化工基础 流体流动.pptx

2018/5/7
第二章流体的流动与输送
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第三节实际流体的流动
实际流体由于有粘性,管截面上流体质点的速度分布是不均匀的从而引起能量的损失
一、牛顿型流体的粘性
流体流动时产生内摩擦力的性质,称为粘性。
流体粘性越大,其流动性就越小。从桶底把一桶甘油放完要比把一桶水放完慢得多,这是因为甘油流动时内摩擦力比水大的缘故。
1、粘度
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设有上下两块平行放置而相距很近的平板,两板间充满着静止的液体,如图所示。
流体运动时内摩擦力的大小,体现了流体粘性的大小。
剪切力:与流体流动方向
一致的作用力。
剪应力:单位面积上的剪
切力。又称为内
摩擦力。
速度梯度:流体速度在与流动方向垂直方向上随距离的
变化率,dv/dδ。
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实验证明:对一定的流体,剪切力F与面积成正比,与速
度梯度成正比。
μ为粘性系数,或动力粘度,简称粘度。
满足上述关系的流体为牛顿型流体。
以后讨论的流体,除特别指明外一般都是牛顿型流体。
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2、粘度的物理意义:
流体流动产生单位速度梯度时,流体单位面积上所产生的内摩擦力。
粘度是物质的物性参数。
粘度只有在流体流动时才表现出来。
当流速一定时,粘度越大,阻力就越大,能量损
失也越大。
粘度与温度有关:
液体 T↑,μ↓
气体 T↑,μ↑
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3、粘度的单位:
物理制单位:
厘泊 cp
1p =100cp
SI单位:帕斯卡·秒,Pa ·s
换算:
1p = Pa ·s=100cp
1 Pa ·s=1000cp
1cp =1×10-3 Pa ·s
293K时,水:1cp 空气:
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二、非牛顿型流体
定义:
不服从牛顿粘性定律的流体,如泥浆、某些高分子溶液、悬浮液等。
对于非牛顿型液体流动的研究,属于流变学的范畴。
1、宾汉塑性流体
宾汉塑性流体与牛顿型流体的唯一差别是:为使该类流体流动需加入一个额外的剪应力:
实际中的宾汉塑性流体有:
干酪、巧克力浆、肥皂、纸浆、泥浆等
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2、胀流性流体
这类流体不普遍,其运动特征是表观粘度随剪切速率的增加而更快的增大
实际中的胀流性流体有:
淀粉溶液、蜂蜜、湿沙等
n>1
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3、假塑性流体
大多数非牛顿型流体属于假塑性流体,这类流体的流动特性是其表观粘度随剪切速率的增大而增加的较少
实际中的假塑性流体有:
蛋黄酱、血液、番茄酱、果酱、高分子溶液等
n<1
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三、流体流动的形态
1、分类:定态流体有两种流动形态:滞流和湍流。
滞流:
当流体在管中流动时,若其质点始终沿着与管轴平行的方向作直线运动,质点之间没有迁移,互不混合,整个管的流体就如一层一层的同心圆筒在平行地流动。滞流又叫层流。
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湍流:  当流体在管道中流动时,流体质点除了沿着管道向前流动外,各质点的运动速度在大小和方向上都会发生变化,质点间彼此碰撞并互相混合,这种流动状态称为湍流或紊流。
过渡流: 流动类型不稳定,介于层流和湍流之间,或是两者交替出现,与外界干扰情况有关。过渡流不是一种流型。