装填不同填料的管式反应器的微观混合性能
2017年2月 CIESC Journal ·653· February 2017第68卷 第2期 化 工 学 报 V ol.68 No.2
DOI ：10.11949/j.issn.0438-1157.20161232
装填不同填料的管式反应器的微观混合性能
原平方，郭凯，张小波，刘春江
（化学工程联合国家重点实验室，天津大学化工学院，天津 300072）
摘要：采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应为工作体系，以离集指数（X S ）表征微观混合性能，实验考察了Reynolds
数Re 、物料体积流量比对装填扁环填料和网架填料的管式反应器的微观混合性能的影响及离集指数在管式反应器
轴向、径向的分布。结果表明，X S 随着Re 的增大而下降，而物料体积流量比的增加会导致X S 增加，相同条件下
网架填料的X S 小于扁环填料，离集指数在轴向上呈现先明显降低后基本不变的趋势。在实验研究的基础上，利用
团聚模型计算装填网架填料的管式反应器的微观混合时间（t m ）为4.82～2.27 ms 。与扁环填料对比，网架填料最
小值（2.27 ms ）低于扁环填料的最小值（2.73 ms ），同时二者均小于空管的最小值(3.79 ms)，表明装填填料可以
改善管式反应器的微观混合性能，网架填料的微观混合性能略优于扁环填料。
关键词：管式反应器；填料；微观混合；反应；反应器；混合
中图分类号：TQ 051.1 文献标志码：A
文章编号：0438—1157（2017）02—0653—07
Micromixing characteristics of tubular reactor packed with different packings
YUAN Pingfang, GUO Kai, ZHANG Xiaobo, LIU Chunjiang
(State Key Laboratory of Chemical Engineering , School of Chemical Engineering and Technology , Tianjin University ,
Tianjin 300072, China )
Abstract : The micromixing characteristics of a tubular reactor packed with different packings were investigated by adopting the competitive parallel reaction, namely, the Villermaux-Dushman reaction. Experimental results showed that the tube packed with rhombus mesh frame packing (RMFP) presented better micromixing efficiency, compared to the tube with mini ring or empty tube. It could be found that the segregation index (X S ) decreased as Reynolds number increased while it increased with increasing volumetric flow ratio. Moreover, the micromixing time (t m ) was calculated using an incorporation model based on the experimental data. The minimum t m value of the tube packed with RMFP (t m = 2.27 ms) was less than that of the tube with mini ring (t m = 2.73 ms) or empty tube (t m = 3.79 ms).
Key words : tubular reactor; packing; micromixing; reaction; reactor; mixing
引 言 混合是化工生产过程中的重要单元操作，它可
以实现系统浓度、温度以及黏度的均匀分布，也有
利于反应系统的热量传递与质量传递。根据尺度的
不同，混合可以分为宏观混合、细观混合和微观混合，其中微观混合是分子尺度的混合，包括流体微
元的黏性形变和随后的分子扩散[1]。在快速反应体系中，如结晶、沉淀、聚合等，微观混合发挥着重要的作用，可以影响反应的转化率、选择性、产物 2016-09-05收到初稿，2016-11-07收到修改稿。
联系人：刘春江。第一作者：原平方（1988—），男，博士研究生。基金项目：国家重点基础研究发展计划项目（2012CB720500）。 Received date: 2016-09-05. Corresponding author: Prof. LIU Chunjiang, cjliu@https://www.360docs.net/doc/37242535.html, Foundation item: supported by the National Basic Research Program
of China (2012CB720500).
不同填料对酚醛树脂性能的影响
不同填料对酚醛树脂性能的影响 淄博理研泰山涂附磨具有限公司薛峰吴三国徐焕明 摘要：本文针对涂附磨具行业常用的轻质碳酸钙、重质碳酸钙，初步研究其对酚醛树脂胶粘剂性能的影响；加入不同比例的填料，对酚醛树脂脆性、粘结性的影响。不同的干燥温度对酚醛树脂气泡现象的影响；不同的固化条件对酚醛树脂固化状态的影响。 关键词：填料，轻质碳酸钙，重质碳酸钙，酚醛树脂，剥离强度，脆性，气泡 酚醛树脂以其独特的分子结构，具有卓越的粘附性、优良的耐热性、抗烧蚀性和阻燃性。而针对涂附磨具行业的酚醛树脂以其与基材、磨料的优良粘结性，以及良好的使用性，大大提高了产品的性能。 填料是一种固体添加剂,是胶粘剂重要的助剂之一,具有补强、增稠、增容、增硬、增韧、降低收缩性、减少线膨胀系数、增加耐磨性、提高耐水耐热性等功能。他对于改进胶粘剂的某些性能，改善工艺特性和降低产品成本，都有着十分明显的作用。填料的种类繁多，本文针对涂附磨具行业常用的轻质碳酸钙、重质碳酸钙，初步研究其对酚醛树脂胶粘剂性能的影响。填料与胶粘剂中的大分子可能发生物理或化学结合，填料的性能包括形态、粒径、表面形态等，都对填充的胶粘剂有较大影响。 1 实验目的 1.1 比较胶液中不同含量的轻质碳酸钙、重质碳酸钙对酚醛树脂脆性及粘结性能的影响。 1.2 比较不同的烘干起始温度对酚醛树脂气泡现象的影响。 2 实验试剂及仪器 酚醛树脂、颜料红、轻质碳酸钙、重质碳酸钙、酒精、水、电子天平、玻璃棒、拉伸机、烘箱等。 3 实验方案及实验步骤
