传输原理2_动量传输基本方程
动量传递原理范文
动量传递原理范文动量（p）是一个物体的质量（m）和其速度（v）的乘积，可以用公式p=mv来表示。
动量是矢量量，具有大小和方向。
在碰撞过程中，动量可以以多种形式传递。
主要有弹性碰撞和非弹性碰撞两种情况。
1.弹性碰撞：在弹性碰撞中，碰撞物体之间相互作用的时间很短，且没有能量转化为其他形式。
在这种情况下，动量交换是完全弹性的，其中一个物体的动量增加，而另一个物体的动量减小。
总动量在碰撞过程中保持不变。
弹性碰撞通常发生在刚性物体之间，例如金属碰撞或球撞。
2.非弹性碰撞：在非弹性碰撞中，碰撞物体之间的相互作用时间较长，且会有一部分动能转化为其他形式的能量，例如热能。
在这种情况下，碰撞物体之间的动量交换是部分非弹性的。
总动量仍然守恒，但总机械能不守恒。
非弹性碰撞通常发生在柔软或可变形的物体之间，例如车辆碰撞或弹力球撞。
1.车辆碰撞：动量传递原理可以用来解释车辆碰撞时发生的事情。
当两辆车相撞时，它们之间的动量会交换。
如果碰撞是弹性的，动量交换是完全弹性的，其中一辆车的动量增加，而另一辆车的动量减小。
这就解释了为什么严重的车祸可能会导致车辆损坏以及车内乘客受伤的原因。
2.火箭发射：动量传递原理也适用于火箭发射。
当燃料在火箭喷射口燃烧时，产生的高速气体的动量向下传递给火箭本身，从而产生向上的推力。
这就是使火箭能够离开地面并进入太空的原因。
3.运动中的相互作用：动量传递原理也可以帮助我们理解运动中两个或多个物体之间的相互作用。
例如，当一个足球运动员向另一个运动员传球时，球的动量从一个人传递到另一个人。
这使得球能够在相互之间移动。
在物理中，动量传递原理是一个基本的概念，有助于我们理解和解释许多日常生活中和科学领域的现象。
通过应用动量传递原理，我们可以更好地理解碰撞、相互作用和广泛的物体运动。
《传输原理》复习提纲(DOC)
《冶金传输原理》复习提纲Ⅰ、基本概念一、动量传输1、流体；连续介质模型；流体模型；动力粘度、运动粘度、恩式粘度；压缩性、膨胀性2、表面力、质量力；静压力特性；压强（相对压强、绝对压强、真空度）；等压面3、Lagrange 法、Euler法，迹线、流线4、稳定流、非稳定流，急变流、缓变流，均匀流、非均匀流5、运动要素：流速、流量，水力要素：过流断面、湿周、水力半径、当量直径6、动压、静压、位压；速度能头、位置能头、测压管能头、总能头；动能、动量修正系数7、层流、湍流；自然对流、强制对流8、沿程阻力、局部阻力；沿程损失、局部损失9、速度场；速度梯度；速度边界层二、热量传输1、温度场、温度梯度、温度边界层；热流量、热流密度2、导热、对流、辐射3、导热系数、对流换热系数、辐射换热系数、热量传输系数4、相似准数Fo、Bi、Re、Gr、Pr、Nu5、黑体、白体、透热体；灰体；吸收率、反射率、透过率、黑度6、单色辐射力、全辐射力、方位辐射力；角系数；有效辐射；表面网络热阻、空间网络热阻7、解析法、数值分析法、有限差分法、集总参数法、网络元法三、质量传输1、质量传输；扩散传质、对流传质、相间传质2、浓度、速度、传质通量；浓度场、浓度梯度、浓度边界层3、扩散系数、对流传质系数4、Ar、Sc、Sh准数Ⅱ、基本理论与定律一、动量传输1、Newton粘性定律2、N-S方程3、连续方程、能量方程、动量方程、静力学基本方程二、热量传输1、F-K方程2、Fourier定律3、Newton冷却（加热）公式4、Planck定律、Wien定律、Stefen-Boltzman定律、Kirchhoff定律、Beer定律、余弦定律5、相似原理及其应用三、质量传输1、传质微分方程、Fick第一、二定律2、薄膜理论、双膜理论、渗透理论、更新理论Ⅲ、基本理论与定律在工程中的应用一、动量传输1、连通容器2、连续方程、能量方程、