材料成型冶金传输原理期末考试重点贵州大学课件

1、传输过程：物理量从非平衡态向平衡转移的过程。动量传输：在垂直于流体实际流动的方向上，动量由高速度区向低速度区的转移。热量传输：热量由高温度区向低温度区的转移。质量传输：物系中一个或几个之组分由高浓度区向低浓度区的转移。产生的原因：系统内部分别存在速度，温度和浓度梯度。研究的方法：理论分析，数值计算，实验总结。连续介质模型的目的：将反映宏观物体的各种物理量视为空间坐标的连续函数，可引用连续函数的解析方法来研究流体处于平衡和运动状态下的各物理参数间的数量关系。第一篇 动量传输流体及其特性（指液体与气体的共性与区别）:能够自由流动的物体，统称流体，如液体和气体。共同特征：1、 分子间的引力较小2、

2、只能承受压力，不能承受拉力和切力3、 对缓慢变形不显示阻力，因此不存在静摩擦力区别：液体：具有一定体积；有自由表面；不可压缩气体：体积不定；无自由表面；可以压缩粘性及其影响因素（温度、压力分别对液体、气体的影响）：流体的粘性：俩相邻流体层发生相对运动时，在其接触面上存在一对等值反向的作用力，即快层对慢层的拖动力和慢层对快层的阻力（内摩擦力），流体的这种性质称流体的粘性。温度：液体：随温度的升高，粘性下降；气体：随温度的升高，粘度上升；压力：都升高质量力与表面力1、 作用于流体的质点或微元体的质量中心上，且与质量成正比的力。2、 作用于流体或分离体的表面上，且与表面积成正比的力。静压力及其特性：

3、外部流体作用于流体内部质点上所产生的压力称为流体的静压力。总是沿作用面的内法线方向：大小与方位无关；等压面及其特性：静止流体中压力相等的各点组成的面（平面或曲线）1、 作用于静止流体中的任意一点的质量力必然垂直于通过该点的等压面；2、 两种流体处于平衡状态（静止）时，其相互接触且互不相混的流体的分界面必然是等压面；3、 流体只受重力作用时，等压面为平面；当有其他质量力存在时，等压面才可能是曲面。绝压，表压，真空度：绝对压，或称为真实压，是以绝对零压为起点计算的压强。或真空为起点计算的压强。绝对压强，简称绝压。表压强，简称表压，是指以当时当地大气压为起点计算的压强。当所测量的系统的压强等于当时当

4、地的大气压时，压强表的指针指零。即表压为零。真空度，当被测量的系统的绝对压强小于当时当地的大气压时，当时当地的大气压与系统绝对压之差，称为真空度。此时所用的测压仪表称为真空表。总压力：解决平面、曲面上液体压力问题；（压力体概念）流场、流线与迹线、稳定流与非稳定流:流场：充满运动流体的“空间”流线：流场中流体质点的速度向量所构成的连线迹线：流场中流体质点在一段时间内运动的轨迹稳定流：运动参数之与位置有关，与时间无关非稳定流：运动参数不仅与位置有关，而且与时间也有关层流、紊流及其特点，层流如何向紊流转变？1、 流体质点在流动方向上做分层流动，各层之间互不干扰和掺混，流线呈平行状态的流动，条件：流体

5、速度很慢；流体的粘性力较大。2、 流体流动时，各质点在不同方向上做复杂的无规则运动，互相干扰的向前运动。层流向紊流的转变：增加速度、提高流体密度、降低流体粘度、增大管子的直径。湿周、水力半径：1、 在有效截面上，流体同固体边界接触部分的周长。2、 总流的有效截面积与湿周只比称为水力半径。动量、动量率、动量通量；动量梯度及传递方向动量通量：单位时间内通过单位面积所传递的动量，相当于单位面积的作用力。粘性动量通量：单位时间通过单位面积所传递的粘性动量，即单位面积上的粘性力（切应力）压力体：1、受压曲面本身。2、 自由液面或液面的延长面3、 通过曲面的四个边缘向液面或液面的延长面所做的铅锤平面。粘性

6、动量通量与对流动量通量的区别与联系：1、 具有一定质量的流体流动时，动量沿流动方向进行传输。2、 流体流动时，由于速度梯度的存在而产生的垂直于流动方向的动量传输。充分发展的流动：边界层与层流底层的区别与联系：1、 当v=0.99v0处到固体壁面间的距离（根据速度梯度划分）2、 边界层最靠近壁面始终做层流流动的一层（根据有无脉动想象划分）3、 层流底层属于边界层的一部分。水力光滑管与水力粗糙管：1、 粗糙的管壁淹没于边界层中，则称为水力光滑管2、 粗糙的管壁高于边界层，则称为水力粗糙管摩擦阻力损失及影响因素；局部阻力损失:1、 通常指流体流经等径直管时，由于流体之间和流体与固体壁面之间流动摩擦而

7、产生的阻力损失，（缓变流）影响因素：流体流动阻力的大小与流体的性质、流动形态、管道的壁面情况及尺寸等因素有关.2、 通常指流体流经弯头，闸阀、三通管及变径管时，由于流体的流向和流速发生变化而产生的阻力损失。自由射流的概念及形成条件流体离开固体边界而在足够大的空间中与其同类或不同类流体中的扩散运动，称为射流。自由射流，半限制射流和限制射流：当流体自喷嘴流入到无限大的自由空间中时称为自由射流。形成自由射流必须具备的两个条件：1、 周围静止的介质是物理性质（温度及密度等）与射流流体完全相同。2、 空间中介质是静止不动的，且在射流流动过程中不受任何固体或液体表面的限制。第二篇 热量传输热量传输的三种方

