指導(dǎo)教師陳慧敏傳輸原理二、牛頓粘性定律溫度對(duì)粘度的影響:溫度升高，氣體的粘度增大，液體的粘度減小。壓力對(duì)粘度的影響:壓力大小對(duì)流體的粘度影響甚微。流體產(chǎn)生粘性阻力的物理原因：（1）分子不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量交換形成的粘性阻力，即快層分子由于熱運(yùn)動(dòng)而進(jìn)入慢層，給慢層以向前的碰撞，交換能量，使慢層加速，而慢層分子進(jìn)入快層時(shí)，給快層以向后的碰撞，形成阻力使快層減速。（2）當(dāng)相鄰流體層有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，快層分子的引力拖動(dòng)慢層，滿層分子的引力阻滯快層，兩流層之間的吸引力而形成的阻力。例題2.1：質(zhì)量為5kg，面積為40×45cm2的一塊木板，沿著涂有滑油的斜面等速向下運(yùn)動(dòng)。已知v=1m/s，油膜厚度δ=1mm，求滑油動(dòng)力粘度。解：∵木板重量G=5×9.81[N]∴重力G沿滑動(dòng)方向的分力為:G’=G×COSα=5×9.81×5/13=18.9[N]板的面積A=40×45cm2=0.4×0.45m2根據(jù)牛頓粘性定律例題2.2：爐內(nèi)充滿靜止的熱氣體，γ氣=2.68[N/m3]，爐外的空氣γ空=11.54[N/m3]，爐門中心平面上內(nèi)外壓力相等。求爐門中心以上1.5米處的爐氣相對(duì)壓力。解：p1相=p1-pa1∵p1=p2-γ煤H，pa1=pa2-γ空H∴p1相=p2-pa2+H(γ空-γ煤)又∵P2=pa2∴p1相=H(γ空-γ煤)=1.5(11.54-2.68)=13.29[N/m2]爐內(nèi)的壓力大于爐外壓力試計(jì)算爐門中心以下1米處的爐氣相對(duì)壓力。補(bǔ)充作業(yè)1.在圖示容器中，水和氣體達(dá)到平衡狀態(tài)，求容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，接觸大氣液面上為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,水的重度γ=9807N/m2。答案：71904N/m22.一直立的煤氣管，在下部測壓管中測得水柱差h1=115mm，在H=20m處測得h2=100mm。煤氣管外面空氣的重度為12.64N/m3,試計(jì)算管內(nèi)煤氣的重度。

例題3.1：某化鐵爐的送風(fēng)系統(tǒng)如圖所示。將風(fēng)量Ｑ=50m3/min的0℃的冷空氣（密度為1.293kg/m3）經(jīng)風(fēng)機(jī)送入冷風(fēng)管，再經(jīng)換熱氣加熱到250℃。然后，經(jīng)熱風(fēng)管送至風(fēng)箱中。若冷風(fēng)管和熱風(fēng)管的內(nèi)徑相同，即d1=d2=300mm。試計(jì)算兩管的平均風(fēng)速υ1及υ2。補(bǔ)充作業(yè)題某化鐵爐的送風(fēng)系統(tǒng)如圖所示。將風(fēng)量Ｑ=50m3/min的0℃的冷空氣（密度為1.293kg/m3）經(jīng)風(fēng)機(jī)送入冷風(fēng)管，再經(jīng)換熱氣加熱到230℃。然后，經(jīng)熱風(fēng)管送至風(fēng)箱中。若冷風(fēng)管和熱風(fēng)管的內(nèi)徑相同，即d1=d2=280mm。試計(jì)算兩管的平均風(fēng)速υ1及υ2。若夏天經(jīng)風(fēng)機(jī)送入冷風(fēng)管的空氣溫度為30℃，為保證正常燃燒化鐵，送風(fēng)量Ｑ應(yīng)為多少？風(fēng)速υ1及υ2各為多少？例題3.2(P43)用虹吸管由水池引水至C端流入大氣，已知a=1.8m,b=3.6m,若不計(jì)能量損失，設(shè)大氣壓為10m水柱，求：管中流速及S點(diǎn)之絕對(duì)壓力。若S點(diǎn)絕對(duì)壓強(qiáng)＜0.24m水柱，將發(fā)生氣化而不能正常引水，設(shè)C端保持不變，a不能超過多少？解：①取過流截面1-1,3-3列伯努利方程，以3-3為基準(zhǔn)再取過流截面1-1,2-2，列伯努利方程，以1-1為基準(zhǔn)例題3.3：如圖示，水自壓力容器中定常流出，液面的相對(duì)壓力為10大氣壓，h=3m,d1=100mm,d2=50mm,不計(jì)管嘴和液體的重力，求管嘴上螺栓群共受多少拉力？解：以噴嘴中心線為基準(zhǔn)，在0-0,2-2截面列伯努利方程例題3.4