动量方程的应用、烟囱计算3、流体阻力损失计算二、热量传输1、平壁、圆筒壁导热计算2、相似原理在对流换热中的应用3、网络单元法在表面辐射换热中的应用4、通过炉墙的综合传热、火焰炉炉膛热交换、换热器5、不稳态温度场计算：解析法；有限差分法三、质量传输1、平壁、圆筒壁扩散计算2、相似原理在对流传质中的应用3、炭粒、油粒的燃烧过程4、相间传质（气—固、气—液、多孔材料）Ⅳ、主要参考题型一、填空1、当体系中存在着（、、）时，则发生动量、热量和质量传输，既可由分子（原子、粒子）的微观运动引起，也可以由旋涡混合造成的流体微团的宏观运动引起。
材料加工冶金传输原理自然对流传热的计算
材料加工冶金传输原理自然对流传热的计算（原创实用版）目录一、材料加工冶金传输原理1.动量传输2.热量传输3.质量传输二、自然对流传热的计算1.自然对流空气冷却式冷凝器的传热计算2.强制通风空气冷却式冷凝器的传热计算三、材料加工冶金传输原理在实践中的应用1.材料加工中的应用2.冶金工程中的应用正文一、材料加工冶金传输原理材料加工冶金传输原理涵盖了流体力学、传热学及传质学课程的内容。
从动量、热量及质量传输的角度，阐述了流体流动过程、传热过程以及传质过程的基本理论。
1.动量传输：动量传输是指流体在运动过程中，流体微团之间及流体与固体壁面之间的相互作用。
动量传输的基本方程是牛顿运动定律在流体力学中的推广，即动量守恒定律。
2.热量传输：热量传输是指流体中温度不同的各部分之间由于温差而引起的热量流动。
热量传输的基本方程是热力学第一定律在流体力学中的推广，即能量守恒定律。
3.质量传输：质量传输是指流体中浓度不同的各部分之间由于浓度差而引起的质量流动。
质量传输的基本方程是质量守恒定律在流体力学中的推广。
二、自然对流传热的计算自然对流传热是指流体在自然对流条件下的传热过程。
对于小型冷藏柜和家用电冰箱等制冷装置中的自然对流空气冷却式冷凝器，可以采用一种比较简单的近似传热计算方法。
1.自然对流空气冷却式冷凝器的传热计算：自然对流空气冷却式冷凝器的传热计算主要包括冷凝器的热负荷、传热系数和传热面积等参数的确定。
通过这些参数的计算，可以得到冷凝器的传热效果。
2.强制通风空气冷却式冷凝器的传热计算：强制通风空气冷却式冷凝器的传热计算需要考虑强制通风对传热效果的影响。
通过对强制通风空气冷却式冷凝器的传热计算，可以优化制冷装置的性能。
三、材料加工冶金传输原理在实践中的应用材料加工冶金传输原理在材料加工和冶金工程实践中具有广泛的应用。
1.材料加工中的应用：在材料加工过程中，需要对金属进行熔化、铸造、轧制等操作。
在这些过程中，需要对流体流动、传热和传质等过程进行精确控制，以保证材料的性能和加工质量。
材料加工冶金传输原理自然对流传热的计算
材料加工冶金传输原理自然对流传热的计算（原创实用版）目录一、材料加工冶金传输原理1.动量传输2.热量传输3.质量传输二、自然对流传热的计算1.自然对流空气冷却式冷凝器的传热计算2.强制通风空气冷却式冷凝器的传热计算正文一、材料加工冶金传输原理在材料加工和冶金工程中，流体流动、传热和传质过程是重要的环节，它们对整个工艺过程的产生和影响不容忽视。
为了更好地理解和掌握这些过程，我们需要从动量、热量和质量传输的角度进行深入研究。
1.动量传输动量传输是指流体在运动过程中，由于流速和压力的变化导致动量的传递。
在材料加工和冶金工程中，动量传输通常涉及到流体的输送和混合过程，以及流体与固体颗粒之间的作用力。
2.热量传输热量传输是指热量从高温区域向低温区域传递的过程。
在材料加工和冶金工程中，热量传输主要包括热传导、热对流和热辐射三种方式。
其中，热对流是指由于流体的流动导致热量的传递过程。
3.质量传输质量传输是指物质在流体中传递的过程。
