第一章 能量传输02.ppt

第一章 动量传输 第一章 动量传输 * * 第二讲： 流体及其主要性质 一、本课的基本要求 ⒈ 了解传输的分类；流体的基本特性；气体状态方程。 ⒉ 掌握流体的主要特性、状态方程的应用。 ⒊ 了解流体的粘性及粘性力；理解粘性动量传输及粘性动量通 量。 ⒋ 掌握牛顿粘性定律及应用；粘性系数的单位、物理意义、影 响因素。 第一章 动量传输 二、本课的重点、难点： 重点：气体状态方程、牛顿粘性定律。 难点：应用、概念的理解和掌握。 第一章 动量传输 第一部分：传输原理 (1~3章) 动量、热量、质量传输同时存在，动量传输是最基本的传输过程。 例如： 炼铁高炉内气-固两相流动、炼钢转炉内气液两相流动对冶炼过程有很大的影响。 传输按其产生和存在的条件可分为： 第一章 动量传输 ? ? ? í ì 物性，流体的流动状态。 对流传输：由物体的宏观运动所产生，取决于 例如分子扩散取决于扩散系数 物性。 物性传输：由物体本身传输特性构成，取决于 ) ( 第1章 动量传输 实质：流体流动过程中力、能平衡问题，相互平衡相互转换。 §1.1 流体的主要性质 流体：自然界中能够流动的物质，如液体和气体。 基本特性： 粘性(阻滞流动的性质) 连续性 第一章 动量传输 流动性(剪切力作用下连续变形) P 压缩性(膨胀性) T V μ 1.1.1 流体的压缩性及膨胀性 ⒈ 流体的密度、重度及比容 工程单位制中1 kgf = 国际单位制中1 kg 国际单位制中? = 工程单位制中? 应用：密度与重度之间的换算。[例1-1-1] P5 第一章 动量传输 (非均质)，kg/m3 V m d d = r 密度： (均质)， V m = r 重度： ，N/m3 V V g mg G r r = = = 比容： ，m3/kg r 1 v = ⒉ 液体的压缩性及膨胀性 液体分子距离较近，压缩时，排斥力增大，难以压缩； T ?，略有膨胀，膨胀系数 1/1000。 V 受T、P的影响不大，不可压缩流体。 ⒊ 气体的压缩性及膨胀性 气体分子间距较大，吸引力较小，V 受T、P的影响较大。 第一章 动量传输 ? ? ? í ì = × = = = kg k kmol kJ kmol m kmol , ; : . ) ( , . ; : 为比容 气体 通用气体常数 气体 0 3 0 × = k kg J kg m , ) , ( ; 分子量 取决于气体的种类 气体常数 0 3 R R V T R PV 1 314 8 R 4 22 V T R PV 1 ⑴ RT PV = 的关系可用状态方程表示, 即 对于理想气体而言， P T V μ 第一章 动量传输 ) ( t 1 V V 0 273 t 273 V V T T V V T V T V 0 t 0 t 1 2 1 2 2 2 1 1 b + = T ú ? ù ê ? é + + = T ú ? ù ê ? é = T = 2 2 2 1 1 1 T V P T V P = 式中 Vt?t ?C下的比容；V0?标态比容； ?气体膨胀系数。 273 1 = b ， ú ? ù ê ? é = T ú ? ù ê ? é = T = 2 1 1 2 2 1 1 2 2 2 1 1 P P P P V V V P V P r r ， 压缩 ， ， - ˉ - 2 2 2 V P r 密度 kg/m3 T R P = r ⑵ ，等温压缩 const = T ⑶ ，恒压膨胀 const = P 式中 P?绝对压力，Pa；R?气体常数； ?热力学温度，K。 T ⑷ 气体在绝热状态下压缩时 第一章 动量传输 N/m3 ) ( t 1 0 t b g g + = r kg/m3 ) ( t 1 0 t b r + = G千克气体体积 ： m3 ) ( t 1 V V 0 t b + = 流量： m3/s （热气体流动情况下） ) ( t 1 V V 0 t b + = 流速： m/s ) ( t 1 w w 0 t b + = wA