煙囪直徑d=1m,通過煙氣量G=176.2kN/h，煙氣密度ρ=0.7kg/m3,空氣密度ρa(bǔ)=1.2kg/m3，煙囪內(nèi)的壓力損失，為了保證煙囪底部煙氣的負(fù)壓在-10mm水柱以下，煙囪高度H應(yīng)為多大。例題4.1（P63,5）并計(jì)算流過100米長的管路損失的功率。例題4.2

沿直徑d=305mm的管道，輸送密度為980kg/m3、運(yùn)動(dòng)粘度為4cm2/s的重油。若流量Ｑ=60L/s，管道起點(diǎn)z1=85m,終點(diǎn)z2=105m,管長L=1800m。試求管道中損失功率及重油的壓力降各為若干？例4.3

設(shè)有1000m水平鋼管，直徑150mm，兩端壓強(qiáng)分別為1×106Pa和3.5×104Pa，油在油管中流動(dòng),油=920kg/m3,運(yùn)動(dòng)粘度υ=410-4m2/s,求通過管道流量。補(bǔ)充作業(yè)上下兩水池液面高差H為15米,保持不變,由一管道連接,管長120米,直徑d=0.1米,沿程阻力系數(shù)λ1=λ2=λ=0.02,管中點(diǎn)有一閥門,當(dāng)閥門打開時(shí)自由出流,自由出流流量為q。已測得測壓管液面高度h為1.4m，距離下游L’為20m,不計(jì)局部損失,試計(jì)算Ｑ1,Ｑ2,及q。（15分）例題4.4

如圖所示一直澆注系統(tǒng)，已知H=500mm,h=150mm,鐵水的流量m=12kg/s,鐵水的密度ρ=7×103kg/m3,為了不使空氣由型砂滲入澆注系統(tǒng)，澆注系統(tǒng)不應(yīng)產(chǎn)生真空。計(jì)算澆注口A處和內(nèi)澆口C處的面積。已知ζA=0.3，ζB=1.3，ζC=0.1，B處截面與A處相同。P63-8無介質(zhì)磨礦送風(fēng)管道（鋼管，△=0.2mm），長l=30m，直徑d=750mm,在溫度t=20℃的情況下，送風(fēng)量Ｑ=30000m3/h.問：(1)此風(fēng)管中的沿程損失為若干？解:(1)查表附錄Ft=20℃時(shí)，空氣的ρ=1.205kg/m3,υ=0.157cm2/s）所設(shè)流動(dòng)在IV區(qū)正確，即λ=0.016補(bǔ)充作業(yè)直徑d=300mm的鐵皮風(fēng)管水平放置,粗糙度Δ=0.15mm通過20℃的干燥空氣,平均流速v=2m/s,沿程壓力損失Δp=5mm水柱,若流速加大一倍，沿程壓力損失將增大為多少？第九章導(dǎo)熱

一、傅里葉定律二、導(dǎo)熱微分方程式當(dāng)、和c均為常數(shù),無內(nèi)熱源時(shí)例題9.1

某工廠使用粘土磚砌的換熱器，煙氣和空氣分別在磚壁兩側(cè)流過。煙氣平均溫度Tf1=800℃，空氣平均溫度為Tf2=52.8℃；煙氣側(cè)的換熱系數(shù)α1=25W/（m2·℃）；磚壁厚δ=35mm，導(dǎo)熱系數(shù)λ=1.05W/（m·℃）；空氣側(cè)的換熱系數(shù)α2=11.6W/（m2·℃）。試計(jì)算熱流密度q和磚壁兩側(cè)溫度T1,T2。0xqT1T2例題9.2

有一厚度為20cm的平面墻，其導(dǎo)熱率λ為1.3W/(m*℃)。為使墻的熱損失q≤1500W，在外側(cè)覆蓋了一層

λ為0.1W/(m*℃)的隔熱材料，已知復(fù)合壁兩側(cè)表面溫度分別為750℃和55℃，試確定隔熱層的厚度。解：利用熱阻的概念解題例題9.3

某地冬天土壤溫度為7℃，導(dǎo)溫系數(shù)為2.08×10-7m2/s,導(dǎo)熱系數(shù)為0.315W/(m℃).據(jù)統(tǒng)計(jì)冬天有一周為-7℃,試問水管應(yīng)埋入地下多深方可避免凍結(jié)。在這一周內(nèi)，地表向大氣散失了多少熱量？Tz-7℃0+7℃地面10.3對(duì)流換熱的準(zhǔn)數(shù)方程

