2.4.2流体流动类型

化工原理雷诺准数的应用1. 什么是雷诺准数雷诺准数是化工领域中常用的一种无量纲数，它用于描述流体在管道或其他流动环境中的流动状态。

雷诺准数的定义如下：$$ Re = \\frac{VD\\rho}{\\mu} $$其中，Re代表雷诺准数，V代表流体流动的速度，D代表管道的直径，$\\rho$ 代表流体的密度，$\\mu$ 代表流体的粘度。

2. 雷诺准数的应用2.1 流动的类型根据雷诺准数的不同范围，可以判断流体在管道中的流动类型。

一般来说，当雷诺准数小于2000时，流体的流动是属于层流的；当雷诺准数在2000到4000之间时，流体的流动属于过渡流动；当雷诺准数大于4000时，流体的流动是属于湍流的。

这个判断对于化工工程师来说非常重要，因为不同类型的流动会对管道的设计和操作产生不同的影响。

2.2 流体的混合和分散雷诺准数的大小也可以用来描述流体的混合程度和分散程度。

在离子交换、反应器和萃取等化工过程中，通常需要将不同的物质混合或将物质与溶剂分散。

当雷诺准数较低时，流体的层流状态将有助于物质的混合和分散，而当雷诺准数较高时，湍流状态可以更好地促进物质的混合和分散。

2.3 管道的阻力和压降雷诺准数还与管道的阻力和压降密切相关。

在设计化工流程时，需要考虑管道系统的阻力和压降，以确保流体能够顺利地流动。

当雷诺准数较小时，流体的黏性会对管道系统产生更大的阻力；而当雷诺准数较大时，流体的惯性会成为阻力的主要来源。

因此，根据雷诺准数的大小，可以选择合适的管道直径和流体流速，以降低阻力和压降。

2.4 管道的摩擦系数雷诺准数还可以用于计算管道的摩擦系数。

在工程实践中，常常需要估计管道中的摩擦损失，这对于确定管道的设计和运行参数非常重要。

雷诺准数与管道的摩擦系数之间存在一定的关系，可以通过实验或计算来确定。

2.5 流体的传热和传质雷诺准数也与流体的传热和传质过程有关。

在热交换器、蒸馏塔和吸附塔等化工设备中，流体的传热和传质效果直接影响操作的效率和能耗。

流体力学中的流体介质的分类在流体力学中，流体介质被广泛地研究和应用。

流体介质是指能够流动的物质，如液体和气体。

根据其性质和行为，流体介质可以被进一步分类。

本文将介绍流体力学中流体介质的分类。

一、按照物质的形态分类在流体力学中，流体介质可以根据物质的形态进行分类，包括液体和气体。

1. 液体介质：液体是一种具有固定体积但可变形的物质。

液体介质在受到外力作用时，会流动并填充容器的底部。

液体的颗粒间相互之间存在着相对较强的相互作用力，使得液体介质的分子排列相对紧密。

由于液体介质的分子之间相对较近且有较强的相互作用力，因此液体介质具有较大的密度和粘度。

在流体力学中，液体介质的运动通常遵循连续介质假设。

2. 气体介质：气体是一种具有无固定形状和体积的物质。

气体介质在受到外力作用时，会快速扩散并填充整个容器。

气体的颗粒间距较大，分子之间的相互作用力较弱，使得气体介质的分子排列相对稀疏。

由于气体介质的分子之间相对较远且相互作用力较弱，因此气体介质具有较小的密度和粘度。

在流体力学中，气体介质的运动通常需要考虑分子之间的碰撞和扩散等因素。

二、按照流体行为分类流体介质可以根据其流动行为的特点进行分类，包括牛顿流体和非牛顿流体。

1. 牛顿流体：牛顿流体又称为“牛顿黏性流体”，是指流动过程中具有恒定黏度的流体介质。

对于牛顿流体来说，流体的粘度不随着应力的改变而产生变化，即满足牛顿黏滞定律。

常见的牛顿流体包括水、空气等，其流动行为可以由简化的流体力学方程描述。

2. 非牛顿流体：非牛顿流体指的是其流动过程中黏度随着应力的改变而变化的流体介质。

对于非牛顿流体来说，流体的粘度取决于流动条件和应力水平。

非牛顿流体的流动行为十分复杂，常见的非牛顿流体包括血液、土壤等。

对于非牛顿流体的研究需要考虑更加复杂的流体力学模型。

三、按照流动性质分类流体介质还可以根据其流动性质进行分类，包括层流和湍流。

1. 层流：层流是指流体在管道或通道中按照整齐的、无交叉的层次流动的现象。

化学工程基础（李德华著）课后答案下载化学工程基础（李德华著）课后答案下载书名：化学工程基础 (第二册)作者：林爱光，阴金香出版社：清华大学出版社出版时间： -8-1ISBN: 9787302172642开本： 16开定价: 39.80元化学工程基础（李德华著）：图书信息本书为清华大学“化工原理”课程所用教材，在清华大学多个院系使用多年。