3.1 分别选择轻钙含量为30%（100g酚醛树脂中加钙30g）、60%、80%，水、酒精适量，制成酚醛树脂胶液，制备皮膜，干燥（115℃），观察其皮膜的性能。 3.2 选择重钙含量为30%、60%、80%、120%、150%，制成酚醛树脂胶液，制备皮膜，观察皮膜的性能。 3.3 将3.2中制备好的酚醛树脂胶液涂在基布上，用#60的棕刚玉植砂、干燥、复胶（为了便于观察结果，胶液加入了颜料红）、固化后90度柔曲，测试砂布的剥离强度。 3.4 成品性能对比 本实验中底胶、复胶干燥采用的温度为60℃到115℃，80℃到115℃，100℃到115℃，105℃到115℃，升温时间1小时。固化采用的温度为115℃ 1h、2h、3h、4h、5h、7h。 3.4.1 在3.2中选择一个性能较佳皮膜的配比，在纸上涂底胶，然后植砂、复胶，采用不同的起始温度烘干，观察样品的柔韧性情况。 3.4.2 将固化好的样品在2%NaOH溶液中分别煮练2min和5min，观察其砂粒剥落情况。 3.4.3 选择重钙80%，其它的成分按现场配方进行配制，对#60的砂布复胶，在显微镜下观察是否起泡。 4 实验结果及讨论 4.1 皮膜的观察结果 4.1.1 加入轻钙后，所制得酚醛树脂胶液皮膜的结果见表1。
流体力学知识点大全-吐血整理讲解学习
流体力学知识点大全- 吐血整理
1． 从力学角度看，流体区别于固体的特点是：易变形性，可压缩性，粘滞性和表面张 力。 2． 牛顿流体: 在受力后极易变形，且切应力与变形速率成正比的流体。即τ=μ*du/dy 。 当n<1时，属假塑性体。当n=1时，流动属于牛顿型。当n>1时，属胀塑性体。 3． 流场: 流体运动所占据的空间。 流动分类 时间变化特性： 稳态与非稳态 空间变化特性： 一维，二维和三维 流体内部流动结构： 层流和湍流 流体的性质： 黏性流体流动和理想流体流动；可压缩和不可压缩 流体运动特征： 有旋和无旋； 引发流动的力学因素： 压差流动，重力流动，剪切流动 4. 描述流动的两种方法：拉格朗日法和欧拉法 拉格朗日法着眼追踪流体质点的流动，欧拉法着眼在确定的空间点上考察流体的流动 5. 迹线：流体质点的运动轨迹曲线 流线：任意时刻流场中存在的一条曲线，该曲线上各流体质点的速度方向与 该曲线的速度方向一致 性质 a.除速度为零或无穷大的点以外，经过空间一点只有一条流线 b.流场中每一点都有流线通过，所有流线形成流线谱 c ．流线的形状和位置随时间而变化，稳态流动时不变 迹线和流线的区别：流线是同一时刻不同质点构成的一条流体线； 迹线是同一质点在不同时刻经过的空间点构成的轨迹 线。 稳态流动下，流线与迹线是重合的。 6. 流管：流场中作一条不与流线重合的任意封闭曲线，通过此曲线的所有流线 构成的管状曲面。 性质：①流管表面流体不能穿过。②流管形状和位 置是否变化与流动状态有关。 7．涡量是一个描写旋涡运动常用的物理量。流体速度的旋度▽xV 为流场的涡 量。 有旋流动：流体微团与固定于其上的坐标系有相对旋转运动。无旋运动：流 场中速度旋度或涡量处处为零。 涡线是这样一条曲线，曲线上任意一点的切线方向与在该点的流体的涡量方 向一致。 8. 静止流体：对选定的坐标系无相对运动的流体。 不可压缩静止流体质量力满足 ▽x f=0 9. 匀速旋转容器中的压强分布p=ρ(gz -22r2 ω)+c 10. 系统：就是确定不变的物质集合。特点 质量不变而边界形状不断变化 控制体：是根据需要所选择的具有确定位置和体积形状的流场空间。其表 面称为控制面。特点 边界形状不变而内部质量可变 运输公式：系统的物理量随时间的变化率转换成与控制体相关的表达式。
流体力学实验思考题解答(全)
流体力学课程实验思考题解答 （一）流体静力学实验 1、 同一静止液体内的测压管水头线是根什么线？ 答：测压管水头指γ p Z + ，即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测 压管水头线指测压管液面的连线。从表1.1的实测数据或实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2、 当0第1章流体力学的基本概念
第1章 流体力学的基本概念 流体力学是研究流体的运动规律及其与物体相互作用的机理的一门专门学科。本章叙述在以后章节中经常用到的一些基础知识，对于其它基础内容在本科的流体力学或水力学中已作介绍，这里不再叙述。 连续介质与流体物理量 连续介质 流体和任何物质一样，都是由分子组成的，分子与分子之间是不连续而有空隙的。例如，常温下每立方厘米水中约含有3×1022 个水分子，相邻分子间距离约为3×10－8 厘米。因而，从微观结构上说，流体是有空隙的、不连续的介质。 但是，详细研究分子的微观运动不是流体力学的任务，我们所关心的不是个别分子的微观运动，而是大量分子“集体”所显示的特性，也就是所谓的宏观特性或宏观量，这是因为分子间的孔隙与实际所研究的流体尺度相比是极其微小的。因此，可以设想把所讨论的流体分割成为无数无限小的基元个体，相当于微小的分子集团，称之为流体的“质点”。从而认为，流体就是由这样的一个紧挨着一个的连续的质点所组成的，没有任何空隙的连续体，即所谓的“连续介质”。同时认为，流体的物理力学性质，例如密度、速度、压强和能量等，具有随同位置而连续变化的特性，即视为空间坐标和时间的连续函数。因此，不再从那些永远运动的分子出发，而是在宏观上从质点出发来研究流体的运动规律，从而可以利用连续函数的分析方法。长期的实践和科学实验证明，利用连续介质假定所得出的有关流体运动规律的基本理论与客观实际是符合的。 所谓流体质点，是指微小体积内所有流体分子的总体，而该微小体积是几何尺寸很小（但远大于分子平均自由行程）但包含足够多分子的特征体积，其宏观特性就是大量分子的统计平均特性，且具有确定性。 流体物理量 根据流体连续介质模型，任一时刻流体所在空间的每一点都为相应的流体质点所占据。流体的物理量是指反映流体宏观特性的物理量，如密度、速度、压强、温度和能量等。对于流体物理量，如流体质点的密度，可以地定义为微小特征体积内大量数目分子的统计质量除以该特征体积所得的平均值，即 V M V V ??=?→?'lim ρ （1-1） 式中，M ?表示体积V ?中所含流体的质量。 按数学的定义，空间一点的流体密度为 V M V ??=→?0 lim ρ （1-2）
生活中的流体力学知识研究报告
工程流体力学三级项目报告multinuclear program design Experiment Report 项目名称： 班级： 姓名： 指导教师： 日期：
