作业-1-合肥工业大学-传递过程基础ppt课件
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传热过程总结分解PPT课件
二基本定律牛顿冷却定律能量守恒定律换热方程式三确定h的方法1理论分析法1建立微分方程组求解2建立积分方程组求解2热量和动量传递间的比拟法3数值解法4实验法对流换热小结层流紊流过渡流内部流动外部流动自然对流强制对流混合对流外掠管束圆管其他形状外掠平板有限空间大空间平板竖圆柱水平管狭缝定性上熟练掌握对流换热机理及其影响因素边界层概念及其应用以及在相似理论指导下的实验研究方法提出针对具体换热过程的强化传热措施
t
' 2
100 ℃
顺流
t1' 300 ℃ t1" 210℃ t2" 200 ℃ t2" 200 ℃
逆流
t1" 210 ℃
t2' 100
℃
tmax 200 ℃ tmin 10 ℃
tmax 110 ℃
tmin 100 ℃
tm,顺
t max tmin ln t max
200 10 ln 200
3、冬天，房顶上结霜的房屋地保暖性好？还是不结霜的好？
4、利用同一冰箱储存相同的物质时，问结霜的冰箱耗电量大还是未结霜的冰箱耗 电量大？
第25页/共28页
考试时间：2011年7月2日 14:30~16:30
考试地点：东廊101 考试携带：有效证件、计算器、笔
铅笔、直尺、橡皮
26
第26页/共28页
预测考试题型： 一、分析简答（约30分） 二、计算 （约70分）
第17页/共28页
传热过程及换热器 理解传热过程及传热系数；能用热阻概念进行传热过程的计算；井筒内的传热
过程的特点和处理方法；掌握强化和削弱热量传递过程的原理和技术手段； 了解工程上常见换热器的类型；能用对数平均温差法对简单换热器进行设计 和校核。 重点难点：通过平壁与圆筒壁的传热过程，临界热绝缘直径，井筒内的传热过 程，换热器热计算的基本方程，对数平均温差
t
' 2
100 ℃
顺流
t1' 300 ℃ t1" 210℃ t2" 200 ℃ t2" 200 ℃
逆流
t1" 210 ℃
t2' 100
℃
tmax 200 ℃ tmin 10 ℃
tmax 110 ℃
tmin 100 ℃
tm,顺
t max tmin ln t max
200 10 ln 200
3、冬天，房顶上结霜的房屋地保暖性好？还是不结霜的好？
4、利用同一冰箱储存相同的物质时，问结霜的冰箱耗电量大还是未结霜的冰箱耗 电量大？
第25页/共28页
考试时间：2011年7月2日 14:30~16:30
考试地点：东廊101 考试携带：有效证件、计算器、笔
铅笔、直尺、橡皮
26
第26页/共28页
预测考试题型： 一、分析简答（约30分） 二、计算 （约70分）
第17页/共28页
传热过程及换热器 理解传热过程及传热系数；能用热阻概念进行传热过程的计算；井筒内的传热
过程的特点和处理方法；掌握强化和削弱热量传递过程的原理和技术手段； 了解工程上常见换热器的类型；能用对数平均温差法对简单换热器进行设计 和校核。 重点难点：通过平壁与圆筒壁的传热过程，临界热绝缘直径，井筒内的传热过 程，换热器热计算的基本方程，对数平均温差
(完整版)第一章传递过程概论-合肥工业大学-传递过程基础
41
3.3 拉格朗日观点和欧拉观点
欧拉观点 着眼于流场中的空间点，以流场中的固定空
间点（控制体）为考察对象，研究流体质点通 过空间固定点时的运动参数随时间的变化规律。 然后综合所有空间点的运动参数随时间的变化， 得到整个流场的运动规律。
体积固定
42
3.3 拉格朗日观点和欧拉观点
拉格朗日观点 着眼于流场中的运动着的流体质点（系统），
9
1.2 扩散传递与对流传递-传递机理
分子传递—由分子的随机热运动引起
扩散传递
传 递
涡流传递—由微团的脉动引起
对流传递—由流体的宏观运动引起
10
1.2 扩散传递与对流传递-传递机理
1.分子传递的基本定律 牛顿粘性定律 描述分子动量传递的基本定律
dux
dy
－单位面积上的剪切力称为剪应力；
－比例系数，称为流体的粘度；
3.2 系统与控制体
3.3 拉格朗日观点和欧拉观点
3.4 几个常用算子
44
3.4 几个常用算子
所谓算子是一种数学符号缩写的算符。本课程中 常用的算子有：
（1）哈密尔顿算子▽；
（2）拉普拉斯算子Δ；
（3）随体导数算子 D
D
45
3.4 几个常用算子
1. ▽算子 （Hamilton Operators)
热力学：探讨平衡过程的规律，考察给定条件 下过程能否自动进行？进行到什么程度？条件变化 对过程有何影响等。
动力学：探讨速率过程的规律， 化学动力学研究化学变化的速率及浓度、温度、 催化剂等因素对化学反应速率的影响；
传递动力学研究物理过程变化的速率及有关影响 因素。
