热工基础与设备-流体力学共59页文档
热工基础 第1章 流体的基本概念和物理性质
§1.4 作用在流体上的力
本章重点：
1.流体的含义 2.流体质点、连续介质假设 3.流体的主要物理性质，重点是流体的易流动
性和粘滞性、牛顿内摩擦定律及其应用。
4.作用在流体上的力（表面力、质量力）
§1.1 流体力学发展史及应用 流体力学在中国
大禹治水
4000多年前的大禹治水，说明我国古代已有大规模的治河工程。
流体力学在工程中的应用
石油化工
流体力学在工程中的应用
机械冶金
流体力学塔
污水净化设备模型
流体力学在工程中的应用
气象科学
龙卷风
气象云图
流体力学在工程中的应用
生物仿生学
信天翁滑翔
应用广泛已派生出很多新的分支:
电磁流体力学、生物流体力学
化学流体力学、地球流体力学 高温气体动力学、非牛顿流体力学
第一篇 工程流体力学
☞你想知道高尔夫球飞得远应表面光滑还是粗糙吗？
☞你想知道汽车阻力来至前部还是尾部吗？
☞你想知道机翼升力来至下部还是上部吗？
☞你想知道………
———请学习
工程流体力学
第1章 流体的基本概念和物理性质
目 录
第2章 流体静力学 第3章 流体动力学
第1章 流体的基本概念和物理性质
§1.1 流体力学发展史及应用 §1.2 流体的基本特征及连续介质假设 §1.3 流体的主要物理性质
三、连续介质假设
例外情况
解析函数不适用 超声速气流中出现激波 在空气非常稀薄的高空中 运动的飞行器
分子的平均自由行程和飞
行器的特征尺寸相比拟
§1.3 流体的主要物理性质
一. 流体的惯性 流体的密度 均质流体 物体保持其原有运动状态的一种性质。质量越大，惯性越大。 表征流体的质量在空间的密集程度，单位为 kg/m3 。
习题_热工基础及流体力学
1．黏性及黏性的表示方法产生阻抗流体层间相对运动的内摩擦力的这种流体的性质。
两种表示方法：动力黏度、运动黏度2．流线与迹线流线：某瞬时流场中的一条空间曲线，该瞬时曲线上的点的速度与该曲线相切。
迹线：流体质点的运动轨迹。
3．断面平均流速与时间平均流速断面平均流速：A vdA A q V A V ⎰== 时间平均流速：⎰=Tvdt T v 014．层流与紊流层流：定向有规律的流动 紊流：非定向混杂的流动5．流体连续介质模型以流体微团这一模型来代替实际由分子组成的结构，流体微团具有足够数量的分子，连续充满它所占据的空间，彼此间无间隙，这就是连续介质模型。
6．定常与非定常流动流体运动的运动参数在每一时刻都不随时间发生变化，则这种流动为定常流动；流体运动的参数在每一时刻都随时间发生变化，则这种流动为非定常流动。
7. 沿程阻力、局部阻力流体沿流动路程所受的阻碍称为沿程阻力局部阻力之流体流经各种局部障碍（如阀门、弯头、变截面管等）时，由于水流变形、方向变化、速度重新分布，质点间进行剧烈动量交换而产生的阻力。
8. 8. 有旋流动、无旋流动有旋流动：流体微团的旋转角速度不等于零的流动称为有旋流动。
无旋流动：流体微团的旋转角速度等于零的流动称为无旋流动。
9. 9. 流体动力黏度和运动黏度动力黏度：单位速度梯度时内摩擦力的大小 dz dv /τμ=运动黏度：动力粘度和流体密度的比值ρμυ=二．计算题1．如图，盛水容器以转速min /450r n =绕垂直轴旋转。
容器尺寸mm D 400=，mm d 200=，mm h 3502=，水面高mm h h 52021=+，活塞质量kg m 50=，不计活塞与侧壁的摩擦，求螺栓组A 、B 所受的力。
解：将坐标原点C 取在液面处，则液面方程 g r z 222ω=设液面上O 点处压强为p ，则mgrdr r p d =+⎰πρω2)2(2/0220则22204)2/(4r d mg p ππρω-=求螺栓组A 受力：在上盖半径为r 处取宽度为dr 的环形面积，该处压强为ggr h p p ρω)2(2210++=上盖所受总压力为⎰⎰≈⋅++=⋅=2/2/22102/2/137232))2((2D d D d P Nrdr g gr h p rdr p F πρωπ方向垂直向上。
热工与流体力学基础全套课件
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第一章
热力学基本概念
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学习导引
本章介绍了许多重要的概念，对于后续内 容的学习非常重要。在学习过程中，应注意把 相关的概念串接起来，既对单个概念的物理意 义有较深刻的理解，又能从整体上将这些概念 有机的联系起来。
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1997
中国 世界先进
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（3）环境污染严重