摘要 简要介绍了流体力学在生活中的应用，涉及到体育，工业，生活小窍门等。讨论了一些流体力学原理。许许多多的现象都与流体力学有关。为什么洗衣机老翻衣兜？倒啤酒要注意什么诀窍？高尔夫球为什么是麻脸的？本文将就以上三个问题讨论流体力学中一些简单的原理，如伯努力定律，雷诺数，边界层分离等，展现流体力学的广泛应用，证明流体力学妙趣横生。 关键字：伯努利定律;层流;湍流;空气阻力;雷诺数;高尔夫球
前言 也许，到现在你都有点不会相信，其实我们生活在一个流体的世界里。观察生活时我们总可以发现。生活离不开流体，尤其是在社会高速发展的今天。鹰击长空，鱼翔浅底；汽车飞奔，乒乓极旋，许许多多的现象都与流体力学有关。为什么洗衣机老翻衣兜？倒啤酒要注意什么诀窍？高尔夫球为什么是麻脸的？本文将就以上三个问题讨论流体力学中一些简单的原理，如伯努力定律，雷诺数，边界层分离等，展现流体力学的广泛应用，证明流体力学妙趣横生。生活中的很多事物都在经意或不经意中巧妙地掌握和运用了流体力学的原理，让其行动变得更灵活快捷。
一、麻脸的高尔夫球（用雷诺数定量解释） 不知道大家有没有发现，高尔夫球的表面做成有凹点的粗糙表面，而不是平滑光趟的表面，就是利用粗糙度使层流转变为紊流的临界雷诺数减小，使流动变为紊流，以减小阻力的实际应用例子。最初，高尔夫球表面是做成光滑的，如图1—1，后来发现表面破损的旧球 图1-1光滑面1-2粗糙面 反而打的更远。原来是临界Re数不同的结果。光滑的球由于这种边界层分离得早，形成的前后压差阻力就很大，所以高尔夫球在由皮革改用塑胶后飞行距离便大大缩短了，因此人们不得不把高尔夫球做成麻脸的，即表面布满了圆形的小坑。麻脸的高尔夫球有小坑，飞行时小坑附近产生了一些小漩涡，由于这些小漩涡的吸力，高尔夫球附近的流体分子被漩涡吸引，
填料塔的基本特点
填料塔的基本特点 一、填料塔结构 填料塔是以塔内装有大量的填料为相间接触构件的气液传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。在填料的上方安装填料压板，以限制填料随上升气流的运动。液体从塔顶加入，经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设置）分布后，与液体呈逆流接触连续通过填料层空隙，在填料表面气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式的气液传质设备，正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。 二、填料的类型及性能评价 填料是填料塔的核心构件，它提供了气液两相接触传质的相界面，是决定填料塔性能的主要因素。填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料两大类。散装填料根据结构特点不同，分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料等；规整填料按其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等，目前工业上使用最为广泛的是波纹填料，分为板波纹填料和网波纹填料； 填料的几何特性是评价填料性能的基本参数，主要包括比表面积、空隙率、填料因子等。1.比表面积：单位体积填料层的填料表面积，其值越大，所提供的气液传质面积越大，性能越优； 2.空隙率：单位体积填料层的空隙体积；空隙率越大，气体通过的能力大且压降低； 3.填料因子：填料的比表面积与空隙率三次方的比值，它表示填料的流体力学性能，其值越小，表面流体阻力越小。 三、填料塔设计基本步骤 1.根据给定的设计条件，合理地选择填料； 2.根据给定的设计任务，计算塔径、填料层高度等工艺尺寸； 3.计算填料层的压降； 4.进行填料塔的结构设计，结构设计包括塔体设计及塔内件设计两部分。 四、填料塔设计 1.填料的选择 填料应根据分离工艺要求进行选择，对填料的品种、规格和材质进行综合考虑。应尽量选用技术资料齐备，适用性能成熟的新型填料。对性能相近的填料，应根据它的特点进行技术经济评价，使所选用的填料既能满足生产要求，又能使设备的投资和操作费最低。 （1）填料种类的选择 填料的传质效率要高：传质效率即分离效率，一般以每个理论级当量填料层高度表示，即HETP值； 填料的通量要大：在同样的液体负荷下，在保证具有较高传质效率的前提下，应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料； 填料层的压降要低：填料层压降越低，塔的动力消耗越低，操作费越小；对热敏性物系尤为重要； 填料抗污堵性能强，拆装、检修方便。 （2）填料规格的选择
流体力学知识点总结55410
流体力学知识点总结 第一章 绪论 1 液体和气体统称为流体，流体的基本特性是具有流动性，只要剪应力存在流动就持续进行，流体在静止时不能承受剪应力。 2 流体连续介质假设：把流体当做是由密集质点构成的，内部无空隙的连续体来研究。 3 流体力学的研究方法：理论、数值、实验。 4 作用于流体上面的力 （1）表面力：通过直接接触，作用于所取流体表面的力。 作用于A 上的平均压应力 作用于A 上的平均剪应力 应力 法向应力 切向应力 （2）质量力：作用在所取流体体积内每个质点上的力，力的大小与流体的质量成比例。（常见的质量力：重力、惯性力、非惯性力、离心力） ΔF ΔP ΔT A ΔA V τ 法向应力 周围流体作用 的表面力 切向应力 A P p ??=A T ??=τA A ??=→?lim 0δA P p A A ??=→?lim 0为A 点压应力，即A 点的压强 A T A ??=→?lim 0τ 为A 点的剪应力 应力的单位是帕斯卡（pa ），1pa=1N/㎡，表面力具有传递性。 B F f m =2m s
单位为 5 流体的主要物理性质 （1） 惯性：物体保持原有运动状态的性质。质量越大，惯性越大，运动状态越难改变。 常见的密度（在一个标准大气压下）： 4℃时的水 20℃时的空气 （2） 粘性 牛顿内摩擦定律： 流体运动时，相邻流层间所产生的切应力与剪切变形的速率成正比。即 以应力表示 τ—粘性切应力，是单位面积上的内摩擦力。由图可知 —— 速度梯度，剪切应变率（剪切变形速度） 粘度 μ是比例系数，称为动力黏度，单位“pa ·s ”。动力黏度是流体黏性大小的度量，μ值越大，流体越粘，流动性越差。 运动粘度 单位：m2/s 同加速度的单位 说明： 1）气体的粘度不受压强影响，液体的粘度受压强影响也很小。 2）液体 T ↑ μ↓ 气体 T ↑ μ↑ 3 /1000m kg =ρ3 /2 .1m kg =ρdu T A dy μ=? h u u+du U y dy x dt dr dy du ?=?=μμτdu u dy h =ρμ ν=
填料种类对石膏混合料性能的影响.