4
1.1 平衡过程与速率过程
物理过程的速率：
3.3 拉格朗日观点和欧拉观点
欧拉观点 着眼于流场中的空间点，以流场中的固定空
间点（控制体）为考察对象，研究流体质点通 过空间固定点时的运动参数随时间的变化规律。 然后综合所有空间点的运动参数随时间的变化， 得到整个流场的运动规律。
体积固定
42
3.3 拉格朗日观点和欧拉观点
拉格朗日观点 着眼于流场中的运动着的流体质点（系统），
9
1.2 扩散传递与对流传递-传递机理
分子传递—由分子的随机热运动引起
扩散传递
传 递
涡流传递—由微团的脉动引起
对流传递—由流体的宏观运动引起
10
1.2 扩散传递与对流传递-传递机理
1.分子传递的基本定律 牛顿粘性定律 描述分子动量传递的基本定律
dux
dy
－单位面积上的剪切力称为剪应力；
－比例系数，称为流体的粘度；
3.2 系统与控制体
3.3 拉格朗日观点和欧拉观点
3.4 几个常用算子
44
3.4 几个常用算子
所谓算子是一种数学符号缩写的算符。本课程中 常用的算子有：
（1）哈密尔顿算子▽；
（2）拉普拉斯算子Δ；
（3）随体导数算子 D
D
45
3.4 几个常用算子
1. ▽算子 （Hamilton Operators)
热力学：探讨平衡过程的规律，考察给定条件 下过程能否自动进行？进行到什么程度？条件变化 对过程有何影响等。
动力学：探讨速率过程的规律， 化学动力学研究化学变化的速率及浓度、温度、 催化剂等因素对化学反应速率的影响；
传递动力学研究物理过程变化的速率及有关影响 因素。
4
1.1 平衡过程与速率过程
物理过程的速率：
传递过程和非平衡态热力学.ppt
为平均自由程。
3. 碰撞以后分子运动的方向是完全随机的。
4. 分子每一次碰撞能量是完全被调整的,即具有能量分子在x=x’发生碰 撞后，其能量即调整为’。也就是在x’分子所应具有的能量。
2021/9/8
平衡态热力学
（可逆过程热力学）
非平衡态热力学
（不可逆过程热力学）
热力学解决什么问题？ 动力学解决什么问题？
9
引言
热力学从平衡态向非平衡态的发展 平衡态热力学的四大定律 热力学温度T、压力p、熵S……等等，在平衡态时才有明
确意义。 由平衡态热力学得到的结论，至今未发现与实践相违背的
1932年，昂萨格将此工作提交该校，申请 授予博士学位，但该校认为此文不符合学位 论文的要求，而不同意授予博士学位。
30年后，挪威诺尔格斯工学院因昂萨格的 卓越学术成就授予昂萨格名誉工学博士学位， 以弥补当年的失误。
1925年他在电解质理论方面提出“昂萨格极限定律”。
2021/9/8
13
引言
非平衡态热力学虽然在理 论系统上还不够完善和成 熟，但目前在一些领域中， 如物质扩散、热传导、跨 膜输运、动电效应、热电 效应、电极过程、化学反 应等领域中已获得初步应 用，显示出它有广阔地发 展和应用前景，已成为新 世纪物理化学发展中一个 新的增长点。
热通量为dqdta3011m1对于平板当达到恒温状态温度分布应为线性分布温度梯度2k61031代入傅立叶定理可得热导率为1021201273032黏度在两块平扳之间的流体示意图黏度是流体流动阻力的度量流体实验表明流体平面之间存在一个y方向的摩dx比例常数即流体的黏度系数或黏度黏度的单位是kgm牛顿粘度定律201273033流速不太大遵守牛顿粘度定律层流高流速不遵守牛顿粘度定律湍流粘度不随流速梯度变化的流体称为牛顿流体主要是气体和大多数非聚合物液体粘度随流速梯度变化的流体称为非牛顿流体主要是聚合物溶液液体高聚物及胶体悬浮液201273034流体的流变特性201273035由于牛顿粘度定律也可以写成其中是平面一侧流体由于和另一侧的流体薄层相互作用导致的动量在方向分量随时间的变化率
3. 碰撞以后分子运动的方向是完全随机的。
4. 分子每一次碰撞能量是完全被调整的,即具有能量分子在x=x’发生碰 撞后，其能量即调整为’。也就是在x’分子所应具有的能量。
2021/9/8
平衡态热力学
（可逆过程热力学）
非平衡态热力学
（不可逆过程热力学）
热力学解决什么问题？ 动力学解决什么问题？
9
引言
热力学从平衡态向非平衡态的发展 平衡态热力学的四大定律 热力学温度T、压力p、熵S……等等，在平衡态时才有明
确意义。 由平衡态热力学得到的结论，至今未发现与实践相违背的
1932年，昂萨格将此工作提交该校，申请 授予博士学位，但该校认为此文不符合学位 论文的要求，而不同意授予博士学位。
30年后，挪威诺尔格斯工学院因昂萨格的 卓越学术成就授予昂萨格名誉工学博士学位， 以弥补当年的失误。
1925年他在电解质理论方面提出“昂萨格极限定律”。
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引言
