《传递过程导论》2010.3概述.ppt

传递过程导论化工学院 孙志仁 例1-1 吊盐水 传递现象的本质 理想流体流动的机械能守恒式: 例2-2 虹吸 原理：伯努利方程 控制面：A—B Re数的物理含义： 牛顿流体： 通用速度分布： y+5 ： u+ = y+ 5 y+30 ： u+ = 5.05 ln y+ - 3.05 y+ 30 ： u+ = 2.5 ln y+ + 5.5 定义： 例3-4 管内流动截面上的速度 T 时刻通过对流换热，颗粒的加热量 Q1=hA（Tf - T） 平壁上层流时无因次浓度分布。 层流 湍流 3.5.2 平板边界层阻力 3.5.3 圆管进口段 管内流动状态与边界层发展的关系： 层流：Le≈100D 湍流：Le≈50D 层流汇交，层流 湍流汇交，湍流 进口段：沿流动方向 ux 分布变化，中心速度加速， 　　　　边界层厚度增加直至交汇。 3.5.4 绕球边界层分离 边界层分离条件 层流边界层分离 湍流边界层分离 失速 3.6 绕流阻力—阻力系数 3.6.1 阻力机理 τ 摩擦阻力 DF ；与接触面有关。 p 压差（形体）阻力 Dp；与形状有关。 两者相对大小取决于： 定义： A 迎流投影面 绕球爬流（Re1）：斯托克斯阻力定律 问题探讨 落球法测粘度 3.6.2 阻力系数 ①.爬流区：无尾流。 例3-5 CD~Re变化曲线 ②.卡门涡街区： 尾流从稳定变为不稳定。两侧交替，对称，有周期地释放旋涡。 ③.阻力平方区：层流边界层分离，Re↑，D↑而CD不变。 ④.阻力危机区：当 Re≈3×105 时，层流边界层转变为湍流边界层分离。尾流区大幅度减小，总阻力 D↓↓，因而使 CD↓↓。 ⑤.湍流区：Re↑，CD↑。 ①.流线型 3.6.3 减阻 ③.吹喷技术 ②.包橡皮膜 ④.加减阻剂 ⑤.人工湍流 ⑥.开缝导流 水中加5ppm的聚氧化乙烯，当Re=1×105时， 摩擦阻力系数可减小40%。 课后思考 7.高尔夫球为什么是“麻子球”，而不是光滑球？ 8. 流体流经图示弯管时的阻力称局部阻力,其形状与边界层分离有何关系? 第四章 热量传递 影响因素： ①.物性特征： ρ 、k、 CP 、μ等。 （物性是温度的函数，特性温度） ②.几何特征：尺度、形状、方位等。 ③.动力学特征：流动状态（层流、湍流）等。 4.1 传热机理 热传导，热对流，热辐射。 例4-1 热水瓶保温 例4-2 芯片散热 增大传热面积 提高传热系数 减小接触热阻 傅立叶定律 4.1.1 热传导 qx : 导热通量 [J/m2·s] k : 热导率 [W/m·K] : 温度梯度 [K/m] 负号表明热量由高温传向低温。 其规律符合牛顿冷却定律： 式中：h 对流传热系数 [W/m2·K]，通常由实验测定。 湍流 层流、强制对流 自然对流、相变 无相变 Q = q A =hA（TW - Tf） 流体相对于固体作宏观运动时，引起微团尺度上的热量传递。 4.1.2 热对流 4.1.3 热辐射 ε: 黑度，由实验测得，其值为0~1 C0: 黑体辐射系数，其值为5.67 [W/m2·K4] T: 绝对温度 [K] 防热辐射套装 4.2 管内层流换热 工业上常见的圆管加热方式有两种： ①. 恒壁温（夹套蒸气加热）TW=常数 ②. 恒热流（电加热）qW=常数 截面平均温度Tb 随 z的变化如下图： 截面的温度分布T 决定换热效果 在 dz 段上壁面处的导热速率应等于流体和壁面之间的对流换热速率。 壁面处导热速率： 对流换热速率：Q=h?2πRdz(TW-Tb) 问题探讨 圆管层流换热 细管好,还是粗管好? 对圆管层流换热 恒 TW：Nu=3.66 恒 qW：Nu=4.36 定义努塞尔数 管壳式换热器 板式换热器 4.3 间壁式换热器 工程上：Q = KAΔT 式中：K 称传热系数 强化传热途径：①增大 A，②提高ΔT，③强化 K。 例4-3 环氧树脂的加热 静态混合器 盘管加热器 课后思考 1.制皂生产中需通过加热减压蒸发将皂基中的多余水份除去。生产过程中，发现减压蒸发器出口皂基含水率升高。检查换热器，蒸汽温度不变，皂基流量和进口温度不变，只是出口温度降低。技术员怀疑是管内的传热系数变化所致。你认为呢？ 4.4 绕流传热 4.4.1 传热边界层 类似流动边界层，以T-TW=99%（T0-TW）为界线。 3.2 管内层流 3.2.1 管内层流速度分布——抛物线分布