在材料加工和冶金工程中，质量传输通常涉及到溶质、悬浮颗粒和气泡等在流体中的传递和分离过程。
二、自然对流传热的计算在制冷装置中，自然对流空气冷却式冷凝器和强制通风空气冷却式冷凝器是两种常见的传热设备。
下面分别介绍它们的传热计算方法。
1.自然对流空气冷却式冷凝器的传热计算自然对流空气冷却式冷凝器的传热计算通常采用牛顿冷却定律和热传导定律相结合的方法。
首先，需要确定冷凝器的热负荷和传热系数；其次，根据冷凝器的结构和材料，计算出冷凝器的热传导阻力和热容；最后，利用牛顿冷却定律计算出冷凝器的传热速率。
2.强制通风空气冷却式冷凝器的传热计算强制通风空气冷却式冷凝器的传热计算通常采用对流传热公式进行计算。
首先，需要确定冷凝器的热负荷和传热系数；其次，根据冷凝器的结构和材料，计算出冷凝器的对流换热系数；最后，利用对流传热公式计算出冷凝器的传热速率。
高炉冶炼过程中的动量传输课件
高炉内的气体流动
炉顶气体的流动
气体流动的驱动力
高炉内的气体从炉顶进入，经过一系 列的流动和反应，最终从炉底排出。
高炉内的气体流动主要受到重力、浮 力和压力差的作用。
炉内气体的分布
高炉内的气体分布不均匀，不同部位 的气体成分、温度和压力都有所不同 。
气体流动对动量传输的影响
动量传输的定义
动量传输是指流体在运动过程中，由于外力作用或内部摩擦力作用，动量发生变化的过程 。
境的负面影响，实现绿色冶炼。
2023-2026
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高炉冶炼过程中的动 量传输课件
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目 录
• 高炉冶炼过程简介 • 高炉冶炼过程中的气体流动 • 熔渣和铁水的流动与动量传输 • 高炉冶炼过程中的动量传输现象 • 动量传输在高炉冶炼中的应用
PART 01
高炉冶炼过程简介
高炉冶炼的基本原理
熔渣和铁水的流动特性
熔渣和铁水的流动行为
熔渣和铁水在高炉冶炼过程中呈现复 杂的流动行为，包括层流、湍流等多 种流态。
流动速度与方向
熔渣和铁水的流动速度以及流动方向 受到高炉内温度、压力、物料的物理 性质等多种因素的影响。
熔渣和铁水的流动对动量传输的影响
动量传输机制
熔渣和铁水的流动对高炉内的动量传输产生重要影响，通过摩擦力、粘性力等 机制传递动量。
铁氧化物与碳反应生成金 属铁和二氧化碳。
熔剂分解反应
熔剂中的碳酸盐分解生成 氧化物和二氧化碳。
碳的燃烧反应
第三章-动量传输的基本定律
二、积分质量平衡方程
（控制体内质量守恒） 控制体上的流体质量平衡可以表述为：单位时间流过控制体整个表 面的总质量=单位时间内控制体内流体质量的变化。
➢单位时间内流过整个控制体表面的流体质量： u cosdA
A
➢单位时间内控制体中流体质量的变化为：
dM dt
d dt
V
dV
质量守恒：
A
u
cosdA
d dt
V
dV
(3-9)
材料成型传输原理－－动量传输
当流体通过几何形状简单、大小易于确定的截面而流入或流出容器， 且流速方向与截面垂直（cosα=1），有：
udA u1dA u2dA
A
A1
A2
控制体上有n个流体流经截面(如工程上
的多通管路系统等)时，上式可写为：
n
udA uinidA
A
i1 Ai
流出的质量 - 流入的质量 + 累积的质量 = 0
(
u)dxdydzdt
dxdydzdt
0
t
(
u )
0
←连续性方程，适用于任何流动
t
2.方程的分析与简化
流体密度与流动参 数不随时间变化
0 t
(1)稳定流动：(ux ) (uy ) (uz ) 0
x
y
z
u 0
(2)不可压缩流体：ux uy uz 0
质量通量：单位时间通过单位截面积的质量: kg m2s 概念引深---通量：单位时间通过单位截面积的物理量，（）/m2.s