全书分7章，包括流体的流动与输送、传热过程和传热设备、精馏、吸收、气液传质设备、化学反应工程学和膜分离过程。

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本书可用作高等院校工科有关专业及理科化学和应用化学专业“化工基础”课程的教材，也可供上述专业从事设计、开发和运行的科技人员参考。

化学工程基础（李德华著）：内容简介1 流体的流动与输送1.1 概述1.2 流体静力学方程1.2.1 流体的性质1.2.2 流体的压强1.2.3 流体静力学基本方程1.2.4 流体静力学方程的应用1.3 流体流动的基本方程1.3.1 流量与流速1.3.2 粘度1.3.3 流体流动的'类型及其判断1.3.4 流动边界层1.3.5 流体稳定流动时的连续性方程1.3.6 流体流动过程的能量守恒和转化(伯努利方程式) 1.4 流速与流量的测量1.4.1 测速管1.4.2 孔板流量计1.4.3 转子流量计1.5 流体流动时的阻力1.5.1 管路的沿程阻力1.5.2 非圆形管内的流体阻力1.5.3 局部阻力1.5.4 乌氏粘度计测粘度的原理1.6 管路计算1.6.1 管路计算的类型和基本方法1.6.2 简单管路的计算1.6.3 复杂管路的计算1.7 两相流动1.7.1 球形颗粒在流体中运动时的阻力 1.7.2 曳力系数与雷诺数的关系1.7.3 重力沉降1.7.4 固体流态化1.8 流体输送设备1.8.1 离心泵1.8.2 离心压缩机1.8.3 往复压缩机和往复泵1.8.4 其他常用流体输送设备习题讨论题__符号说明2 传热过程和传热设备2.1 概述2.1.1 化工生产中的传热2.1.2 热传递的基本方式2.1.3 热量衡算2.1.4 稳定与不稳定传热2.2 热传导2.2.1 基本概念与傅里叶定律2.2.2 热导率2.2.3 通过平壁的稳定热传导2.2.4 通过圆筒壁的稳定热传导2.3 对流传热2.3.1 基本概念与牛顿冷却定律2.3.2 用量纲分析法求无相变时流体的给热系数??2.3.3 管内强制对流时的给热系数2.3.4 大空间自然对流传热2.3.5 保温层的临界直径2.4 辐射传热2.4.1 基本概念与定律2.4.2 物体间的辐射传热2.4.3 对流和辐射的联合传热2.5 热交换过程的传热计算2.5.1 热交换器的传热机理和传热基本方程式 2.5.2 总传热系数2.5.3 传热的平均温度差2.5.4 传热面积的计算2.5.5 热交换设备2.5.6 热交换过程的强化途径习题讨论题__符号说明3 精馏4 吸收5 气液传质设备6 化学反应工程学7 膜分离过程本书配套多媒体课件简介附录化学工程基础（李德华著）：目录绪论点击此处下载化学工程基础（李德华著）课后答案。

机械工程流体力学与热力学重点考点梳理1. 流体力学概述1.1 流体力学的基本概念1.2 流体的性质和分类1.3 流体运动的描述方法2. 流体静力学2.1 流体的压力和压强2.2 大气压力和气压测量2.3 浮力与浮力条件2.4 压力的传递和帕斯卡定律2.5 压力的稳定性和压力图形3. 流体动力学基础3.1 流体的密度、质量流量和体积流量3.2 流体的速度和速度梯度3.3 流体的连续性方程3.4 流体的动量守恒方程3.5 流体的能量守恒方程4. 流体流动与阻力4.1 管道流动的基本条件4.2 管道流动的雷诺数和阻力系数4.3 流体流动的类型和特性4.4 流体的黏性和黏性流动4.5 流体阻力的计算方法5. 流体力学实验5.1 流体力学实验的基本原理5.2 流体流动实验的设备和仪器5.3 流体力学实验的设计和数据处理5.4 流体力学实验的安全措施和注意事项6. 热力学基础6.1 热力学的基本概念和假设6.2 系统和热力学性质6.3 热力学过程和热力学定律6.4 热力学方程和热力学函数6.5 理想气体和非理想气体的热力学性质7. 热力学循环与功效7.1 热力学循环的基本概念和分类7.2 热力学循环的效率和性能参数7.3 理想气体的热力学循环7.4 实际热力学循环的特点和改进方法7.5 热力学循环在工程中的应用8. 热传导与传热8.1 热传导的基本原理和方程8.2 热传导的几何参数和导热性质8.3 热传导的稳态和非稳态8.4 传热方式的分类和特性8.5 传热计算和传热设备9. 边界层和对流传热9.1 边界层的形成和特性9.2 边界层的分类和厚度9.3 粘性流体的边界层和无粘流体的边界层 9.4 边界层传热和换热系数9.5 对流传热的机制和传热表达式10. 流体力学与热力学应用10.1 流体力学在飞行器设计中的应用10.2 流体力学在水力工程中的应用10.3 流体力学在能源系统中的应用10.4 热力学在汽车工程中的应用10.5 热力学在热能工程中的应用以上为机械工程流体力学与热力学的重点考点梳理，掌握了这些知识点，可以对机械系统中的流体行为和热力学性能进行分析和设计，为工程实践提供理论支持。

