材料工程原理A复习大纲.ppt

1、材料工程原理A复习大纲,注意：1、应用条件：静止、连续、同一种流体。 2、压强的表示方法： 绝对压强大气压=（相对压强）表压 表压常由压强表来测量； 大气压绝对压强=真空度 真空度常由真空表来测量。 3、压强单位的换算 1atm=760mmHg=10.33mH2O=101.33kPa =1.033kgf/cm2=1.033at 4、应用：水平管路上两点间压强差与 U型管压差计读数 R的关系：,一、流体静力学基本方程式,等压面,第一章 流体流动,二、连续性方程式,第一章 流体流动,三、柏努利方程式,以水头表示 1N流体:,m,讨论点： 1、流体的流动满足连续性假设。 2、理想流体，无外功输入时，

2、机械能守恒式： 3、注意运用柏努利方程式解题时的一般步骤，截面与基准面选取的原则。 4、z，u2/2g，p/三项表示流体本身具有的能量，即位置水头、速度水头和压强水头。hf为流经系统的能量损失。H 为流体在两截面间所获得的有效功，是决定流体输送设备重要参数。,三、柏努利方程式,第一章 流体流动,（一）流动类型： 1、雷诺准数 Re 及流型 Re=du/=du/，为动力粘度，单位为PaS； =/为运动粘度，单位m2/s。 层流：Re2000，湍流：Re4000； 2000Re4000 为不稳定过渡区。 2、牛顿粘性定律 =(du/dy) 气体的粘度随温度升高而增加， 液体的粘度随温度升高而降低。

3、,四、柏努利方程式中的hf,第一章 流体流动,（一）流动类型： 3、流型的比较： 质点的运动方式； 速度分布，层流：抛物线型，平均速度为最大速度的 0.5倍； 湍流：碰撞和混和使速度平均化。 阻力，层流：粘度内摩擦力； 湍流：粘度内摩擦力+湍流切应力。,四、柏努利方程式中的hf,第一章 流体流动,（二）流体在管内流动时阻力损失：,四、柏努利方程式中的hf,第一章 流体流动,1、沿程阻力损失 hf,层流： 湍流区（非阻力平方区）,注：不能用 de来计算截面积、流速等物理量。,非圆型管,2、局部阻力损失 hf,四、柏努利方程式中的hf,第一章 流体流动,流体在变径管中作稳定流动，在管径缩小的地方其

4、静压能减小。流体在等径管中作稳定流动流体由于流动而有摩擦阻力损失，流体的流速沿管长不变。流体流动时的摩擦阻力损失 hf 所损失的是机械能中的静压能项。 水由敞口恒液位的高位槽通过一管道流向压力恒定的反应器，当管道上的阀门开度减小时，水流量将减小，沿程阻力减小，局部阻力增大，管道总阻力不变。 用离心泵在两个敞开容器间输液。若维持两容器的液面高度不变，当输送管道上的阀门开度关小后，因为位能静压能、和动能均不变，所以管道总阻力损失不变；阀门开度减小后，导致局部阻力增大，水量减小，直管沿程阻力减小,五、管路计算,第一章 流体流动,并联管路,并联管路的特点： （1）并联管段的压强降相等； （2）主管流量

5、等于并联的各管段流量之和； （3）并联各管段中管子长、直径小的管段通过的流量小。,六、伯努利方程的应用,第一章 流体流动,1、毕托管由两根弯成直角的同心套管组成，外管壁上近端处沿圆周开有小孔，两管之间环隙的端点是封闭的；2、 U型压差计两端分别连接到内管和套管环隙；3、测定速度时，皮托管的管口正对流体流动方向，这样内管感受的是动压和静压，而套管小孔由于与流体流动方向平行，感受的仅仅是静压，而U型压差计测定的压差就是该点处的动能，由动能就可求得该点的流速。,毕托管,一、性能参数及特性曲线,第二章 泵与风机,1、扬程H,2、有效功率,单位重量流体通过泵所获得的有效能量,单位时间内流体通过泵所获得的

6、总能量,压头P,单位体积气体通过风机所获得的有效能量,一、性能参数及特性曲线,第二章 泵与风机,3、离心泵的特性曲线通常包括 曲线，这些曲线表示在一定转速输送某种特定的液体时泵的性能。,在风机出口直管管道适当处取测点。在测点首先是将管道划分成若干等面积环，利用毕托管测定各个等面积环的动压头并换算成风速，计算平均风速，然后根据流量的定义计算流量（体积流量）,风机流量的测定,二、离心泵的工作点,第二章 泵与风机,1、泵在管路中的工作点为离心泵特性曲线（ Q- H ）与管路特性曲线（ Qe He ）的交点。 管路特性曲线为： 2、工作点的调节： 既可改变 （ Q- H ）来实现，又可通过改变 （ Q