材料成型传输原理－－动量传输
1.方程的推导
根据质量守恒定律对该微元体进行微分质量衡算：
流出的质量 - 流入的质量 + 累积的质量 = 0
伯努利方程
伯努利方程原理在生活实际中的运用和体现——足球场上的香蕉球
当球旋转时 伯努利方程原理解释 万人迷 贝克汉姆 ，想必大家都 所谓“ 香蕉球 ”就 以逆时针旋转为例（顺时针同理），取参照点 A,A',B,B',C,C',l AB=lA'B'。因为球在旋转，所以空气 知道，他是一位足球运动员，也 是球踢出后，沿一条弯曲 A→B实际为 A→C，A'→B'从实际为A'→C'。由于在同一 球未旋转时 是利用伯努利方程原理踢出香蕉 个球上运动，时间 t相等，则有： 的弧线运行，运行路线有 球的经典代表人。如果你经常观 lAC / t=V AC ，lA'C'/t=VA'C' ， 些像“香蕉”的弧线。 因为lAC >l ，故VAC > VA'C' A'C'当足球因初始力，具有 看足球比赛的话，一定见过罚前 初速度而没有发生自旋转时， 场任意球。这时候，通常是防守 由伯努利方程： ρhg＋ P1＋½“香蕉球”踢得好， ρVAC 2=C 足球只受空气阻力和重力的 方五六个球员在球门前组成一道 ρhg＋P2＋½ ρVA’C’ 2=C 既隐蔽又刁钻，常常令守 “人墙”，眼看要偏离球门飞出， 作用，向所受初始力的方向 由 得： 2 2 门员措手不及。那么“香 却又沿弧线拐过弯来直入球门， P1＋½ ρV AC =P2＋½ ρVA’C’ 做类斜抛运动。该运动使足 因为V > VA’C’，故P1<P2 AC 让守门员措手不及，眼睁睁地看 蕉球”是怎么踢出来的呢？ 球在竖直的方向上偏转。 着球进了大门。这就是颇为神奇 由于压力差，右边会施加一个力在足球上，使足球左 这就是我们伯努利方程的 偏转，其中空气阻力使球速减小，或使球旋转速度减 的“香蕉球”。 原理了。 小，则球又偏转。该运动使足球在横向方向上偏转，
传输原理课件-2_动量传输基本方程
流入控制
控制体的
合外力冲量 体的动量 体的动量 动量增量
Xdxdydz
p dxdydz x
vxvx dxdydz
x
vxvy dxdydz y
vx dxdydz
vxvz dxdydz
z
X
p x
vx
x
vxvx
y
vxvy
z
vx
vz
xx yx zx
x y z
x
通过EFGH面流出
vxvx
vxvx
x
dxdydz
净流出的动量
vxvx dxdydz
x
2. 动量传输基本方程
2.2.2 动量守恒定律与欧拉方程
18
单位时间作用 单位时间 单位时间 单位时间
vx
在控制体上的
流出控制
流入控制
控制体的
合外力冲量 体的动量 体的动量 动量增量
x方向
密度场 ρ =f（x ，y， z， τ）
2. 动量传输基本方程
4
2.1.2 稳定流动与非稳定流动
据流场中各参数是否随时间的变化，可将流场 分为稳定流场和不稳定流场。 依据 ∂η/ ∂τ 是否为零来判断： 当∂η/ ∂τ=0 为稳定流动；否则为不稳定流动
η为所有流动参数。 如：流速、压力、密度
稳定流动
同一瞬时流
场中连续的 a：va
不同位置质 b：vb
点的流动方 c：vc
向线
d：vd
b a
d
c
vc
2. 动量传输基本方程
7
•流线的性质：
通过流场内的任何空间点，都有一条流线，在整 个空间中就有一组曲线族，亦称流线族 流线是不能相交的，即某一瞬间通过任一空间上， 只能有一条流线．（反证）
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2. 动量传输 基本方程
2. 动量传输基本方程
2.1 流体运动的描述
2
• 流体运动的全部范围称为流场，即无数个 流体质点或微团运动所构成的空间。