第六讲流体的流动形态及速度分布【学习要求】1．掌握流体的流动形态及其判据。

2．掌握雷诺数及其计算。

3．理解流体在圆管内流动时的速度分布规律。

4．理解滞流内层的概念。

【预习内容】1．流体流动时产生流动阻力的主要原因是，其次是。

另外、和均对流动阻力的大小有影响。

2．式称为牛顿粘性定律。

它的物理意义是。

3．粘度是流体的物理性质之一，是衡量的物理量，其物理意义是。

粘度在SI制中的单位为。

4．气体的粘度随温度的升高而，液体的粘度随温度的升高而。

【学习内容】一、流体的流动形态1．流体流动时的两种流动形态（1）滞流流体质点只沿管轴的方向做运动。

（2）湍流流体质点除了沿管轴向前流动外，还做不规则的运动，2．影响流动形态的因素除了流速u能影响流体的流动状况外，还有、和。

雷诺将这些影响因素综合成的形式作为流动类型的判据，我们称之为，以符号表示。

3．流动形态的判据实验证明：当Re 时，流动类型为滞流；当Re 时，流动类型为湍流；当Re ，流体的流动处于状况。

二、流体在圆管内流动时的速度分布1．速度分布规律流体在圆管内流动时，无论是滞流还是湍流，在管道任一截面各点的速度均随而变，管壁处速度为零，离开管壁后，到管中心处，这种变化关系称为速度分布。

2．滞流和湍流的速度分布滞流时，管内流体质点只沿管轴做运动，速度分布曲线呈形，平均流速为管中心最大流速的倍；湍流时，流体质点除了做轴向运动外，还做复杂的运动，速度分布曲线为形，平均流速约为管中心最大流速的倍。

三、湍流时滞流内层当流体在圆管内呈湍流流动时，无论湍流的程度如何，在邻近管壁处，总存在着一定厚度的仍然作滞流流动的流体层，我们称之为或。

其厚度随Re增大而。

【典型例题】例1 流体的流动状况有哪两种？它们有何不同？例2 20℃的水在φ114×4mm的有缝钢管内流动，流速为2m／s，试计算雷诺数Re并判断其流动类型。

(水在20℃时的密度为998.2kg／m3，粘度为1.005mPa·S)例3 某小时有16200kg的25%氯化钠水溶液在φ50×3mm的钢管中流过，已知水溶液的密度为1186Kg／m3、粘度为2.3×10-3 Pa·S，试分别用SI制和CGS制计算雷诺数，并说明流体流动的类型，再计算滞流时的最大流速为若干m／s ?【随堂练习】一、选择题1．流体在直管中流动，当Re（）4000时，流体的流动类型湍流。

第一章绪论 1-2、连续介质的概念：流体占据空间的所有各点由连续分布的介质点组成。

流体质点具有以下四层含义：1、流体质点的宏观尺寸很小很小。

2、流体质点的微观尺寸足够大。

3、流体质点是包含有足够多分子在内的一个物理实体，因而在任何时刻都应该具有一定的宏观物理量。

4、流体质点的形状可以任意划定，因而质点和质点之间可以完全没有空隙。

1-5、流动性：液体与固体不同之处在于各个质点之间的内聚力极小，易于流动，不能自由地保持固定的形状，只能随着容器形状而变化，这个特性叫做流动性。

惯性：物体对抗外力作用而维持其原有状态的性质。

黏性：指发生相对运动时流体内部呈现内摩擦力而阻止发生剪切变形的一种特性，是流体的固有属性。

内摩擦力或黏滞力：由于流体变形〔或不同层的相对运动〕，而引起的流体内质点间的反向作用力。

F ：内摩擦力；=du F A dyμ±。

τ：单位面积上的内摩擦力或切应力〔N/m ²〕；==F du A dyτμ±。

A ：流体的接触面积〔m ²〕。

μ：与流体性质有关的比例系数，称为动力黏性系数，或称动力黏度。

du dy：速度梯度，即速度在垂直于该方向上的变化率〔1s -〕。

黏度：分为动力黏度、运动黏度和相对粘度。

恩氏黏度：试验液体在*一温度下，在自重作用下从直径2.8mm 的测定管中流出200cm ³所需的时间T1与在20℃时流出一样体积蒸馏水所需时间T2之比。

1t 2T E T =。

牛顿流体：服从牛顿内摩擦定律的流体〔水、大局部轻油、气体等〕温度、压力对黏性系数的影响？温度升高时液体的黏度降低，流动性增加；气体则相反，温度升高时，它的黏度增加。

这是因为液体的黏度主要是由分子间的内聚力造成的。

压力不是特别高时，压力对动力黏度的影响很小，并且与压力的变化根本是线性关系，当压力急剧升高，黏性就急剧增加。

对于可压缩流体来说，运动黏度与压力是密切相关的。