8、式：1、 导热：依靠物体中微观粒子（分子，原子，电子）的运动进行热量传递。发生在同一物体的不同部分之间或彼此相接触的两种物体的接触面上。2、 对流：流体各部分之间发生相对位移，或当流体流过一固态物体表面时引起的热量传递，称为对流换热。有自然换热、强迫换热。3、 热辐射：由于热的原因而产生的电磁波的能量传递过程。传热速率，传热系数的概念及表达式：传热速率q单位时间内通过单位截面的热量；反映不同物质传热的能力；其值越大，传热过程越剧烈；传热系数；温度场、等温面及温度梯度:温度场：传热体系中，温度在空间和时间上的分布情况。等温面：在某一瞬间，温度场中温度相同的各点所组成的面（线）。温度梯度：温度场中

9、任意一点沿等温线法线方向的温度增加率。热导率及其影响因素：热导率，指当温度变化率为1时的热量，又称为导热系数。影响因素：固体：材料、温度、密度、方向性。（金属随温度的升高而下降，非金属随温度的升高而下降）液体 ：材料、温度、压力。（随温度的升高而升高，部分相反）气体:正比于温度的？次方。导热微分方程的物理意义：,表示物体被加热表示物体被冷却表示物体具有稳态温度场热阻与接触热阻：热阻热转移过程的阻力影响因素：1.各个接触面上的粗糙度越大，则热阻越大； 2.流体的物理性质3.接触压力，接触压力越大则热阻越小。接触热阻：接触界面产生的热阻。影响因素：粗糙度，挤压压力材料硬度及其匹配情况、空隙介质稳态

10、导热与非稳态导热及其工程实例（非稳态导热的三个阶段）稳态导热：导热物体内温度场不随时间变化的导热过程为稳态导热过程。无限大平板，无限大圆柱非稳态导热：导热物体内温度场随时间变化的导热过程为非稳态导热过程，在过程中的进行中物体内各处的温度是随时间变化的，热流量也是变化的。这反映了传热过程中物体内的能量随时间的改变；有周期性的非稳态导热过程和非周期性的非稳态导热过程非稳态导热的三个阶段：1、 不规则情况阶段：温度变化从边界面逐渐深入到物体内，温度分布受初始温度分布的影响很大。2、 正常情况阶段：初始温度分布影响消失，物体内各处温度随时间的变化率具有一定的规律3、 建立新的稳态阶段：温度分布不再随时

11、间变化过余温度与诺莫图：过余温度：在时间t时，物体中任一点的温度与周围介质的温度之差，诺莫图定义：用分离变量法建立的非稳态导热的温度计算图。对流换热及类型、影响因素；对流传热系数：当流体流过固体表面时。流体域表面之间发生的传热过程称为对流换热。分类：自然对流换热：流体的流动有无物体冷热部分的密度不同而引起强制对流换热；流体的流动是由于水泵，风机或其他外在能量的作用所造成。影响因素：1、形成流体流动的因素2.流动的性质3.表面几何特征4.流体的物理特征对流传热系数：每单位面积，单位时间和单位温度差的对流传热量。热边界与速度边界层的关系：若流体流过一平面（或固体壁面），在靠近平面附近会有一层具有速

12、度梯度的速度边界层;当流体与平面之间发生对流换热时，在靠近平面附近也会形成具有温度梯度的温度边界层（或称热边界层）。完全发展的温度分布的概念：恒室温，恒热流，离开管子一段时间距离后，当截面无量纲温度分布不在变化时，温度分布称为“完全发展的温度分布”。普朗特数、努塞尔数及斯坦顿数的定义当即当时，温度分布曲线正好与相应的速度分布曲线相同，故调整普朗特数就能控制温度分布与速度分布相似热辐射及特点：1、 辐射可以在真空中进行。2、 在辐射过程中能量的转换伴随着3、 在同一温度下，不同物体的辐射（或吸收）的能力不同。黑体，白体，透明体；吸收率的物体，称为绝对黑体发射率的物体，称为镜体，如为漫反射则称为绝

13、对白体穿透率的物体，称为绝对透明体穿透率，吸收率，反射率与发射率；吸收率发射率穿透率实际热辐射体的总辐射照度只是黑体总辐射照度的某个分数，这个分数称为发射率（辐射率、黑度）以表示。辐射照度，单色辐射照度、基尔霍夫定律辐射照度：单位时间内单位面积向半球空间所有方向发射的全部波长的辐射能的总量。辐射照度表征了物体发射辐射能本领的大小。单色辐射照度:指在单位时间内单位表面积向半球空间所有方向发射的某一特定波长的能量。在体系处于热平衡状态时，任何物体的辐射照度和吸收率的比值恒等于温度下黑体的辐射照度，并且只和温度有关。1、 物体的辐射照度增大，增大；（善于辐射的物体必善于吸收）2、 因所有的实际物体的1,故，同温度下黑体的辐射照度为最大。第三篇 质量传输扩散传质：由于浓度差存在，依靠分子运动引起的质量传输，在静止介质或层流流动的流体中进行；分子的扩散运动。对流传质：流动体系中，由流体质点的宏观运动而引起的物质传递过程，在紊流中进行，旋涡