非平衡态热力学虽然在理 论系统上还不够完善和成 熟，但目前在一些领域中， 如物质扩散、热传导、跨 膜输运、动电效应、热电 效应、电极过程、化学反 应等领域中已获得初步应 用，显示出它有广阔地发 展和应用前景，已成为新 世纪物理化学发展中一个 新的增长点。
热通量为dqdta3011m1对于平板当达到恒温状态温度分布应为线性分布温度梯度2k61031代入傅立叶定理可得热导率为1021201273032黏度在两块平扳之间的流体示意图黏度是流体流动阻力的度量流体实验表明流体平面之间存在一个y方向的摩dx比例常数即流体的黏度系数或黏度黏度的单位是kgm牛顿粘度定律201273033流速不太大遵守牛顿粘度定律层流高流速不遵守牛顿粘度定律湍流粘度不随流速梯度变化的流体称为牛顿流体主要是气体和大多数非聚合物液体粘度随流速梯度变化的流体称为非牛顿流体主要是聚合物溶液液体高聚物及胶体悬浮液201273034流体的流变特性201273035由于牛顿粘度定律也可以写成其中是平面一侧流体由于和另一侧的流体薄层相互作用导致的动量在方向分量随时间的变化率
(完整版)第一章传递过程概论-合肥工业大学-传递过程基础
20
2.1 分子传递的通用表达式
量纲分析结果
τ －动量通量
d ( u)
dy －动量浓度梯度
ν －动量扩散系数
动量通量=－动量扩散系数×动量浓度梯度
21
2.1 分子传递的通用表达式
2. 分子热量通量
傅立叶定律的量纲分析： q = - k d ( ρcpt) = -α d ( ρcpt)
A ρcp dy
9
1.2 扩散传递与对流传递-传递机理
分子传递—由分子的随机热运动引起
扩散传递
传 递
涡流传递—由微团的脉动引起
对流传递—由流体的宏观运动引起
10
1.2 扩散传递与对流传递-传递机理
1.分子传递的基本定律 牛顿粘性定律 描述分子动量传递的基本定律
dux
dy
－单位面积上的剪切力称为剪应力；
－比例系数，称为流体的粘度；
第一章、传递过程概论
传递现象普遍存在于自然界和工程领域， 三种传递过程有许多共同规律。
本章介绍与课程有关的基本概念。
1
第一章、传递过程概论
1. 传递过程的分类 1.1 平衡过程与速率过程 1.2 扩散传递与对流传递 2. 动量、热量和质量传递的类似性 3. 传递过程的研究方法
2
1.1 平衡过程与速率过程
大量的物理、化学现象中，同时存在着正反两个 方向的变化，如：
固体的溶解和析出，升华与凝华、可逆化学反应 当过程变化达到极限，就构成平衡状态。如化学 平衡、相平衡等。此时，正反两个方向变化的速率 相等，净速率为零。 不平衡时，两个方向上的速率不等，就会发生某 种物理量的转移，使物系趋于平衡。
3
1.1 平衡过程与速率过程
当流体作湍流运动时，除分子传递之外，还有涡 流传递—由于流体质点脉动引起的传递。
2.1 分子传递的通用表达式
量纲分析结果
τ －动量通量
d ( u)
dy －动量浓度梯度
ν －动量扩散系数
动量通量=－动量扩散系数×动量浓度梯度
21
2.1 分子传递的通用表达式
2. 分子热量通量
傅立叶定律的量纲分析： q = - k d ( ρcpt) = -α d ( ρcpt)
A ρcp dy
9
1.2 扩散传递与对流传递-传递机理
分子传递—由分子的随机热运动引起
扩散传递
传 递
涡流传递—由微团的脉动引起
对流传递—由流体的宏观运动引起
10
1.2 扩散传递与对流传递-传递机理
1.分子传递的基本定律 牛顿粘性定律 描述分子动量传递的基本定律
dux
dy
－单位面积上的剪切力称为剪应力；
－比例系数，称为流体的粘度；
第一章、传递过程概论
传递现象普遍存在于自然界和工程领域， 三种传递过程有许多共同规律。
本章介绍与课程有关的基本概念。
1
第一章、传递过程概论
1. 传递过程的分类 1.1 平衡过程与速率过程 1.2 扩散传递与对流传递 2. 动量、热量和质量传递的类似性 3. 传递过程的研究方法
2
1.1 平衡过程与速率过程
大量的物理、化学现象中，同时存在着正反两个 方向的变化，如：
固体的溶解和析出，升华与凝华、可逆化学反应 当过程变化达到极限，就构成平衡状态。如化学 平衡、相平衡等。此时，正反两个方向变化的速率 相等，净速率为零。 不平衡时，两个方向上的速率不等，就会发生某 种物理量的转移，使物系趋于平衡。
3
1.1 平衡过程与速率过程
当流体作湍流运动时，除分子传递之外，还有涡 流传递—由于流体质点脉动引起的传递。
第三章【化工传递过程基础】ppt课件
由连续性方程和运动方程化简可得
ux ν 2ux θ y2
I.C. θ≤ 0，ux＝0；(所有 y) B.C. y = 0，ux＝u0；(所有 θ＞0)
y = ∞，ux＝0；(所有 θ＞0)
.