7、e He ）来实现。 具体措施有：改变阀门的开度，改变泵的转速，叶轮的直径及泵的串、并联操作。,二、离心泵的安装高度Hg,第二章 泵与风机,为避免气蚀现象的发生，离心泵的安装高度Hg ，注意气蚀现象产生的原因。,1、按允许吸入真空度计算,允许吸入真空度,吸入口平均流速,吸入管路水头损失,2、按汽蚀余量计算,吸入管路水头损失,气蚀余量+0.3,汽化压力,传热是由于温度差引起的能量转移，又称热传递。由热力学第二定律可知，凡是有温度差存在时，就必然发生热从高温处传递到低温处。 根据传热机理的不同，热传递有三种基本方式：热传导（导热） 、热对流（对流）和热辐射。,第三章 传 热,传热可依靠其中的一种方

8、式或几种方式同时进行。 传热速率 Q是指单位时间通过传热面的热量（W） ；热通量q是指每单位面积的传热速率（W/m2） 。,掌握某一现象中所涉及到的传热传质现象 如： 热水瓶采取哪些措施保温；温度很高的钢球分别放在空气和水中冷却时间问题,一、热传导,1导热基本方程傅立叶定律,纯金属的导热系数一般随温度升高而降低，气体的导热系数随温度升高而增大。 式中负号表示热流方向总是和温度梯度的方向相反。,第三章 传 热,导热系数， 表征物质导热能力的大小， 是物质的物理性质之一， 单位为 W/ （m） 。,2平壁的稳定热传导,单层平壁：,多层（n 层）平壁：,公式表明导热速率与导热推动力（温度差）成正比，

9、与导热热阻（R）成反比。 由多层等厚平壁构成的导热壁面中所用材料的导热系数愈大，则该壁面的热阻愈小，其两侧的温差愈小，但导热速率相同。,第三章 传 热,3圆筒壁的稳定热传导,单层圆筒壁：,当 S2/S12 时，用对数平均值，即：,当 S2/S12 时，用算术平均值，即：,多层（n 层）圆筒壁：,第三章 传 热,二、对流传热,1对流传热基本方程牛顿冷却定律,对流传热系数，单位为：W/（m2）,第三章 传 热,2速度边界层与热边界层,3与对流传热有关的无因次数群（或准数）,三、辐射传热,黑体、灰体的概念,第三章 传 热,角系数的性质：完整性、自见性、相对性、兼顾性、分解性,普朗克定律、克希霍夫定律

10、、斯蒂芬玻尔兹曼定律（四次方定律）、维恩偏移定律、兰贝特定律,利用角系数的性质分析某些物体间的角系数,三、辐射传热,表面热阻、空间热阻,第三章 传 热,表面热阻,表面热阻,空间热阻,三、辐射传热,第三章 传 热,1）两无限大平行灰体平板间的辐射换热,2）一凹面对一平面或凸面,如果A1置于自由空间，,三、辐射传热,第三章 传 热,3）有遮热屏的辐射换热,热电偶测温高温气体,串联传热,并联传热,导热与对流换热的串联传热过程称串联传热,辐射与对流换热的并联传热过程称并联传热,第四章 燃 烧,1、燃料的组成与换算方式,(1) 元素分析法,(2) 工业分析法,110C烘干,隔绝空气(干馏)，850900

11、C加热7分钟,通空气，燃尽（80020C下至恒重）,第四章 燃 烧,1、燃料的组成与换算方式,(3) 煤组成的四种基准及换算,空气干燥基,收到基,干燥基,干燥无灰基,燃料组成的换算系数,1,1,1,1,第四章 燃 烧,2、燃料的热工性质,高位发热量Qgr 产物中水蒸气全部凝结为水,低位发热量(Qnet) 产物中的水以20蒸气存在,水的汽化热或凝结热,Qnet,ar=Qgr,ar-225 Har -25 Mar,单位质量（1kg）固体或液体燃料燃烧生成的水量：,水的汽化热或凝结热：,不同基准高位发热量间的换算系数与燃料组成换算系数完全一致,高位发热量中，水分只是占据了质量的一定份额使发热量降低,第四章 燃 烧,2、燃料的热工性质,Qnet,ar=Qgr,ar-225 Har -25 Mar,Qnet,ad=Qgr,ad-225 Had -25 Mad,低位发热量中，水分不仅占据了质量的一定份额，还要吸收汽化热,第四章 燃 烧,2、燃料的热工性质,固体燃料 (1) 挥发分 （2）结渣性 ,液体燃料 (1) 粘度 (2)闪点、燃点、着火点 (3)凝固点 ,褐煤、烟煤、无烟煤的区分,完全燃烧与不完全燃烧,过剩空气系数,3、燃烧计算,理论空气和实际空气量的计算,理论烟气和实际烟气量的计算,燃烧温度的计算,一、对流干燥过程原理,干燥介质：用来传递热量（载热体）和湿