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库 铜合金铸件铸造技术课程教案 填料种类对石膏混合料 性能的影响 制作人：刘振华 陕西工业职业技术学院
填料种类对石膏混合料性能的影响 一、前言 本节主要研究石英、硅线石、高岭土熟料、高铝矾土熟料、莫来石等填料对石膏混合料的性能影响。为了便于比较，石膏均选用同一产地的α型半水石膏，填料粒度用200-300目，石膏与填料的重量比为40:60。 二、填料种类对石膏混合料强度的影响 各种填料对石膏混合料的强度影响见表1。 表1 填料种类对石膏混合料强度的影响 石膏混合料的强度是由包覆在颗粒周围而自身又连成整体的石膏膜所产生的，石膏膜的状态对强度影响较大。填料在700℃以下，一般不会烧结，本身不可能产生强度，但对石膏混合料的强度却有明显影响，这与填料的属性有关。首先是填料的容重，其次是填料保持水分的能力。填料的容重大，当粒度相当时，重量相同的填料在混合料中所占的体积小。混合料中石膏重量和体积一定，对所占体积小的填料，石膏膜包覆完整，连接较牢固，强度较高。 表2所示各填料的容重与其强度有一定的对应关系，石英容重最小，
混合料强度也最低，高岭土、高铝矾土、莫来石的容重相近，强度差别也不大。 表2 各种填料的容重 在配制浆体时为达到良好的流动性，加水量必须超过润湿填料颗粒和石膏水化时所需的水量。但在浆体凝结过程中，若填料本身保持或吸附水分的能力差，则浆体中水分向石膏转移，大大增加了石膏的含水量，导致硬化体强度下降。例如：石英的结构较致密，保持水分能力差，凝结时转移到石膏中水分较多，混合料强度最低。有些填料经高温煅烧，结构中形成显微孔洞，使其保持、吸附水分能力强，凝结时从填料中排出水量少，混合料强度就高。 三、填料种类对石膏混合料线膨胀率的影响 混合料的线膨胀率可以看成时石膏和填料各自膨胀率的叠加，凡填料膨胀率大的，混合料的膨胀率也较大。使用各种填料配制的混合料，其线膨胀率见图1。在温度低于200℃时，随着温度上升，石膏与填料均膨胀，所以混合料的膨胀值逐渐增大。在250-300℃以上，混合料中的石膏急剧收缩，若填料的膨胀率大，足以弥补石膏的收缩，混合料的线膨胀率仍为正值，反之为负值。
流体力学 难点分析
粘性切应力的计算 粘性切应力的计算常常很复杂。如果流体作一元运动，速度不太大，粘性系数比较大， 边界条件简单，则其速度分布可视为线性变化，这样由式就容易算出。例如，图（a）表示间隙为δ的两个同心圆柱体，外筒固定，内筒以角速度ω旋转。内柱表面的粘 性切应力为。图（b）表示两个同轴圆柱体，间隙为δ，内筒以速度U沿轴线 方向运动，内筒表面的粘性切应力为。 表面张力的计算 在一般工程实际问题中通常不考虑表面张力。但如果涉及到流体计量、物理化学变化等问题，则表面张力通常要加以考虑。 （1）空气中的液滴 如果不考虑重力影响，液体内部压强为常数，由式 可知 又根据对称性知，两个曲率半径相等，这时液滴必为球体，内外压强差为
如果考虑重力影响，则液滴不再是球体，越靠近下方，液滴的曲率半径越小。 （2）液体气泡 液体气泡有内表面和外表面，其半径分别为R1和R2，如图1所示。气泡内气体压强为p，外部空气压强为p0，液体的压强为p1，对于内表面和外表面分别应用式 有： ， 液膜很薄，内外半径可视为相等，即R1＝R2＝R，上面两式相加，得 上式也可以这样推证：过球心作一切面将液体球膜分成两部分。对于其中一个半球面，压强差p－p0产生的压力应等于张力，而张力在内外表面均存在，于是： 化简后就得到上式。
（3）毛细液柱 将一根细管插入液体中，由于表面张力的影响，管内液柱将上升h，如图2所示。设液柱表面最低处的液体压强为p，外部大气压强为p0，则 由流体静力学知 因此，毛细液体上升的高度为 （4）铅直固壁上的液面 如图所示，表面张力将使液面弯曲，其爬升的最大高度为h。在弯曲液面上的任一点应用式 有： 式中，R是该点的曲率半径，
不同填料对胶料综合性能影响力分析
填料对胶料力学性能影响力分析GB20688.３（建筑隔震橡胶支座）中规定了支座成品的力学性能，其中压缩性能和剪切性能是建筑减隔振支座很重要的性能，决定建筑隔震支座是否合格。这两项性能与胶料的硬度、剪切模量和阻尼比息息相关。在工厂化生产中，多是调整填料用量满足支座产品对胶料力学性能要求，但是填料对胶料性能影响是多方面的，需要进过多次调整才能得到满足要求的胶料配方。本文利用正交试验设计方法，研究填料N550、K770和增黏树脂2402对胶料硬度、拉伸强度、扯断伸长率、硬度、剪切模量和阻尼比的影响力，为以后设计合理的橡胶配方提供有价值的参考。 一、实验部分 1.原材料 实验原材料见表1。 2.实验仪器 实验仪器见表2。
3.配方设计 选择N550，K770，增黏树脂2402 为影响胶料性能的因素，设计正交试验，见表3。 表3不同影响因素水平表 根据表3，共需做9组试验，正交实验安排见表4 注：其他（份），NR(100)、ZnO(4)、硬脂酸(1.5)、RD(1.5)、4020(1.5)、微晶蜡(2)、机油(10)、S(1.5) 、TMTD(0.8)、DM(0.8) 4.性能测试 硬度按GB/T 531.1的规定进行。 拉伸强度和扯断伸长率按GB/T 528的规定进行，采用Ⅰ型哑铃试样，拉伸速度500±50 mm/min，初始标距为25mm。 剪切模量和阻尼比按GB/T 20688.1 的规定，试样采用橡胶型剪切试样。 二、结果与讨论 对1#～9#配方进行力学性能测试，结果见表5。 表51～9#配方力学性能测试结果