36
二、方程的求解
令 η y
4νθ
ux ux ηux 1 y ηy η 4νθ
ux =ux ηη ux θ ηθ 2θ η 2yu2x， η uyx η yηuηx η y η y41 νθ2ηu2x
.
14
一、圆管中的轴向稳态层流
流体在圆管中的流动问题许多工程科学中遇到。
设：不可压缩流体在 水平圆管中作稳态层流 流动，所考察的部位远 离管道进、出口，流动 为沿轴向的一维流动。
r z
.
15
一、圆管中的轴向稳态层流
柱坐标连续性方程的简化
1 rr(rur)1 ruθθuzz 0
uz 0 z
N-S方程简化
线作层流流动。若圆筒足够 长，端效应可以忽略。
ω1 ω 2
a b
.
26
ur0, uz0
三、旋转黏度计的测量原理
连续性方程简化
1 rr(rur)1 ruθθuzz 0 ur 0,uz 0
运动方程简化
u θrur urr
uθ r
uθr urθ2uzuzr
uθ 0 θ
Xr1 ρ p rν r1 rr(rur)r122θu2r r22uθθ2zu2r
p ρY ρg y
.
9
一、方程的简化
p μ(2ux )
x
y 2
（a)
p ρY ρg (b)
y
p 0
(c)
z
（b）对 y 积分得
ux ν 2ux θ y2
I.C. θ≤ 0，ux＝0；(所有 y) B.C. y = 0，ux＝u0；(所有 θ＞0)
y = ∞，ux＝0；(所有 θ＞0)
.
36
二、方程的求解
令 η y
4νθ
ux ux ηux 1 y ηy η 4νθ
ux =ux ηη ux θ ηθ 2θ η 2yu2x， η uyx η yηuηx η y η y41 νθ2ηu2x
.
14
一、圆管中的轴向稳态层流
流体在圆管中的流动问题许多工程科学中遇到。
设：不可压缩流体在 水平圆管中作稳态层流 流动，所考察的部位远 离管道进、出口，流动 为沿轴向的一维流动。
r z
.
15
一、圆管中的轴向稳态层流
柱坐标连续性方程的简化
1 rr(rur)1 ruθθuzz 0
uz 0 z
N-S方程简化
线作层流流动。若圆筒足够 长，端效应可以忽略。
ω1 ω 2
a b
.
26
ur0, uz0
三、旋转黏度计的测量原理
连续性方程简化
1 rr(rur)1 ruθθuzz 0 ur 0,uz 0
运动方程简化
u θrur urr
uθ r
uθr urθ2uzuzr
uθ 0 θ
Xr1 ρ p rν r1 rr(rur)r122θu2r r22uθθ2zu2r
p ρY ρg y
.
