工程热力学和传热学和流体力学初级）课件.ppt

定容比热和定压比热 定容比热cv：在定容情况下，单位物量的气体，温度变化1K(1℃)所吸收或放出的热量。 定压比热cp：在定容情况下，单位物量的气体，温度变化1K(1℃)所吸收或放出的热量。 2.多变过程 n称为多变指数，对于某一指定的多变过程，n为一常数，但不同的多变过程有不同的n值，如： （3）流动功 是为推动流体通过控制体界面而传递的机械功，它是维持流体正常流动所必须传递的能量。 （4）流动工质传递的总能量 包括物质流本身储存能量和流动功： （5）焓H 对于流动工质，焓是热力学能和流动功的代数和。 第二篇 传热学(heat transfer) 1.掌握热量传递的基本方式及规律? 2.熟悉导热的基本概念、傅里叶定律、导热系数；稳态导热和肋片导热过程及特点 3.熟悉对流换热的基本概念；影响对流换热的因素；单相流体对流换热过程 4.了解沸腾换热与凝结换热 5.熟悉热辐射的基本概念及特点、热辐射的基本定律；辐射换热计算 6.掌握传热过程分析，增强与削弱传热措施 7.了解换热器工作原理及特点 （ ABD EF ）热辐射是最基本的传热方式之一，物体间的辐射换热具有以下哪些特点 A、热辐射过程总是伴有能量形式的转换 B、不依靠中间媒介，可以在真空在进行 C、只有高温物体发射辐射能 D、热射线具有电磁波的共性 E、热射线以光速传播 F、两物体温度相同时，热辐射交换也在进行 * 解：设液层分界面上的流速为u，则切应力分布： 上层 下层 在液层分界面上 【例题3.2.1】绘制平板间液体的流速分布图与切应力分布图。设平板间的液体流动为层流，且流速按直线分布。 上层 下层 流速分布： 第二节 流体流动的内摩擦力 * 【例题】一底面积为40 ×45cm2，高为1cm的木块，质量为5kg，沿着涂有润滑油的斜面向下作等速运动，已知木块运动速度u=1m/s，油层厚度δ=1mm，由木块所带动的油层的运动速度呈直线分布，求油的粘滞系数。 mg sinθ－τ·A=0 解：对木块进行受力分析 第二节 流体流动的内摩擦力 * 第二节 流体流动的内摩擦力 （1）简述层流和湍流的流态特征。 （2）什么是“内摩擦力”？简述不同流态流体中“内摩擦力”的产生机理。 （3）流体流动时产生阻力的根本原因是什么？ （4）什么情况下可用牛顿黏性定律计算剪切应力？牛顿型流体有哪些？ （5）简述温度和压力对液体和气体黏度的影响。 思考题 * 第三节 边界层理论 本节主要内容 一、边界层理论的概念 二、边界层的形成过程 三、边界层的分离 *  u=U u=0 速度分布 实际流体的流动具有两个基本特征： (1)在固体壁面上，流体与固体壁面的相对速度为零，这一特征称为流动的无滑移（粘附）特征 (2)当流体之间发生相对运动时，流体之间存在剪切力（摩擦力） 流体流过壁面时，在壁面附近形成速度分布 边界层理论是分析阻力机理、进行阻力计算的基础。 边界层理论是分析热量、质量传递机理和强化措施的基础。 流体流过壁面时，在壁面处存在摩擦力 第三节 边界层理论 * 流体流动时存在内摩擦力 与速度梯度有关 流动阻力 形体阻力 传热、传质速率 传热、传质阻力 流场的速度分布 边界层理论 摩擦阻力 流体流动状态 流场速度分布 传热、传质机理 第三节 边界层理论 * 存在速度梯度的区域即为边界层。 存在速度梯度 u0 1904年，普兰德（Prandtl）提出了“边界层”概念，认为即使对于空气、水这样粘性很低的流体，粘性也不能忽略，但其影响仅限于壁面附近的薄层，即边界层，离开表面较远的区域，则可视为理想流体。 边界层 理想流体 受阻减速 无滑移 u0 y x 第三节 边界层理论 一、边界层的概念 * （3）在边界层内，粘性力可以达到很高的数值，它所起的作用与惯性力同等重要，在边界层内不能全部忽略粘性； 普兰德边界层理论要点： （1）当实际流体沿固体壁面流动时，紧贴壁面处存在非常薄的一层区域——边界层； （2）在边界层内，流体的流速很小，但速度梯度很大； u0 u0 y x 第三节 边界层理论 （4）在边界层外的整个流动区域，可将粘性力全部忽略，近似看成是理想流体的流动。 （5）流动分为两个区域 流动的阻力发生在边界层内 * （一）绕平板流动的边界层 1.绕平板流动的边界层的形成 δ 分界面 u=0.99u0 u=0.99u0 边界层的厚度 δ x x 随着x增大，边界层不断增厚 第三节 边界层理论 二、边界层的形成过程 * 单位质量流体稳定流动过程的总能量衡算式 ? 第一节 管道系统的衡算方程 (3.1.10) * 由于工程上常采用平均速度，为了应用方便，引入动能校正系数α，使 α的值与速度分布有关，可利用速