1.三种填料对胶料硬度影响 三种填料对胶料硬度影响极差分析见表6。 极差反映出各个因素对胶料某种性能的影响能力，极差越大，说明影响力越大。 从表6可以看出：对胶料硬度影响主次顺序为N550、增黏树脂2402、K770。硬度是表征橡胶材料刚性的指标，表示一定形变所需要的力，与建筑间隔震橡胶支座的压缩性能息息相关。N550属于补强性填料，粒径小，活性大，因此对胶料硬度影响力最大；增黏树脂2402属于酚醛树脂，它能促进硫化胶三维网络结构形成，能有效增加抵抗一定形变所需力值，因此对胶料硬度影响力居中；K770属于半补强性填料，粒径中等，活性稍弱，因此对胶料硬度影响力最弱。 2.三种填料对胶料拉伸强度影响 三种填料对拉伸强度影响极差分析见表7。 从表7可以看出：对胶料拉伸强度的影响主次顺序为N550、K770、增黏树脂2402。 众所周知，补强能力大小是影响胶料拉伸强度的重要因素之一。炭黑是橡胶材料主要的
流体力学各无量纲数定义
雷诺数： 对于不同的流场，雷诺数可以有很多表达方式。这些表达方式一般都包括流体性质（密度、黏度）再加上流体速度和一个特征长度或者特征尺寸。这个尺寸一般是根据习惯定义的。比如说半径和直径对于球型和圆形并没有本质不同，但是习惯上只用其中一个。对于管内流动和在流场中的球体，通常使用直径作为特征尺寸。对于表面流动，通常使用长度。 管内流场 对于在管内的流动,雷诺数定义为: 式中: (ρ 假如雷诺数的体积流率固定，则雷诺数与密度（ρ）、速度的开方（）成正比；与管径（Ｄ）和黏度（ｕ）成反比 假如雷诺数的质量流率（即是可以稳定流动）固定，则雷诺数与管径（Ｄ）、黏度（ｕ）成反比；与√速度（）成正比；与密度（ρ）无关 平板流 对于在两个宽板(板宽远大于两板之间距离)之间的流动,特征长度为两倍的两板之间距离。 流体中的物体 对于流体中的物体的雷诺数,经常用Re p表示。用雷诺数可以研究物体周围的流动情况，是否有漩涡分离，还可以研究沉降速度。
流体中的球 对于在流体中的球，特征长度就是这个球的直径，特征速度是这个球相对于远处流体的速度，密度和黏度都是流体的性质。在这种情况下，层流只存在于Re=0.1或者以下。在小雷诺数情况下，力和运动速度的关系遵从斯托克斯定律。 搅拌槽 对于一个圆柱形的搅拌槽，中间有一个旋转的桨或者涡轮，特征长度是这个旋转物体的直径。速度是ND,N是转速(周/秒)。雷诺数表达为: 对于流过平板的边界层，实验可以确认，当流过一定长度后,层流变得不稳 定形成湍流。对于不同的尺度和不同的流体，这种不稳定性都会发生。一般 来说，当, 这里x是从平板的前边缘开始的距离,流速是边 界层以外的自由流场速度。 一般管道流雷诺数＜2100为层流(又可称作黏滞流动、线流)状态，大于4000 为湍流(又可称作紊流、扰流)状态，2100～4000为过渡流状态。 层流：流体沿着管轴以平行方向流动，因为流体很平稳，所以可看作层层相 叠，各层间不互相干扰。流体在管内速度分布为抛物体的形状，面向切面的 则是抛物线分布。因为是个别有其方向和速率流动，所以流动摩擦损失较小。 湍流：此则是管内流体流动状态为各分子互相激烈碰撞，非直线流动而是漩 涡状，流动摩擦损失较大。
工程流体力学-流体物理特性_图文(精)
工程流体力学机械工程学院 主讲:杨阳(博士、副教授 2013年03月 本课程的性质和任务 《工程流体力学》是机械设计制造及自动化、车辆工程、材 料成形与控制工程等专业一门主要技术基础课程。它的主要任料成形与控制工程等专业门它的主要任 务是通过各教学环节,运用各种教学手段和方法,使学生掌握 流体运动的基本概念、基本原理、基本计算方法;培养学生分流体运动的基本概念基本原基本计算方法培养学生分析、解决问题的能力和实验技能,为学习后继课程、从事工程技术工作和科学研究以及开拓新技术领域打下坚实的基础。 总学时:32 总学时
教学方法: 课堂讲授与实验教学相结合,采用多媒体演示完成。 考试方式闭卷 考试方式:闭卷 第一章绪论 ?有关流体运动与流体力学的三个问题; ?流体力学的发展概况; ?流体力学的概念; ?流体力学的概述与应用; ?流体力学课程的性质、目的、基本要求; 流体力学课程的性质目的基本要求; ?流体力学的研究方法; ?流体的连续介质模型; ?流体的主要物理性质——惯性、粘性、压缩性; ?理想流体与实际流体、可压缩流体与不可压缩流体、牛顿流体与非牛顿流体概念
顿流体与非牛顿流体概念。 第一节流体力学及其发展概况 有关流体运动与流体力学的问题 人类虽然长期生活在空气和水环境中,对一些流体运动现象却缺乏认识,现举三例。 A.高尔夫球:表面光滑还是粗糙? B.汽车阻力:来自前部还是后部? C.机翼升力:来自下部还是上部? A.高尔夫球:表面光滑还是粗糙? 高尔夫球运动起源于15世纪的苏格兰,当时人们认为表面光滑的球飞行阻力小,因此用皮革制球。 表面光滑的球飞行阻力小因此用皮革制球
流体力学第8篇(打印A4)