9
一、方程的简化
p μ(2ux )
x
y 2
（a)
p ρY ρg (b)
y
p 0
(c)
z
（b）对 y 积分得
传递过程原理第三章PPT
边界条件（B.C.）： （1） y y0 , ux 0; （2） y y0 , dux dy 0 速度分布为
1 p 2 2 ux ( y y0 ) 2 μ x
抛物线形
当 y 0 时速度最大 1 p 2 umax y0 2 μ x
y 2 ux umax [1 ( ) ] y0
（1）非线性偏微分方程； （2）质点上的力平衡，仅能用于规则的层流求解。
动量传递变化方程的分析
变化方程组求解的分类：
（1）对于非常简单的层流，变化方程源自简化后， 其形式非常简单，可直接积分求解—解析解； （2）对于某些简单层流，可根据流动问题的物理 特征进行化简。简化后，积分求解—物理近似解； （3）对于复杂层流，可采用数值法求解；将变化 方程离散化，然后求差分解； （4）对于湍流，可先进行适当转换，再根据问题 的特点，结合实验，求半理论解。
动量传递变化方程的分析
动量传递变化方程组：
ρ ( ρu) + 0 θ
当流体不可压缩时，ρ=常数
Du 1 2 ρ ρf B p μ u μ( u) Dθ 3
u 0
Du ρ ρf B p μ 2 u Dθ
动量传递变化方程的分析
ux u y uz 0 x y z
2 u y 2 u y 2u y 1 p ux uy uz Y ν( 2 2 2 ) x y z θ ρ y x y z p ρY ρg y u y u y u y u y
一、变化方程的简化
2u x p μ( 2 ) x y p ρY ρg y p 0 z
（ a） (b) (c)
（b）对 y 积分得
p( x, y) ρgy k ( x)
1 p 2 2 ux ( y y0 ) 2 μ x
抛物线形
当 y 0 时速度最大 1 p 2 umax y0 2 μ x
y 2 ux umax [1 ( ) ] y0
（1）非线性偏微分方程； （2）质点上的力平衡，仅能用于规则的层流求解。
动量传递变化方程的分析
变化方程组求解的分类：
（1）对于非常简单的层流，变化方程源自简化后， 其形式非常简单，可直接积分求解—解析解； （2）对于某些简单层流，可根据流动问题的物理 特征进行化简。简化后，积分求解—物理近似解； （3）对于复杂层流，可采用数值法求解；将变化 方程离散化，然后求差分解； （4）对于湍流，可先进行适当转换，再根据问题 的特点，结合实验，求半理论解。
动量传递变化方程的分析
动量传递变化方程组：
ρ ( ρu) + 0 θ
当流体不可压缩时，ρ=常数
Du 1 2 ρ ρf B p μ u μ( u) Dθ 3
u 0
Du ρ ρf B p μ 2 u Dθ
动量传递变化方程的分析
ux u y uz 0 x y z
2 u y 2 u y 2u y 1 p ux uy uz Y ν( 2 2 2 ) x y z θ ρ y x y z p ρY ρg y u y u y u y u y
一、变化方程的简化
2u x p μ( 2 ) x y p ρY ρg y p 0 z
（ a） (b) (c)
（b）对 y 积分得
p( x, y) ρgy k ( x)
化工传递过程基础第三版 ppt课件
1452-1519年 达.芬奇——物体的沉浮、孔口出流、物体的 运动阻力以及管道、明渠中水流等
• 1586年 斯蒂芬——水静力学原理 • 1650年 帕斯卡——“帕斯卡原理” • 1686年 牛顿——牛顿内摩擦定律 • 1738年 伯努利——出版《流体动力学》，建立了伯努
利方程
第二阶段（17世纪末-19世纪末）流体力学沿着两个 方向发展——理论流体力学、应用流体力学
气体的分子间距比液体大，在标准状态(0℃,101325Pa)下， 气体的平均分子间距约为3.3×10－6mm，其分子的平均直径
1.1流体的定义和特征
约为2.5×10－7 mm。分子间距比分子平均直径约大十倍。因 此，只有当分子间距缩小得很多时，分子间才会出现排斥力。 可见，气体是很容易被压缩的。此外，因气体分子间距与分子 平均直径相比很大，以致分子间的吸引力很微小，而分子热运 动起决定性作用，所以气体没有一定的形状，也没有固定的 体积，它总是能均匀地充满容纳它的容器而形成不了自由表 面。
热量传递、质量传递
平衡过程和传递过程
• 传递过程：物理量向平衡转移 • 平衡状态：强度性质的物理量不存在梯度
• 补充： • 体系的宏观可测性质可分为两类：
1. 广度性质，与体系的数量成正比，如体积、质量等，具 有加和性 2. 强度性质：不具有加和性，其数值取决于体系自身特性， 与体系数量无关，如温度、压力、密度等
(2)固体的应变与应力的作用时间无关，只要不超过弹性 极限，作用力不变时，固体的变形也就不再变化，当外力去除 后，形变也就消失；对于流体，只要有应力作用，它将连续 变形(流动)，当应力去除后，它也不再能恢复到原来的形状。
1.1流体的定义和特征
液体和气体虽都属于流体，但两者之间也有所不同。液体的 分子间距和分子的有效直径相当。当对液体加压时，只要分子 间距稍有缩小，分子间的排斥力就会增大，以抵抗外压力。所 以液体的分子间距很难缩小，即液体很难被压缩。以致一定质 量的液体具有一定的体积。液体的形状取决于容器的形状，并 且由于分子间吸引力的作用，液体有力求自己表面积收缩到最 小的特性。所以，当容器的容积大于液体的体积时，液体不能 充满容器，故在重力的作用下，液体总保持一个自由表面，通 常称为水平面。