据世界银行统计资料，我国城市空气污染对 人体健康和生产造成的损失估计每年1600亿元人 民币；酸雨使农作物减产每年损失达400亿元人民 币。
全世界2001年由化石燃料所排放的CO2达到 236.83亿吨，其中我国的排放量达到30亿吨，占 世界总排放量的13％，仅次于美国，居世界第 二位。
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二、本课程的性质 、研究对象及主要内容
• 主要的专业基础课
工程热力学
• 三部分组成 流体力学
传热学
• 以热机工作过程为例:
化学能
热能
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机械能
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热机工作过程示意图
过热蒸汽
发电机
锅 汽轮机 炉
乏汽 循环水
冷凝器
• 热机
——能将热能转换为 机械能的机器。
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我国能源利用现状及存在的主要问题：
（1）人均能源占有率低，远低于世界平均水平
煤炭：90.45 吨/人（世界人均 162.48吨/人）； 石油：2.59 吨/人（世界人均 23.25 吨/人）； 天然气：1079.90 m3/人（世界人均 24661 .32 m3/人）
热工基础(正式)全
正向运动（膨胀）时，吸 收热源的热量，所作膨胀功除 去用于排斥大气外，全部储存 在飞轮的动能中。
若无摩擦等耗散效应
反向运动（压缩）时，利用飞 轮的动能来推动活塞逆行，压缩工 质所消耗的功恰与膨胀功相等。
同时压缩过程中质向热源所 排热量也恰与膨胀时所吸收的热 量相等。
如果系统经历了一个过程后，系统可沿原过程的路线反 向进行，回复到原状态，不在外界留下任何影响，则该过 程称为可逆过程。
热力学第零定律
如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系 统处于热平衡(温度相同)，则它们彼此也必定处于热平衡。 这一结论称做《热力学第零定律》。
热力学第零定律表明，一切互为热平衡的系统具有一 个数值上相等的共同的宏观性质──温度。温度计测定物体 温度正是依据这个原理。
热力学第零定律的重要性在于它给出了温度的定义和 温度的测量方法。它为建立温度概念提供了实验基础。
理想气体实际并不存在， 在现实物质中，即使是绝热可 逆过程，系统的熵也在增加， 不过增加的少。
热力学第三定律发现者 德国物理化学家能斯特
三、理想气体的状态方程
kg K
pV mRgT
Pa m3
pv RgT pV nRT p0V0 RT0
1kg n mol 1mol标准状态
气体常数：J/(kg.K) R=mRg=8.3145J/(mol.K)
(2) 特别是在下列技术领域存在传热问题
a 航空航天：高温叶片冷却；空间飞行器重返大气 层冷却；超高音速飞行器（Ma=10）冷却；
b 微电子： 电子芯片冷却 c 生物医学：肿瘤高温热疗；生物芯片；组织与器
官的冷冻保存 d 军 事：飞机、坦克；激光武器；弹药贮存 e 新 能 源：太阳能；燃料电池
热工基础实验指导书-流体力学实验
《热工基础》课程课程编号：438121实验指导书主撰人：李艳黎娇爨璋瑜审核人：刘海力物理与信息工程系热能与动力工程专业教研室二○一二年四月前言实验总体目标: 掌握热工基本知识、热工实验方法和热工实验技能适用专业年级: 热能与动力工程；第三学期、第四学期实验课时分配: 36学时序号实验项目要求类型每组人数实验学时1 常用热工仪表的使用必验证2 22 空气定压比热测定实验必验证 2 23 二氮化碳PVT关系研究实验必验证 2 24 喷管特性实验必综合 2 45 雷诺和伯努利方程综合实验必验证 2 26 孔口与管嘴流量系数实验必综合 2 27 文丘里流量计及孔板流量计测定实验必综合 2 28 稳态法导热系数测量实验必研究 2 29 恒热流准稳态平板法测定材料热物性必研究 2 210 中温法向辐射时物体黑度测定实验必综合 2 211 空气横掠圆柱体时局部换热系数的测定实验必研究 2 413 换热器综合实验必综合 2 414 热电偶校验必研究 2 4 15毕托管测速实验必综合 2 2实验5 雷偌和伯努利方程综合实验A 雷诺实验 一、实验目的1、观察流体在不同流动状态时流动质点的运动规律。
2、观察流体由层流变为紊流及由紊流变为层流的过渡过程。
3、测定液体（水）在圆管中流动的临界雷诺数即下临界雷诺数，学会其测定的方法。
二、实验设备及要求本实验主要使用设备为：LBZ-1雷偌和伯努利方程综合实验台。
实验装置如图5-1所示。
放气阀回水管水箱及水泵调节器颜色罐恒定水箱测压板调节阀佰努力管雷诺管供水调节阀图1雷偌和伯努利方程综合实验装置示意图三、实验原理流体在管道中流动，有层流和紊流两种不同的流动状态，其阻力性质也不同。