第八章 粘性不可压缩流体的运动 本章主要介绍：粘性流体层流运动的基本理论和基本分析方法，并简要介绍湍流边界 层的求解方法。 §8.1 粘性流体中的应力 一.粘性流体中的应力： 由于流体中任意一点的应力状态可由通过这一点的三个相互正交的作用面上的应力矢量唯一地确定。而每一应力矢量都可用三个分量表示。故共有九个应力分量。 ??? ? ??????=zz zy zx yz yy yx xz xy xx P στττστττσ P 又称为应力张量（二阶张量）。 应力表示方法：σij (τij ） 第一个下标i 表示应力所在平面的法线与i 轴平行。 第二个下标j 表示应力的方向与j 轴平行。 正、负号的规定： 如果应力作用面的外法向指向i 轴的正向，则σij (τij ）的正向指向j 轴正向。 如果应力作用面的外法向指向i 轴的负向，则σij (τij ）的正向指向j 轴负向。 应力分量的正方向如图所示。 切应力互等定律： 即，P 的九个分量中只有六个是独立的分量。 二.广义牛顿内摩擦定律： 在第一章中介绍的牛顿内摩擦定律： 采用本章所定义的符号，可表示为： y u xy yx ??==μ ττ 斯托克斯(Stokes) 1845年研究了如何表达流体中粘性应力的问题。 斯托克斯假设：(1) 粘性应力与变形率之间成线性的正比关系；(2) 流体是各向同性的，即应力与变形率之间的关系与方向无关；(3) 当流体静止时，变形率为零，此时应力--变形率关系给出的正应力就是流体的静压强。 由假设，有: 故： b x u xx +??=μ σ2 b y v yy +??=μσ2 b z w zz +??=μσ2 考虑到假设(3) ，要求： p zz yy xx -===σσσ当流体静止时： 在粘性流体流动中一般： σxx ≠ σyy ≠ σzz p zz yy xx 3-=++σσσ在运动的粘性流体中：
08填料塔流体力学特性曲线测定
实验八填料塔流体力学特性曲线测定 一、实验目的 1.了解填料吸收塔的结构和吸收操作流程； 2. 测定不同喷林密度下气体流速和压强降的关系曲线； 3. 测定不同不同喷林密度下的载点和泛点气速； 4. 观察持液和液泛现象。 二、实验装置 图1所示装置用于测定填料塔流体力学特性时，关停CO2管路即可。填料塔是一内径为90mm的塔体，塔内装填填料采用φ8×6mm瓷拉西环，水由水泵输送，流经转子流量计至塔顶，从塔顶喷林而下，最后从塔底流回水槽。空气由风机吸入，风机为旋涡风机，输入功率为250W，转速为2800/min,风压为10.5KPa,风量为26m3/h。通过转子流量计后到进口管，最后在塔顶排空。 空气和水的流量均由转子流量计测量，通过床层的压强降由差压计测定。 图1填料塔流体力学特性曲线测定工艺流程图
填料塔流体力学特性包括压强降和液泛规律。计算填料塔需用动力时，必须知道压强降的大小。而确定吸收塔的气、液负载量时，则必须了解液泛的规律，所以测量流体力学性能是吸收实验的一项内容。 实验可用空气与水进行。在各种喷淋量下，逐步增大气速，记录必要的数据直至刚出现液泛时止。测量结果经整理后标绘在双对数坐标纸上。 气体通过填料层时压降ΔP与气速u及填料特性（形状，尺寸）有关：ΔP∝u1.5～2.0（u空塔气速）。 气液两相逆流通过填料层时，气体的压降ΔP除与气速u和填料特性有关外，还取决于喷淋密度等因素。 在一定喷淋密度下，当气速较小时ΔP∝u1.5～2.0但比无喷淋时的ΔP值高。当气速增加到一定值时。气液间的摩擦力开始牵制液体向下流动。液膜增厚，气流通道变小。阻力增加较快，此时㏒ΔP～㏒u关系曲线上出现一个拐点，称为泛点。当喷淋密度增加时，压力降增加，载点与泛点的气速下降。一般填料塔的设计均应在泛点以下操作。（对于一般乱堆填料当每米高的填料层压降值为200～250mmH2o左右时即产生液泛）。如果要求压降很稳定。则宜在载点以下，但因为很多场合下没有明显载点，难以准确确定之。而泛点以后则已有较准确的关联式。因此塔的设计中一般均先计算泛点速度WF然后乘以负荷因子（一般为0.6～0.8）作为实际气速。泛点气速关联式： ㏒ 式中：W F—泛点空速气速，m/s； g —重力加速度，9.81m/s2； a/ε3—干填料因子，m-1； r G,r L —气相，液相密度，kg/m3； u L—液相粘度，CP。
流体力学
第三章计算流体力学基础 §3.1流体力学的基本方程 流体运动的规律滿足三大守恒定律，即质量守恒定律，动量守恒定律和能量守恒定律[24]。 （一）连续方程 （3-1） 式中ρ－流体密度 u－流体速度分量 （二）动量方程（x方向） 对于不可压流体（即） （3-2） 式中γ－运动粘性系数 p－压力 对于可压缩流体 （3-3） 式中等号后前两项是粘性力 y，z方向上的动量方程可类似推出。 （三）能量方程 （3-4） 其中 式中等号左边第一项是瞬变项，第二项是对流项，等号右边第一项是扩散项，第二、三项是源项。
所以，流体力学基本方程组为： （3-5）
§3.2紊流模式理论概况 §3.2.1基本方程 在自然界中，真实的流体都具有粘性。粘性流体存在两种不同的运动方式和流态，即层流和紊流。而在自然界和工农业生产中所遇见的流体流动大部分都是紊流。 复杂的流场（例如有回流、分离流）一般都是三维粘性紊流，一个多世纪以来，人们从紊流的实验研究与理论研究中认识到描述紊流运动的主要困难是质点运动参数在时间和空间上的随机性，描述其流动的数学模型是非线性偏微分方程，数字方法求解很困难；加之流动边界极不规则，更增加了数值求解的难度。从60年代起，一直在进行水轮机流道、泵进出口流道等的数值计算研究，为了能够求解，对流动作一定的假设来简化，归结起来有：定常流动—认为流道内的水流运动是定常的；无粘运动—忽略水流的粘性，并辅之于其它的假设，将流动简化为二维无粘、准三维无粘、三维无粘，这些简化的计算模型，虽然计算得以大大的简化，但假设与实际流动均有不同程度的差距；到80年代，随着计算机运算能力的提高与计算方法的发展，开始了粘性流动计算的研究。 粘性流动计算的方法可分为：一是边界层方法—利用微积分或积分法求解三维边界层方程；二是抛物化法—假设流动存在一个明显的主流方向（在此方向上无回流），沿主流方向的动量、质量等的扩散与对流相比可以忽略不计，下游的压力场对上游流动无影响；三是Navier-Stokes方程（简称N-S方程）解法求解三维的N-S方程。 三维的N-S方程是目前描述粘性流体运动较为理想的模型，其优点一是应用范围广，在空气、水流、传热等方面均用N-S方程描述；二是对于有分离、旋涡等情况的复杂三维流动更为适用。 三维直角坐标下的N-S方程[17] [25]，即不可压缩粘性流体的动量方程式为： （3-6） 不可压缩流体的连续性方程为：