• 1586年 斯蒂芬——水静力学原理 • 1650年 帕斯卡——“帕斯卡原理” • 1686年 牛顿——牛顿内摩擦定律 • 1738年 伯努利——出版《流体动力学》，建立了伯努
利方程
第二阶段（17世纪末-19世纪末）流体力学沿着两个 方向发展——理论流体力学、应用流体力学
气体的分子间距比液体大，在标准状态(0℃,101325Pa)下， 气体的平均分子间距约为3.3×10－6mm，其分子的平均直径
1.1流体的定义和特征
约为2.5×10－7 mm。分子间距比分子平均直径约大十倍。因 此，只有当分子间距缩小得很多时，分子间才会出现排斥力。 可见，气体是很容易被压缩的。此外，因气体分子间距与分子 平均直径相比很大，以致分子间的吸引力很微小，而分子热运 动起决定性作用，所以气体没有一定的形状，也没有固定的 体积，它总是能均匀地充满容纳它的容器而形成不了自由表 面。
热量传递、质量传递
平衡过程和传递过程
• 传递过程：物理量向平衡转移 • 平衡状态：强度性质的物理量不存在梯度
• 补充： • 体系的宏观可测性质可分为两类：
1. 广度性质，与体系的数量成正比，如体积、质量等，具 有加和性 2. 强度性质：不具有加和性，其数值取决于体系自身特性， 与体系数量无关，如温度、压力、密度等
(2)固体的应变与应力的作用时间无关，只要不超过弹性 极限，作用力不变时，固体的变形也就不再变化，当外力去除 后，形变也就消失；对于流体，只要有应力作用，它将连续 变形(流动)，当应力去除后，它也不再能恢复到原来的形状。
1.1流体的定义和特征
液体和气体虽都属于流体，但两者之间也有所不同。液体的 分子间距和分子的有效直径相当。当对液体加压时，只要分子 间距稍有缩小，分子间的排斥力就会增大，以抵抗外压力。所 以液体的分子间距很难缩小，即液体很难被压缩。以致一定质 量的液体具有一定的体积。液体的形状取决于容器的形状，并 且由于分子间吸引力的作用，液体有力求自己表面积收缩到最 小的特性。所以，当容器的容积大于液体的体积时，液体不能 充满容器，故在重力的作用下，液体总保持一个自由表面，通 常称为水平面。
合肥工业大学课件传热学-第二章-第三讲
sh(x) ex
ex ; 2
ch(x) ex
ex ; 2
th (
x)
ex ex
ex ex
ex ex
ex ex
sh(x) 2 ; th(x) ex ex
双曲正弦函数
双曲正切函数
肋片表面的散热量
稳态时肋片表面的散热量 = 通过肋基导入肋片的热量
Φx0
Ac
d
dx
x 0
Ac0 (m)
热
系t数
为
t 常量h.
(4) 导热系数，保持不变
求：
温度场 t 和散热量
简化：a 肋片温度在垂直于纸面
方向（即长度方向）不发生变化，
因此可取单位长度进行分析； b 表面上的传热热阻1/h远远大于肋片中
l
Φc
的导热热阻 ，因而在任一界面上肋
片温度可认为是均匀的。
δ0
x
Φx
Φx+dx
c 把沿ｙ方向的散热视为负的内热源。
dx2
m2
l Φc
边界条件：
δ0
x
Φx
Φx+dx
x
0
时，
＝0＝t0
t
dx H
x
H
时，
d
dx
0
方程的通解为： c1emx c2emx
应用边界条件可得：
c1
0
emH emH emH
最后可得等截面内的温度分布：
c2
0
emH emH emH
e e m(Hx)
m( H x )
ch[m(H x)]
δ0
x
Φx
Φx+dx
dx H
c t ( t ) ( t ) ( t ) Φ x x y y z z
化工传递过程基础培训课件.pptx
u0 y
u0
xc
u0
ux 层流边界层
过渡区
湍流边界层
x
在管内流动时，管内壁面形成边界层，而且逐渐加厚，在离进口某一段距
离Le处边界层在管中心汇合，此后的流动称为充分发展了的流动。从管入口 到汇合处的距离称为进口段长度，以Le表示，用于流体物理量的测量时，要 求测点超过Le才结果准确。层流时Le=0.05d×Re；湍流时Le＞50d。
3、应用 边界层理论为许多试验所证实，一些复杂的传递现象可获得解决。
4、边界层的形成和发展 形成：壁面的粘附作用；流体具有粘性。
发展：边界层在一定距离内变化，然后趋于稳定。
在发展过程，边界层内的流动可能由层流转化为湍流，即由层流边界层转
为湍流边界层，但在靠近壁面处仍然存在一层层流内层。开始转变的距离称 为临界距离xc ，转变点取决于临界Rec =5×105 。
1
p y
(
2u y x 2
2u y y 2
)
（1）（δ） （δ）（1） （δ） （δ2）（δ） （1/δ） 由此数量级分析可得到的结论是：
①第二个方程式与第一个方程式相比，可以略去；
② p O( ) 0
y
p dp x dx
dp 0 dx
因此根据数量级分析得出的 Prandtl边界层方程式为：
ux
u x x
uy
u x y
1
p x
(
2u x x 2
2u x y 2
)
（1）（1）（δ）（1/δ） （1） （δ2） （1） （1/δ2）
由于：
因此方程式简化为：
2ux 2ux
x 2
y 2
ux
u x x
作业-1-合肥工业大学-传递过程基础ppt课件
Dθ
2. 一不可压缩流体的流动，x方向的速度分量 是 ux＝ax2+b，z 方向的速度分量为零，求 y方 向的速度分量 uy。已知 y＝0 时，uy= 0。
.