2.1.1 描述流体运动的方法
• 1. 拉格朗日法——流体质点
以质点为研究对象,研究整个流体的运动
• 2. 欧拉法——空间点
从分析空间某点上流体运动的物理量随时间的变化， 以及由一点到另一点时这些量的变化来研究整个流体的 运动。既描写场内不同空间点的流动参数随时间的变化。
流出控制
流入控制
控制体的
合外力冲量 体的动量 体的动量 动量增量
Xdxdydz
p dxdydz x
vxvx dxdydz
x
vxvy dxdydz y
vx dxdydz
vxvz dxdydz
z
X
p x
vx
x
vxvx
y
vxvy
z
vx
vz
X方向欧 拉方程
X
p x
vx
x
y
z
连续性方程
2. 动量传输基本方程
2.2.1 质量守恒定律与连续性方程 15
vx vy vz 0
x
y
z
v 0
d d
vx x
vy y
vz z
0
d v 0
d
稳态流动
0
d 0? dt
d dt
t
vx
x
, x
vx vy vz 0
x
y
z
v 1 d dt
vx dxdydz
力:面积力、体积力
压力冲量：
pdydz
p
p x
dx
dydz
体积力－－设单位质量的体积力沿x方
p x
dxdydz
向的分量为X，则体积力的冲量： Xdxdydz
2. 动量传输基本方程
2.2.2 动量守恒定律与欧拉方程
21
单位时间作用 单位时间 单位时间 单位时间
vx
在控制体上的
单位时间流入 单位时间流出 单位时间微元 微元体的质量 微元体的质量 体的质量增量
vx dxdydz
x
vy dxdydz
y
vz dxdydzy
z
单位时间微元体的质量增量 dxdydz dxdydz
dxdydz
vx
x
dxdydz
vy
y
dxdydz
vz
z
dxdydz
vx vy vz 0
通量：单位时间通过单位截面积的物理量，（）/m2.s 。
2. 动量传输基本方程
2.2 连续性方程
11
2.2.1 质量守恒定律与连续性方程
为什么引入连续性方程？
•连续介质模型，所有流 体都满足质量守恒定律
•仅由动量守恒引出的运 动方程不封闭
A
v ndA
V
dV
0
2. 动量传输基本方程
2.2.1 质量守恒定律与连续性方程 12
流体所具有的沿x方向的动量在
y方向的动量通量
vxvy
通过ABFE面流入
v x v y dxdz
动量通量沿y方向的变化率 vxvy
通过CDHG面流出
y
v动量
vxvy dxdydz y
2. 动量传输基本方程
2.2.2 动量守恒定律与欧拉方程
19
v
xvz
vxvz
z
dzdxdy
净流出的动量
vxvz dxdydz
z
2. 动量传输基本方程
2.2.2 动量守恒定律与欧拉方程
20
单位时间作用 单位时间 单位时间 单位时间
vx
在控制体上的
流出控制
流入控制
控制体的
合外力冲量 体的动量 体的动量 动量增量
x方向
控制体内单位时间内动量的变化率
p x
dx
p y
dy
p z
dz
1 2
dvx 2
1 2
dvy 2
1 2
dvz 2
Xdx Ydy Zdz 1 dp 1 dv2
ρ2
vvz vvzyy
dvy
d
vz
Z
p z
vzZvxpzvxz
vyvzvyz
vv zvvzzz
dvz d
F 1 p dv
d
不可压缩流体稳定 流动欧拉方程
2. 动量传输基本方程
2.2.3 N－S方程—实际流体动量守恒 24
单位时间作用 单位时间 单位时间 单位时间
在控制体上的
流出控制
密度场 ρ =f（x ，y， z， τ）
2. 动量传输基本方程
4
2.1.2 稳定流动与非稳定流动
据流场中各参数是否随时间的变化，可将流场 分为稳定流场和不稳定流场。 依据 ∂η/ ∂τ 是否为零来判断： 当∂η/ ∂τ=0 为稳定流动；否则为不稳定流动
