北京化工大学：《化工原理》课程教学资源（课件讲稿）第一章 流体流动（1.3）管内流体流动现象

北京化工大学化工原理电子课件 3管内流体流动现象 13.1流体的粘度 13.2流体的流动型态 13.3流体在圆管内的速度分布 13.4流体流动边界层 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 1 1.3 管内流体流动现象 1.3.1 流体的粘度 1.3.2 流体的流动型态 1.3.3 流体在圆管内的速度分布 1.3.4 流体流动边界层

北京化工大学化工原理电子课件 1.3管内流体流动现象 1.3.1流体的粘度 、牛顿粘性定律 du F=H4,或 tdi 式中:F内摩擦力,N; 剪应力,Pa; 法向速度梯度,1/s; —比例系数,称为流体的粘度,Pas 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 2 1.3 管内流体流动现象 一、 牛顿粘性定律 1.3.1 流体的粘度 dy d u F A . =  或 dy d u .  =  F u u＋du dy 式中：F——内摩擦力，N； τ ——剪应力，Pa； ——法向速度梯度，1/s； μ——比例系数，称为流体的粘度，Pa·s 。 dy d u

北京化工大学化工原理电子课件 牛顿型流体:剪应力与速度梯度的关系符合牛顿 粘性定律的流体; 非牛顿型流体:不符合牛顿粘性定律的流体, 二、流体的粘度(动力粘度) 1.粘度的物理意义 流体流动时在与流动方向垂直的方向上产生 单位速度梯度所需的剪应力。 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 3 牛顿型流体：剪应力与速度梯度的关系符合牛顿 粘性定律的流体； 非牛顿型流体：不符合牛顿粘性定律的流体。 二、流体的粘度 （动力粘度） 1.粘度的物理意义 流体流动时在与流动方向垂直的方向上产生 单位速度梯度所需的剪应力

北京化工大学化工原理电子课件 粘度的物理本质:分子间的引力和分子的运动与碰撞 u=f(p, T) 液体:4=f(7)T↑→μ↓ 气体:一般=f(7)T↑→μ个 超高压H=f(P,T)p↑→μ↑ 2.粘度的单位 S制:Pas或kg/(ms) 物理制:cP(厘泊) 换算关系1cP=10-3Pas 4【国 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 4  = f ( p,T) 液体 :  = f (T) T ↑ →  ↓ 气体 : 一般  = f (T) T ↑ →  ↑ 超高压  = f ( p,T) p ↑ →  ↑ 粘度的物理本质：分子间的引力和分子的运动与碰撞。 2. 粘度的单位 SI制：Pa·s 或 kg/(m·s) 物理制：cP(厘泊） 换算关系 1cP＝10-3 Pa·s

北京化工大学化工原理电子课件 3.运动粘度 粘度与密度p的之比。 m/ 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 5 3.运动粘度 粘度μ与密度ρ的之比。    = m2 /s

北京化工大学化工原理电子课件 1.3.2流体的流动型态 雷诺实验 (a) (b 6 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 6 1.3.2 流体的流动型态 一、雷诺实验

北京化工大学化工原理电子课件 层流(或滞流):流体质点仅沿着与管轴平行的 方向作直线运动,质点无径向脉动,质点之间互不 混 ●湍流(或紊流):流体质点除了沿管轴方向向前 流动外,还有径向脉动,各质点的速度在大小和方 向上都随时变化,质点互相碰撞和混合 、流型判据——雷诺准数 Re- dou 无因次数群 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 7 层流（或滞流）：流体质点仅沿着与管轴平行的 方向作直线运动，质点无径向脉动，质点之间互不 混合； 湍流（或紊流） ：流体质点除了沿管轴方向向前 流动外，还有径向脉动，各质点的速度在大小和方 向上都随时变化，质点互相碰撞和混合。 二、流型判据——雷诺准数  du Re = 无因次数群

北京化工大学化工原理电子课件 1.判断流型 ●Re4000时,一般出现湍流,此区称为湍流区; 2000<Re<4000时,流动可能是层流,也可能是 湍流,该区称为不稳定的过渡区。 2物理意义 Re反映了流体流动中惯性力与粘性力的对比关 糸,标志着流体流动的湍动程度。 8目x 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 8 1. 判断流型 Re≤2000时，流动为层流，此区称为层流区； Re≥4000时，一般出现湍流，此区称为湍流区； 2000< Re <4000 时，流动可能是层流，也可能是 湍流，该区称为不稳定的过渡区。 2.物理意义 Re反映了流体流动中惯性力与粘性力的对比关 系，标志着流体流动的湍动程度

北京化工大学化工原理电子课件 1.33流体在圆管内的速度分布 速度分布:流体在圆管内流动时,管截面上 质点的速度随半径的变化关系。 、层流时的速度分布 max RP 9目x 返回

返回 北京化工大学化工原理电子课件 9 1.3.3 流体在圆管内的速度分布 速度分布：流体在圆管内流动时,管截面上 质点的速度随半径的变化关系。 一、层流时的速度分布

北京化工大学化工原理电子课件 由压力差产生的推力(1-p2)m2 流体层间内摩擦力F=-4 (2m) (P1-p2)m2=-(2m) ch 2ul 管壁处r=R时,u=0,可得速度分布方程 (P1-p2) 2(R 返

返回 北京化工大学化工原理电子课件 10 由压力差产生的推力 2 1 2 ( p − p )r 流体层间内摩擦力 dr d u rl dr d u F A . . = − = −(2 ) dr d u p p r rl . 2 1 2 ( − ) = −(2 ) r l p p dr d u 2 ( ) 1 2 . − = − ( ) 4 ( ) 1 2 2 2 . R r l p p u − − =  管壁处r＝R时， ＝0，可得速度分布方程 . u