填料塔流体力学性能及传质
实验五 填料塔流体力学性能及传质 一、实验任务 1、 了解吸收塔的流程和结构； 2、 测量填料塔的流体力学特性； 3、 测定吸收系数。 二、基本原理 1、 流体力学性质 a 、 填料塔的流体力学特性包括压降和泛点，知道压降的大小，可以确定吸收塔 所需的动力，而泛点是生产操作中的重要的控制因素。因此，填料塔的流体力学特性测定的目的，是为填料塔选择适宜的操作条件提供依据。 流体力学特性测定时，使用的是空气和水。 b 、 气体通过干填料时，流体流动引起的压降和湍流流动引起的压降规律相一致。 在对数坐标纸上作 ~p u ?关系曲线，为一直线，如图（1）所示，斜率为1.8~2次幂，当有喷淋量时，低气速时（c 点以前）压降也正在于气速的1.8~2次幂，但大于同一气速下干填料的压降（线2中bc 段）。随气速增加，出现载点，出现载点（c 点），持液量增大， ~p u ?线向上弯曲，斜率变陡（cd 段），到达泡点（d 点）后，在几乎不变的气速下，压降持续增大，出现液泛。 固定液体喷淋密度，记下塔内现象，空气流量、压降数。 日期： 设备型号： 大气压力： 填料高度： 水温： 气温 2T ： 空气流量计算状态 1T 、 1P ： 塔平均内径D ： 水流量L ： 空气流量： 压强降：
换算公式： / 00/Q Q Q γ==Ω 0T -----273K 0P =760mmHg 0r -----空气密度 1.293Kg/m 3 Ω -----塔截面积 2 4 D π Ω= 以气速G /为横坐标，压降 2P ?为纵坐标，作压降曲线，找寻载液点和液泛点。 2、 传质系数的测定 总体积传质系数Kga 是在单位时间内，单位填料体积吸收的溶质量，又是反映填料吸收塔性能的主要参数，是设计填料层高度的重要依据。 本实验是用水吸收空气---氨混合气体水中的氨，为使气液两相平衡关系服从亨利定律混合气中氨的浓度应少于10%。 吸收过程可有用下列方程表示。 y G K G F = y K ----以气相摩尔比差为推动力的总传质系数 G------单位时间吸收的组分量（Kg/时） F-------气液两相接触面积（米2） m Y ?-----平均传质推动力 （1）Ｇ――可以通过测量气相进、出口浓度和惰性气体流量获得 ()b a G V Y Y =- Ｖ――惰性气体流量［Ｋg ／时］ a Y 、 b Y ――进出塔气相组成，以摩尔比表示［ m ol m ol 组分载体］ （２）两相接触面积 2 14 F aV a D X π == 填料 Ｚ――填料层高度［米］ Ｖ――塔中填料的全部面积 r D ――塔内径［米］ a ――填料的单位面积的有效表面积［米２／米３ ］一般a 并不等于干填料的比表面at ，而应乘以填料的表面效率 η，即 a at η= η――可根据最小润湿分率查下图表。
流体力学知识要点
1.质量力：质量力是作用在流体上的每一个质点上的力。单位是牛顿N 单位质量力：设在流体中的M点附近取质量为dm的微团，其体积为dv，作用于该微团的质量力为dF 则称极限lim dF/dm =f为作用于M点单位质量的质量力 2.表面力：表面力是作用在所考虑的或大或小的流体系统表面上的力。 3.容重：密度和重力加速度的乘积。 4.动力黏度：它表征单位速度梯度下作用下的切应力，反映了黏滞性的动力性质。单位为N/m2.s以符号Pa.s 动力黏度u与运动黏度γu=ρv 5表面张力：由于分子间的吸引力，在液体的自由表面上能够承受的极其微小的张力称为表面张力 毛细管现象：由于表面张力的作用，如果把两端开口的玻璃细管竖立在液体中，液体就会在细管中上升或下降高度的现象称为毛细管现象。 6流体的三个模型：连续介质模型，无黏性流体模型，不可压缩流体模型 第二 1流体静压强的两个特征：其方向必然是沿着作用面的内法线方向；其大小只与位置有关，与方向无关 2流体静压强基本方程式 b:流体静压强的分布规律适用条件：只适用于静止，同种，连续性液体 3静止均质液体的水平面是等压面，静止非均质流体的水平面是等压面，等密面和等温面 4压强的两种计算基准：绝对压强和相对压强。以绝对真空为零点起算的压强为绝对压强；以当地同高程的大气压强Pa为零点起算的压强为相对压强；当相对压强为负值时负压，负压的绝对值称为真空度Pv表示 5压强的三种度量单位 6常用的液柱测压计：测压管，压差计，微压计 第三 1.描述流体运动的两种方法：a拉格朗日法，b 欧拉法 对比拉格朗日法和欧拉法的不同变量，可以看出两者的区别：前者以a,b,c为变量，是以一定质点为对象；后者以x,y,z为变量，是以固体空间点为对象。 2.非恒定流动：流速等物理量的空间分布与时间有关的流动。 恒定流动：运动平衡的流动，流场中各点流速不随时间变化，由流速决定的压强，黏性力和惯性力也不随时间变化的流动称为恒定流动。 3.流线：在采用欧拉法描述流体运动时，为了反映流场中的流速，分析流场中的运动，常采用形象化的方法直接在流场中绘出反映流动方向的一系列线条。 迹线：同一质点在各不同时刻所占有的空间位置连成的空间曲线称为迹线。 4．流管：在流场内，取任意非流线的封闭曲线L，经此曲线上全部点做流线，这些流线组成的管状流面，称为流管。流管以内的流体称为流束。垂直于流束的断面称为过流断面。当流束的过流断面无限小时，这根流束就称为元流。在本专业实际中，用以输送流体的管道流动，由于流场具有长形流动的几何形态，整个流动可以看做无数元流相加，这样的流动总体称为总流。 5.根据流速是否随流向变化，分为均匀流动和不均匀流动。不均匀流动又按流速随流向变化的缓急，分为渐变流动和急变流动。 6.恒定总流能量方程式推导成立德条件。 a：是在恒定流前提下进行的。b:是以不可压缩流体为基础的。c：是将断面选在渐变流上。d:是在两断面间没有能量输入和或输出的情况下提出的。e：是根据两断面间没有分流或合流的情况小推导的。F:推导用到均匀流过流断面上的压强分布规律，因此，断面上的压强P和位置高度Z必须取同一点得值，但该点可以在断面上任取。 7.求流速的一般步骤是：分析流动；划分断面；选择基面；写出方程。 8.我们将流段占有的空间称为控制体。控制体的一般定义为：控制体是根据问题的需要所选择的相对于空间坐标系为固定的空间体积。