η为所有流动参数。 如：流速、压力、密度
稳定流动
质量通量沿x方向的变化率 vx
y
x
EFGH面流出的质量流量
vx
vx
x
dxdydz
净流入的质量流量
vxdydz
vx
vx
x
dxdydz
vx
x
dxdydz
y方向，单位
时间内净流入 vy dxdydz
的质量流量
y
z方向，单位
时间内净流入 vz dxdydz
的质量流量
z
2. 动量传输基本方程
2.2.1 质量守恒定律与连续性方程 14
2. 质量流量 单位时间内流经管道任意截面的流体质量。
qm qv kg/s或kg/h。
2. 动量传输基本方程
10
3. 流速 （平均流速）
单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。
u qv A
m/s
4. 质量流速 （质量通量）
单位时间内流经管道单位截面积的流体质量。
uG
qm A
q v
A
u
kg/（m2·s）
dτ
ρ z x2
y 2
z 2
2. 动量传输基本方程
2.2.3 伯努利方程—工程应用基本方程 26
+ + 理想流体 稳定流动 不可压缩流体
X p dvx x d
Y p dvy y d
Z p dvz z d
X 1 p dvx x d
Y 1 p dvy y d
Z 1 p dvz z d
流入控制
控制体的
合外力冲量 体的动量 体的动量 动量增量
Xdxdydz
p dxdydz x
vxvx dxdydz
x
vxvy dxdydz y
vx dxdydz
vxvz dxdydz
z
X
p x
vx
x
vxvx
y
vxvy
z
vx
vz
xx yx zx
x y z
x
通过EFGH面流出
vxvx
vxvx
x
dxdydz
净流出的动量
vxvx dxdydz
x
2. 动量传输基本方程
2.2.2 动量守恒定律与欧拉方程
18
单位时间作用 单位时间 单位时间 单位时间
vx
在控制体上的
流出控制
流入控制
控制体的
合外力冲量 体的动量 体的动量 动量增量
x方向
Xdx 1 p dx dvx dx
ρ x
dτ
Xdx
1 ρ
p x
dx
v x dvx
Xdx
1 ρ
p x
dx
1 2
dvx 2
Ydy 1 p dy dvy dy
ρ y
dτ
1 p Ydy ρ y dy vy dvy
Ydy
1 ρ
p y
dy
1 2
dvy 2
Zdz 1 p dz dvz dz
ρ z
dτ
流入控制
控制体的
合外力冲量 体的动量 体的动量 动量增量
x方向单位体积的动量 vx
单位时间流体沿x方向垂直通
过单位面积的动量
vxvx
对流动 量通量
单位时间流体所具有的沿x方 向的动量在y方向的动量通量
vxvy
单位时间流体所具有的沿x方 向的动量在z方向的动量通量 vxvz
2. 动量传输基本方程
单位时间作用 单位时间 单位时间 单位时间
vx
在控制体上的
流出控制
流入控制
控制体的
合外力冲量 体的动量 体的动量 动量增量
x方向
流体所具有的沿x方向的动量在 z方向的动量通量
vxvz
通过ADHE面流入
vx vz dxdy
动量通量沿z方向的变化率 vxvz
通过BCGF面流出
z
y
单位时间流入 单位时间流出 单位时间微元 微元体的质量 微元体的质量 体的质量增量
2. 动量传输基本方程
2.2.1 质量守恒定律与连续性方程 13
单位时间流入 单位时间流出 单位时间微元 微元体的质量 微元体的质量 体的质量增量
vx
x方向，单位时间内
ABCD面流入的质量流量 vxdydz
2. 动量传输基本方程
2.2.3 N－S方程—实际流体动量守恒 25
τ xx -μ 2vx
x
x 2
τ yx -μ 2vx
y
y 2
τ zx -μ 2vz
z
z 2
连续性方程 + 稳定流动 + 不可压缩流体