一、相似分析通過相似分析可以得出穩(wěn)態(tài)無相變對(duì)流換熱時(shí)的相似準(zhǔn)數(shù)：RePrGrNu要求寫出準(zhǔn)數(shù)的表達(dá)式相似現(xiàn)象的性質(zhì)：彼此相似的現(xiàn)象，它們的同名準(zhǔn)則必定相等。（相似第一定律p.89）判別相似的條件：凡同類現(xiàn)象，如單值性條件相似，同名已定準(zhǔn)則相等，則現(xiàn)象必定相似。(相似第二定律)對(duì)流換熱問題，單值性條件為：1.幾何條件換熱面的形狀、尺寸、粗糙度、管子的進(jìn)口狀況等。2.物理?xiàng)l件物性和流體的種類3.邊界條件壁面溫度、壁面熱流密度。4.時(shí)間條件非穩(wěn)態(tài)時(shí)物理量隨時(shí)間的變化規(guī)律這一定律是判別兩現(xiàn)象相似的充分必要條件。相似第三定律物理現(xiàn)象中，物理量不是單個(gè)起作用的，而是由其組成的準(zhǔn)數(shù)起作用的。物理現(xiàn)象的解原則上都可表示成相似準(zhǔn)數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，這種關(guān)系稱為準(zhǔn)數(shù)方程。例題10.1

一臺(tái)換熱設(shè)備在穩(wěn)態(tài)的強(qiáng)制對(duì)流紊流條件下工作,壁面溫度TW=150℃,加熱Tf=７0℃的空氣,空氣流速v=0.5m/s,采用一個(gè)全盤縮小為原設(shè)備1/6的模型來研究它的換熱情況,即通過模型實(shí)驗(yàn)來求出設(shè)備的換熱系數(shù)。在模型中也對(duì)空氣加熱,T’W=50℃,Tf’=10℃，試問模型流速v’應(yīng)為多少才能保證與原換熱設(shè)備現(xiàn)象相似？取定性溫度為Tm=(TW+Tf)/2。如果模型實(shí)驗(yàn)測得α’為180W/（m2℃

）,求換熱設(shè)備的換熱系數(shù)α。解：（1）相似分析因?yàn)槭菑?qiáng)制對(duì)流紊流的換熱，有Nu=f(Re,Pr)

空氣的Pr可視為常數(shù)，如果Re=Re’，則能保證模型與設(shè)備相似。強(qiáng)制對(duì)流的換熱計(jì)算

管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流紊流（Re＞104）換熱計(jì)算公式自然對(duì)流的換熱計(jì)算例題10.2

水流過管長L=5m的直管時(shí)，從Tf1=25.3℃被加熱到Tf2=34.6℃，管內(nèi)徑d=20mm,水在管內(nèi)的流速2m/s,求換熱系數(shù)α。

例題10.3

有一熱風(fēng)爐D=7m,(外徑)，H=42m(高度),當(dāng)其外表面溫度為200℃時(shí)，若與周圍環(huán)境溫度之差為40℃，求自然對(duì)流的散熱量。習(xí)題10-9

發(fā)電機(jī)的冷卻從空氣改為氫氣后可以提高冷卻效果。試對(duì)氫氣與空氣的冷卻效果進(jìn)行比較。比較的條件是：都是管內(nèi)湍流換熱，幾何尺寸，流速均相同，定性溫度均為50℃，不考慮修正。習(xí)題10-11管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流湍流時(shí)的表面換熱系數(shù)α對(duì)流速和管內(nèi)徑有何種依變關(guān)系？流速提高一倍，α提高多少？內(nèi)徑減為一半，α提高多少？角系數(shù)的性質(zhì)：（1）角系數(shù)的相對(duì)性（2）角系數(shù)的完整性灰體間的輻射換熱

灰體表面輻射換熱時(shí)有三個(gè)熱阻：1表面的表面熱阻2表面的表面熱阻1,2表面之間的空間熱阻例題11.1100W燈泡中的鎢絲溫度為2800K，黑度系數(shù)0.3，若96%的熱量依靠輻射方式散出，試計(jì)算：（1）鎢絲所需最小面積；（2）鎢絲單色輻射力最大時(shí)的波長。11.2

一外直徑為100mm的鋼管通過室溫為27℃的大廠房，已知管子外壁面溫度為100℃，表面黑度0.5，空氣與管子的自然對(duì)流換熱系數(shù)為6W/(m2℃),試確定單位管長的熱損失。練習(xí)11-8

一電爐內(nèi)腔如圖所示。已知頂面1的溫度t1=30℃，側(cè)面2的溫度t2=250℃，其余表面都是重輻射面。試求（1）1和2兩個(gè)面均為黑體時(shí)的輻射換熱量；（2）1和2兩個(gè)面均為灰體時(shí)的輻射換熱量，ε1=0.2，ε2=0.8。練習(xí)11-10

已知鋼液包敞口面積為2m2，滿包時(shí)鋼液表面開始時(shí)溫度為1600℃。（1）計(jì)算敞口開始瞬間散熱的熱流量；（2）若包內(nèi)存鋼液180t，1600℃時(shí)鋼液的比熱容為703.4J/（kg·℃），試計(jì)算開始時(shí)鋼液因輻射散熱引起的降溫率為