传输原理基本概念.
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第一篇
动量的传输
杜育红制作
概
述
烟气的流动、大气的流动、流体的输 送等都是动量传输 动量传输研究流体的性质与流动特性 流动特性：流动性、压缩性、粘滞性 研究动量传输有何用处？
概
流体 流动 特性
流体 动力学 流体 静力学
述
研究流体流动 过程中 力或能量的 平衡与传递
研究流体流动的学科即流体力学，也称动量传输
2 牛顿粘性定律表达式 结果的表达式为：
dux F = ± A dy dux yx = F/A = ± dy
3 牛顿粘性定律讨论
1）式中： x为运动方向；y为存在速度梯度
的方向。
2）τyx：单位面积的内摩擦力或单位面积的
粘性力，即粘性应力，单位N•m-2 。 由于粘性应力的方向与流动方向平 行，则τyx与dux /dy 的方向无关（梯 度是矢量）粘性应力是一对大小相等， 方向相反的力
d /
dp
βt =
dV/V dT =
–d /
dT
例1
体积为5m3的水，在温度不变的条 件下，压强从1大气压增加到5大气压， 体积减小了1L，求水的压缩系数和弹性 系数值。（ 1大气压=9.807N/m2）
4流体的压缩性与不可压缩性
依据上面的分析得出结论： 当气体的压力不太高（<10kPa) ,或速度不太高 (<70m/s)时，气体的密度变化不大，体积变化 可忽略，可认为气体是不可压缩的。除此之外 气体是可压缩的 对于液体而言，由于βp 、βt很小，一般不记其 压缩性 实际上，流体都具有可压缩性
1.2.2 流体的比容定义与表达式
单位质量流体所具有的体积------流体的比容，
即密度的倒数。用表示，单位： m3 / kg
计算公式： = 1/ = V/m
1.3流体的压缩性与膨胀性
1 流体的压缩性与膨胀性定义： 流体在压力的作用下发生体积缩小的性质 称为流体的压缩性，流体的压缩性可用体 积压缩系数表示 流体在温度的作用下发生体积膨胀的性质 称为流体的膨胀性，流体的膨胀性可用体 积膨胀系数表示 流体的压缩程度取决于流体的性质和外界条件
1.4.2 牛顿粘性定律
A y F F u+du u 0 x 牛顿粘性定律推导示意图 u+du - F dy
u0
1 牛顿粘性定律
牛顿经大量的实验证明： 当流体的流层之间存在相对位移，由于流 体的粘性作用，在其速度不相等的流层 之间以及流体与固体表面之间所产生的 粘性阻力的大小与速度梯度和接触面积 成正比，并与流体的粘性有关。
中各组分的密度，kg/m3；xW1，xW2 ， …… ，
xWn为液体混合物中各组分的质量百分率，%
对于气体混合物，密度 m的计算式：
m xVi Vi kg/m3, i=1, … , n
式中： V1 ，V2，…… ， Vn为气体混合物中 各组分的密度，kg/m3；xV1，xV2 ， …… ， xVn 为气体混合物中各组分的体积百分率，%
牛顿粘性定律讨论
yx
dv duxx dy
N ( 2) m
3）正负号表示力的方向。 dux /dy为速度梯
度，梯度是矢量，正向与y坐标正方向一致。
牛顿粘性定律讨论
4）μ ：流体的动力粘度系数或粘度，其单位
2气体的压缩性与膨胀性
当压力不太高或温度不太低时，对于气体 可以当作理想气体来处理，即气体满足理想气 体状态方程：
P V = n R0 T=（m/M） R0 T
即
P
P v RT
R0 R M
R0：普适气体常数
R0 工程单位制：
848
kgf m kmol K
N m kmol K
1.2流体密度与比容 1.2.1 流体的密度
1流体的密度定义： 单位体积流体所具有的质量，即流体 的密度，用表示，单位： kg/m3
2流体的密度的表达式
1）对于质量分布不均匀的流体， 密度的定义式： lim ΔV ΔV
m
=
dm dV
（kg/m3）
ΔV 从宏观上看应足够小， 而从微观上看应足够大。
§1动量传输的基本概念
