能 被輻射出來(lái)，不能吸收的波長(zhǎng)也不能被輻射。距離平方定律;e=Q/4n r2 角度系數(shù)某表面投射到另一個(gè)表面的輻射能力占該投射表面總輻射能量的成數(shù)，即

15、輻射 面得角度系數(shù).氣體輻射與吸收的特點(diǎn)|：（1）氣體不能反射，即R=0, A+D=l. （2）不同成分的氣體的輻射 與吸收能力差別很大。（3）氣體的輻射和吸收具有較強(qiáng)的選擇欄。（4）氣體的輻射和吸收是 在整個(gè)體積中運(yùn)行。爐外開展度:W =1/q =F壁/F爐 直接定向傳熱I：若火焰高溫部分靠近爐內(nèi)物料，使物料得到得輻射熱流教爐或爐墻為多。 簡(jiǎn)介定向傳熱I：若火焰高溫部分靠近爐頂，再借后者的輻射和反射作用均勻加熱物料。 Q=K*A t*F，增大平均溫壓，增大傳熱系數(shù)，增大換熱面積可強(qiáng)化換熱器內(nèi)換熱過(guò)程。（提高 對(duì)流給熱系數(shù)：提高流體速度、加大流體紊流程度、在氣體中添加少量微粒、增大換熱面得 粗

16、糙程度）Bi= （a工s/入）,表示加熱或冷卻系數(shù)中外部傳熱總給熱系數(shù)a工與材料內(nèi)部導(dǎo)熱的給熱 系數(shù)之比，也可理解為材料內(nèi)部熱阻（& /入）與外部給熱熱阻（1/a工）之比。Bi越小， 該材料在整個(gè)變溫過(guò)程中內(nèi)部溫度越均勻。Fo= （a t /S25|,其中a是材料的禱導(dǎo)溫系數(shù)，t為加熱或冷卻時(shí)間，s為透熱深度。Fo可 以表示成（入/sA tFT ） / （sFp cA t）, 即t時(shí)間內(nèi)的導(dǎo)熱量與該物體達(dá)到熱平衡狀態(tài)所需 要的熱量之比。所以Fo越大，熱態(tài)越趨于穩(wěn)定。另一方面Fo也可以表示成T / （s2/a ）， 即加熱或冷卻進(jìn)行時(shí)的時(shí)間與距離面s處開始產(chǎn)生溫差擾動(dòng)所需時(shí)間只比（顯然，F(xiàn)o越大， 熱擾動(dòng)傳播的深度越大，因而物體內(nèi)部各點(diǎn)的溫度越接近于環(huán)境或表面溫度，也就是越趨于 穩(wěn)定狀態(tài)。所以，也有人稱Fo為時(shí)