在实验过程中，保持水箱的水位恒定，即水头H 不变。
如果管路中出水阀门开启较小，在管路中就有稳定的平均流速V ，微启红颜色水阀门，这时红色水与自来水同步在管路中沿轴线向前流动，红颜色水呈一条红色直线，其流体质点没有垂直于主流方向的横向运动，红色直线没有与周围的液体混杂，层次分明地在管路中流动。
热工基础和流体力学卢改林 教辅资料
热工基础和流体力学卢改林教辅资料下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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热工与流体力学基础第3章
强化传热技术在换热器中应用前景展望
表面处理技术
通过改变换热器表面形貌、 增加表面粗糙度等方法， 提高表面传热系数，增强 传热效果。
添加物技术
在流体中添加适量纳米颗 粒、表面活性剂等物质， 改变流体物性，提高传热 系数和换热效率。
新型换热器开发
研发具有高效传热、低能 耗、环保等特点的新型换 热器，满足不断升级的能 源利用和环保要求。
与外界只有能量交换而无物质交换的 系统。
热力学基本定律及性质
热力学第零定律
如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡，则它们彼此也必定处 于热平衡。
热力学第一定律
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转 换过程中，能量的总值保持不变。
热力学第二定律
对流传热机制
01
流体流过固体表面时，由于流体质点的移动和混合引起的热量
传递。
影响因素
02
流体的物理性质（如密度、粘度、导热系数等）、流动状态
（层流或湍流）、流动速度、固体表面的形状和粗糙度等。
强化与削弱对流传热的措施
03
改变流动状态、增加流体速度、改变固体表面形状和粗糙度等。
辐射传热原理及特点阐述
流体静力学原理及应用
流体静力学原理
流体静力学是研究流体在静止状态下的力学规律，包括压力、密度和重力等基 本概念。静止流体中任一点的压力由该点上方流体的重量决定，且在同一水平 面上各点的压力相等。
应用举例
流体静力学原理在工程中有广泛应用，如液压传动、水利工程中的水压计算、 气象学中的大气压力分布等。
通过实验手段对优化设计方案进行验证和性能评 估，确保优化效果的可靠性和实用性。
《流体力学与热工基础》教学大纲
《流体力学与热工基础》教学大纲（学时范围：90-100学时，使用专业：制冷工程，制定人陈礼）一、课程的性质、地位和作用本课程系专业基础课，旨在为专业课的学习奠定必要的基础，是进入专业理论和技能学习的一级重要台阶。
因此，也是本专业的主干课和核心课。
二、课程的目的和任务使学生掌握热力学、流体力学和传热学的基础知识、基础理论和计算，以便进入专业理论和专业技能的学习，也有利于学生的可持续性发展。
三、与其它课程的联系与分工本课程的先修课程是应用数学基础和工程制图，后续课程是制冷技术、空气调节系统、中央空调、流体机械与制冷压缩机、冰箱空调器及其维修、综合实训等专业理论课和实训课。
本课程涉及制冷装置的热力学基础、工质及其它介质的流动计算，制冷装置中换热过程的基本原理及计算。
但只涉及到装置的热力过程，不涉及装置的结构、分类、选型及制造工艺等。
四、课程的基本要求课程分热力学、流体力学和传热学三篇，使学生了解能量转换所用工质状态及基本参数，气体状态方程，掌握热力学第一定律、第二定律，了解蒸汽的定压产生过程及制冷循环的热力学原理；了解流体静压强分布规律，深刻理解能量方程及其应用，掌握阻力损失的计算方法；了解传热的三种方式及其规律，重点掌握单相对流和相变对流换热及换热器热力计算思想。
五、课程内容和教学要求第一篇工程热力学第一章工质与气态方程1．热能与机械能的相互转换2．工质的热力学状态及其基本参数3．气体状态方程4．气体的比热要求：理解工质、状态、状态参数的物理意义，掌握其单位换算；深刻理解气态工质的状态方程，工质的比热,并能熟练运用和计算。
*第二章热力学基本定律1. 热力学第一定律2. 稳定流能量方程式3. 能量方程式在制冷装置部件中的应用4. 气体的基本热力过程5. 热力学第二定律6. 熵和温熵图要求：在理解内能和膨胀功的基础上理解热力学第一定律；在理解闭口系、开口系、推动功、轴功的基础上深刻理解稳定流能量方程式及焓的物理意义；熟练运用能量方程式解决压缩机、节流、换热器等装置的热和功的计算。
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51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
热工基础与设备-流体力学
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克