学习要点 1掌握流体的定义、流体连续介质模型的概念 2掌握流体的压缩性、膨胀性、粘性的表达式、 物理意义、相关定律 3掌握流体上的作用力、能量、动量的表达方 法、物理意义及单位
概
生产设备
述
验证规律
流体流动
（动量传输）
工艺过程
改 进
相互影响
对流传热、对流传质
（热量、质量传输）
国际单位制： R0 8314
对于气体： 等温时（T1=T2）
P1 P2 2 1 2 1 P1 P2
对于气体：等压时（P1=P2）
T1 2 1 T2
T2 2 1 T1
β=1/273
T0 0 t 0 Tt 1 t
3 液体的压缩性与膨胀性
对于液体而言，体积压缩系数βp和膨胀 系数βt的定义式： βp = –dV/V dp =
§1动量传输的基本概念
1.1流体及连续介质模型
1流体的定义:
在剪切应力的作用下会发生 连续的变形的物质，或由连续分布的流 体质点组成的物质。 2流体包括：液体、气体 通常液体称为不可压缩流体，气体称为可 压缩流体。
1.1流体及连续介质模型
3连续介质模型（1753年Euler提出）: 将流体看成是由无限多个流体质点所组成的密集 而无间隙的连续介质。 流体中物质的分子<<流体质点<<流体运动空间 流体的宏观特性：分子统计的平均特性
1.4流体的粘性与理想流体 1.4 .1流体的粘性
1流体粘性定义 流体粘性：流体内部质点间或流层间因 相对运动而产生剪切力以反抗相对运 动的性质。 或流体在变形、流动时，其本身所具有 的阻滞变形、流动的性质（P5-6)
2 流体粘性产生物理原因： 一是分子作不规则运动的动量交换形成 的粘性阻力，即分子扩散形成的粘性 阻力 二是两层流体之间吸引力所形成的阻力， 即分子内聚力形成的粘性阻力
2）对于均质流体，密度的定义式：
m V
（kቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ/m3）
m：流体的质量，kg；V：流体的体积，m3
3) 流体混合物密度的表达式
对于液体混合物，密度 m的计算式：
m xWi /Wi )-1 kg/m3, i=1, … , n
式中： W1 ，W2，…… ， Wn为液体混合物
动量的传输
杜育红制作
概
述
烟气的流动、大气的流动、流体的输 送等都是动量传输 动量传输研究流体的性质与流动特性 流动特性：流动性、压缩性、粘滞性 研究动量传输有何用处？
概
流体 流动 特性
流体 动力学 流体 静力学
述
研究流体流动 过程中 力或能量的 平衡与传递
研究流体流动的学科即流体力学，也称动量传输
2 牛顿粘性定律表达式 结果的表达式为：
dux F = ± A dy dux yx = F/A = ± dy
3 牛顿粘性定律讨论
1）式中： x为运动方向；y为存在速度梯度
的方向。
2）τyx：单位面积的内摩擦力或单位面积的
粘性力，即粘性应力，单位N•m-2 。 由于粘性应力的方向与流动方向平 行，则τyx与dux /dy 的方向无关（梯 度是矢量）粘性应力是一对大小相等， 方向相反的力
d /
dp
βt =
dV/V dT =
–d /
dT
例1
体积为5m3的水，在温度不变的条 件下，压强从1大气压增加到5大气压， 体积减小了1L，求水的压缩系数和弹性 系数值。（ 1大气压=9.807N/m2）
4流体的压缩性与不可压缩性
依据上面的分析得出结论： 当气体的压力不太高（<10kPa) ,或速度不太高 (<70m/s)时，气体的密度变化不大，体积变化 可忽略，可认为气体是不可压缩的。除此之外 气体是可压缩的 对于液体而言，由于βp 、βt很小，一般不记其 压缩性 实际上，流体都具有可压缩性
1.2.2 流体的比容定义与表达式
单位质量流体所具有的体积------流体的比容，
即密度的倒数。用表示，单位： m3 / kg
计算公式： = 1/ = V/m
1.3流体的压缩性与膨胀性
1 流体的压缩性与膨胀性定义： 流体在压力的作用下发生体积缩小的性质 称为流体的压缩性，流体的压缩性可用体 积压缩系数表示 流体在温度的作用下发生体积膨胀的性质 称为流体的膨胀性，流体的膨胀性可用体 积膨胀系数表示 流体的压缩程度取决于流体的性质和外界条件