流体力学概念重点
流体力学概念 流体：在任何微小剪切力作用下连续变形的物质。 流体质点：微小特征体内含有足够多的分子数并具有确定的宏观统计特性的分子集合。 连续介质模型：流体力学中假定组成流体的最小物质实体是流体质点，流体是由无限多个流体质点连绵不断地组成，质点之间不存在间隙，这就是连续介质模型。引入连续介质模型之后，流体的宏观物理量如速度、压强、密度等，都可以表示为空间坐标和时间的连续函数。 粘性：流体抵抗剪切变形的一种属性。当流体相对运动或剪切变形时，流体内部就产生切应力以抵抗之，这就是流体粘性的表现。 动力粘性系数才是流体粘性大小的度量，运动粘性系数并不能真实反映物体的粘性。同一种流体的动力粘性系数与温度有很大关系，受压强影响很小。 液体的粘性主要取决于分子之间的距离和吸引力，温度升高粘性降低。 气体的粘性取决于分子间由热运动产生的动量交换，温度升高粘性增大。 理想流体：粘性系数等于零的流体。 所有的物质都具有一定的可压缩性。 不可压缩流体：不考虑流体密度的变化，换言之不考虑其可压缩性的影响的流体。其体积弹性模量为无穷大。 质量力：流体所处的外力场作用在取定流体全部质点上的力。是一种非接触力，或称超距力如重力和非惯性参考系中的惯性力。质量力的大小与外力场的强度，流体质量的分布有关，如果流体质量均匀分布，也可称为体积力。 表面力：流体外的流体或物质作用在取定流体封闭边界面上的力。
表面力大小与封闭边界的面积和表面应力分布有关。 空间任意点的流体静压强大小与其作用面的方位无关，只是作用点位臵的函数。上述结论适用于所有无粘性或有粘性但没有相对运动（无切应力）的流体，不管是否是静止的。 巴斯噶原理：自由表面上的压强变化瞬时传至静止流体内各点。 绝对压强：以完全真空状态为零压强计量的压强。 计示压强（相对压强）：以当地大气压强为基准计量的压强。 计示压强= 绝对压强- 大气压强 计示压强为正称表压；为负称真空度。 运用完全气体状态方程时要用绝对压强。 拉格朗日法：着眼于流体质点，设法描述每一个流体质点至始至终的运动过程，即位臵随时间的变化规律。如果知道了所有质点的运动规律，那么整个流体的运动状态也就清楚了。 欧拉法：着眼于空间点，如果空间每一点的流体运动都知道，整个流体的运动状况就清楚了。采用欧拉法时，速度，温度，压强等物理量均是空间位臵和时间的函数，于是就得到了空间区域的场，如速度场，密度场等。 定常场：流场内每一点的物理量都不随时间变化。 均匀场：某一时刻流场内的每一点的物理量都相同。
填料塔流体力学计算说明书
GBL-T5102丝网波纹填料塔内件设计说明书 2.1设计方案的确定 根据用户要求，本设计采用BX(500)丝网波纹填料塔进行分离。BX(500)的相关参数见第4节。 2.2水力性能的计算 2.2.1填料塔上段 (1)喷淋密度 32248454 3.0168/3.1410431.4S L m m h S L ?===?? (2)泛点气速 118420.213lg ()()()F l l v A K l g v l w u a w νρρμρρε??=-????? 112 840.23403353785000.3044lg ()()0.30 1.759.811024.50.90.30440.451042.5()F u ??=-????? u F =5.44m/s (3)空塔气速 3.62/u m s == = (4) 液泛率 3.6266.5%5.44 F u u = = (5)持液量 质量 m=4033×0.042=169.386Kg 体积
3169.3960.162481042.5 V m == 填料体积 2 '34.154224V H m D π== 持液量 V/V ’=0.16248/4.15422=0.039112 m 3/ m 3 (6)压降 △P=2.7×5×10=135Pa （7）操作弹性 由所选液体分布器：308个小孔直径为2mm ，布液管直径为20mm ，分配管及液位管直径130mm 当分配管内液流速最大0.3m/s 时，求得最大允许流量 2 max 1042.5360014936.250.3Kg/h 40.13Q π ?==??? 而填料允许最小喷淋密度为1 m 3/(m 2h)时 2min 1042.536001604.761Kg/h 4 1.4Q π??==?? 液相负荷上限 4845×1.2=5814 Kg/h ＜Qmax 液相负荷下限 4845×0.5=2422.5 Kg/h ＞Qmin 操作弹性为 14936.75/1604.76=9.3 所以设计合理。 2.2.2中段 （1）液泛气速 112840.23458759325000.3044lg ()()0.30 1.759.8160210.90.3044()0.451021()F u ??=-?????