2
第二章 习 题
3. 对于下述各种流动，使采用适当坐标系的一般 连续性方程描述，并结合下述具体条件将一般化的连 续性方程加以简化，指出简化过程的依据：
6. 流体在圆管内作平行稳态层流流动的速度分布， 最大流速，平均流速，压降和范宁摩擦因子的公式 推导。（例题续）
7. 流体在圆管套管空隙内作平行稳态层流流动的速 度分布，最大流速，平均流速，压降和范宁摩擦因 子的公式推导。（例题续）
.
11
（1）在矩形截面管道内，可压缩流体作稳态、一 维流动；
（2）在平板壁面上不可压缩流体作二维流动；
（3）不可压缩流体在圆管内作轴对称轴向稳态流 动；
（4）不可压缩流体作球心对称的径向稳态流动。
.
3
第二章 习 题
4. 对于在 r 平面内的不可压缩流体的流动，
r 方向的速度分量为
u Acos/r2 r
试确定 方向的速度分量 u 的表达式。
.
4
第二章 习 题
5．某粘性流体的速度场为
u=5x2yi3xyzj8xz2k
4，－已6知）流处体的的法动向力应黏力度τyμy= =0-.011.041y04y4PN4 a/·P msa12，0。0s在N点/m（2 2，
试求该点处的压力和其它法向， 应力和剪应力。
该液体的密度和粘度分别为第三章习题如本题附图所示两平行的水平平板间有两层互不相溶的不可压缩流体这两层流体的密度动力粘度和厚度分别为两板静止流体在常压力梯度作用下发生层流运动试求流体的速度分布
2. 一不可压缩流体的流动，x方向的速度分量 是 ux＝ax2+b，z 方向的速度分量为零，求 y方 向的速度分量 uy。已知 y＝0 时，uy= 0。
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第二章 习 题
3. 对于下述各种流动，使采用适当坐标系的一般 连续性方程描述，并结合下述具体条件将一般化的连 续性方程加以简化，指出简化过程的依据：
6. 流体在圆管内作平行稳态层流流动的速度分布， 最大流速，平均流速，压降和范宁摩擦因子的公式 推导。（例题续）
7. 流体在圆管套管空隙内作平行稳态层流流动的速 度分布，最大流速，平均流速，压降和范宁摩擦因 子的公式推导。（例题续）
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（1）在矩形截面管道内，可压缩流体作稳态、一 维流动；
（2）在平板壁面上不可压缩流体作二维流动；
（3）不可压缩流体在圆管内作轴对称轴向稳态流 动；
（4）不可压缩流体作球心对称的径向稳态流动。
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第二章 习 题
4. 对于在 r 平面内的不可压缩流体的流动，
r 方向的速度分量为
u Acos/r2 r
试确定 方向的速度分量 u 的表达式。
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第二章 习 题
5．某粘性流体的速度场为
u=5x2yi3xyzj8xz2k
4，－已6知）流处体的的法动向力应黏力度τyμy= =0-.011.041y04y4PN4 a/·P msa12，0。0s在N点/m（2 2，
试求该点处的压力和其它法向， 应力和剪应力。
该液体的密度和粘度分别为第三章习题如本题附图所示两平行的水平平板间有两层互不相溶的不可压缩流体这两层流体的密度动力粘度和厚度分别为两板静止流体在常压力梯度作用下发生层流运动试求流体的速度分布
传递过程.1概要67页PPT
谢谢！
ห้องสมุดไป่ตู้
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
传递过程.1概要
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
第五章 湍流-合肥工业大学-传递过程基础汇总
dux 2 τ ρl ( ) dy ____ r 2 du x 2 τ yx ρl ( ) dy
r yx '2
____ r yx
dux 2 τ c1 ρ l ( ) dy
___ '2
l c1 l
2
'2
ε与 l 的关系 ε l 2 du x
dy
第五章 湍 流
5.1 湍流的特点与表征 5.2 湍流时的运动方程 5.3 湍流的半经验理论 5.4 圆管中的稳态湍流
方法：（1）湍流的统计学说；
（2）湍流的半经验理论。
第五章 湍 流
5.1 湍流的特点与表征
5.2 湍流时的运动方程
5.3 湍流的半经验理论
一、波希尼斯克的湍应力公式 二、普朗特混合长理论
一、波希尼斯克的湍应力公式
Boussinesq 仿照层流流动中的牛顿粘性定律，提 出了雷诺应力与时均速度之间的关系：
取时均值
u x 2 (u y u x ) (u z u x ) τ xx τ yx τ zx ρ( ) ρX x y z x y z
f1 f 2 f1 f 2 f1 f 2
2 (u (u u x 2 (u y u x ) (u z u x ) u yux ) x zux ) ρ( ) x y z x y z
一、雷诺转换与雷诺应力
雷诺方程与运动方程的比较 层流
ux ux ux τ xx τ yx τ zx ρ(ux uy uz ) ρX x y z x y z
x y z
湍流 ρ(u x u x u y u x u z u x )
2 ρX ( τ xx ρu ( τ yx ρu ( τ zx ρu x ) xu y ) xuz ) x y z
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第二章 习 题
4. 对于在 r 平面内的不可压缩流体的流动，
r 方向的速度分量为
u Acos/r2 r
试确定 方向的速度分量 u 的表达式。
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第二章 习 题
5．某粘性流体的速度场为
u=5x2yi3xyzj8xz2k
4，－已6知）流处体的的法动向力应黏力度τyμy= =0-.011.041y04y4PN4 a/·P msa12，0。0s在N点/m（2 2，
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第三章 习题
1. 不可压缩流体在相距为 2y0 的两平行平壁间作 一维稳态层流流动。若上板以 u0 的速度移动 ，下 板静止不动，试导出其速度分布、剪应力、体积 流率和平均速度的表达式。
.