1.4.2 牛顿粘性定律
A y F F u+du u 0 x 牛顿粘性定律推导示意图 u+du - F dy
u0
1 牛顿粘性定律
牛顿经大量的实验证明： 当流体的流层之间存在相对位移，由于流 体的粘性作用，在其速度不相等的流层 之间以及流体与固体表面之间所产生的 粘性阻力的大小与速度梯度和接触面积 成正比，并与流体的粘性有关。
中各组分的密度，kg/m3；xW1，xW2 ， …… ，
xWn为液体混合物中各组分的质量百分率，%
对于气体混合物，密度 m的计算式：
m xVi Vi kg/m3, i=1, … , n
式中： V1 ，V2，…… ， Vn为气体混合物中 各组分的密度，kg/m3；xV1，xV2 ， …… ， xVn 为气体混合物中各组分的体积百分率，%
牛顿粘性定律讨论
yx
dv duxx dy
N ( 2) m
3）正负号表示力的方向。 dux /dy为速度梯
度，梯度是矢量，正向与y坐标正方向一致。
牛顿粘性定律讨论
4）μ ：流体的动力粘度系数或粘度，其单位
2气体的压缩性与膨胀性
当压力不太高或温度不太低时，对于气体 可以当作理想气体来处理，即气体满足理想气 体状态方程：
P V = n R0 T=（m/M） R0 T
即
P
P v RT
R0 R M
R0：普适气体常数
R0 工程单位制：
848
kgf m kmol K
N m kmol K
1.2流体密度与比容 1.2.1 流体的密度
1流体的密度定义： 单位体积流体所具有的质量，即流体 的密度，用表示，单位： kg/m3
2流体的密度的表达式
1）对于质量分布不均匀的流体， 密度的定义式： lim ΔV ΔV
m
=
dm dV
（kg/m3）
ΔV 从宏观上看应足够小， 而从微观上看应足够大。
§1动量传输的基本概念
学习要点 1掌握流体的定义、流体连续介质模型的概念 2掌握流体的压缩性、膨胀性、粘性的表达式、 物理意义、相关定律 3掌握流体上的作用力、能量、动量的表达方 法、物理意义及单位
概
生产设备
述
验证规律
流体流动
（动量传输）
工艺过程
改 进
相互影响
对流传热、对流传质
（热量、质量传输）
国际单位制： R0 8314
对于气体： 等温时（T1=T2）
P1 P2 2 1 2 1 P1 P2
对于气体：等压时（P1=P2）
T1 2 1 T2
T2 2 1 T1
β=1/273
T0 0 t 0 Tt 1 t
3 液体的压缩性与膨胀性
对于液体而言，体积压缩系数βp和膨胀 系数βt的定义式： βp = –dV/V dp =
§1动量传输的基本概念
1.1流体及连续介质模型
1流体的定义:
在剪切应力的作用下会发生 连续的变形的物质，或由连续分布的流 体质点组成的物质。 2流体包括：液体、气体 通常液体称为不可压缩流体，气体称为可 压缩流体。
1.1流体及连续介质模型
3连续介质模型（1753年Euler提出）: 将流体看成是由无限多个流体质点所组成的密集 而无间隙的连续介质。 流体中物质的分子<<流体质点<<流体运动空间 流体的宏观特性：分子统计的平均特性
1.4流体的粘性与理想流体 1.4 .1流体的粘性
1流体粘性定义 流体粘性：流体内部质点间或流层间因 相对运动而产生剪切力以反抗相对运 动的性质。 或流体在变形、流动时，其本身所具有 的阻滞变形、流动的性质（P5-6)
2 流体粘性产生物理原因： 一是分子作不规则运动的动量交换形成 的粘性阻力，即分子扩散形成的粘性 阻力 二是两层流体之间吸引力所形成的阻力， 即分子内聚力形成的粘性阻力
2）对于均质流体，密度的定义式：
m V
（kቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ/m3）
m：流体的质量，kg；V：流体的体积，m3
3) 流体混合物密度的表达式
对于液体混合物，密度 m的计算式：
m xWi /Wi )-1 kg/m3, i=1, … , n
式中： W1 ，W2，…… ， Wn为液体混合物