7
第三章 习题
2. 粘性流体沿垂直圆柱体的外 表面以稳态的层流液膜向下流 动，如本题附图所示。试求该 流动的速度分布。该液体的密
2、何谓现象方程，并说明表达式中各符号的意义？
答：现象方程是由分子传递的三个基本定律-----牛顿粘性定律、傅立叶定律和费克定
律；通过量纲分析，得到动量、热量及质量及质量通量的系统表达式，从而得出：
通量=扩散系数*浓度梯度，此即为现象方程。
将课本的三个通量的表达式写出来，并解.释其中字母的含义P16-17
h1
o
2,2
h限长圆柱体以恒定角速度 ω在
无限流体中绕自身轴作旋转运动。设流体不可压 缩，试从一般柱坐标系的运动方程出发，导出本 流动问题的运动方程，并求速度分布与压力分布 的表达式。
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第三章 习题
5. 流体在两平壁间作平行稳态层流流动的速度分布， 最大流速，平均流速，压降和范宁摩擦因子的公式 推导。（例题续）
试求该点处的压力和其它法向， 应力和剪应力。
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第二章 习 题
6. 某不可压缩流体在一无限长的正方形截面的水 平管道中作稳态层流流动，此正方形截面的边界
分别为 x a 和 y a 。有人推荐使用下
式描述管道中的速度分布
u
a2
p[1(x)2][1(y)2]
z 4z a
a
试问上述速度分布是否正确，即能否满足相关 的微分方程和边界条件。
度和粘度分别为 和 。
.
R r0
r o
z
8
第三章 习题
3. 如本题附图所示，两平行的水平平板间有两层互 不相溶的不可压缩流体，这两层流体的密度、动力
粘度和厚度分别为 1 , 1 , h1 和为 2 , 2 , h2 ，设
两板静止，流体在常压力梯度作用下发生层流运动， 试求流体的速度分布。
y
x 1,1
第一章 习题
1.传递的方式有哪些？各自的传递条件是什么？
2.何谓现象方程？并说明表达式中各符号的含义。
3.写出温度的随体导数，并说明其各项的含义？p35
1、传递方式有哪些？各自传递条件是什么？
答：传递方式：
（1）、扩散传递；
A、分子传递：由分子的随机热运动产生；
B、涡流传递：由微团的脉动引起；
（2）、对流传递：由流体的宏观运动引起；
3. 对于下述各种流动，使采用适当坐标系的一般 连续性方程描述，并结合下述具体条件将一般化的连 续性方程加以简化，指出简化过程的依据：
（1）在矩形截面管道内，可压缩流体作稳态、一 维流动；
（2）在平板壁面上不可压缩流体作二维流动；
（3）不可压缩流体在圆管内作轴对称轴向稳态流 动；
（4）不可压缩流体作球心对称的径向稳态流动。
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第二章 习 题
1. 某流场的速度向量可用下式表示：
u(x, y) 5xi 5yj
试写出该流场随体加速度向量 D u 的表达式。
Dθ
2. 一不可压缩流体的流动，x方向的速度分量 是 ux＝ax2+b，z 方向的速度分量为零，求 y方 向的速度分量 uy。已知 y＝0 时，uy= 0。
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第二章 习 题
6. 流体在圆管内作平行稳态层流流动的速度分布， 最大流速，平均流速，压降和范宁摩擦因子的公式 推导。（例题续）
7. 流体在圆管套管空隙内作平行稳态层流流动的速 度分布，最大流速，平均流速，压降和范宁摩擦因 子的公式推导。（例题续）
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