化工笔记——粘度,流体流动(层流,湍流),阻力损失

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1、一、粘度（黏度）粘度的定义不同流体的流动性能不同，是因为流体内部质点间做相对运动时存在不同的内摩擦力。质点：有质量，无体积和形状的点。用来代替物体的有质量的点，理想模型，实际不存在。粘性：表示流体流动时产生内摩擦力的特性。实际流体都具有粘性，差别很大。如空气和水，粘性较小；甘油粘性较大。一、粘度（黏度）粘度的定义粘性是流动性的反面，粘性越大，流动性越小。流体产生阻力的根源：由于流体具有粘性，流动时流体克服内摩擦力做功，将流体的一部分机械能转变为热能而损耗。一、粘度（黏度）粘度的定义粘度是反映流体粘性大小的物理量。同样流动情况下，流体的粘度越大，流体流动时产生的

2、内摩擦力越大。粘度是流体的物性之一，由实验测定。与流体种类、温度、压力有关。液体粘度随温度升高而降低，压力忽略。气体粘度随温度升高而增大，极高或极低压力时考虑其影响。一、粘度（黏度）粘度的单位国际单位制下，粘度单位为μ=Pa.s物理单位制用cP（厘泊）1cP=10-3Pa.s运动粘度：流体的粘性还可以用粘度μ与密度ρ的比值表示，称为运动粘度，以符号ν表示。ν=μ/ρ单位为m2/s。运动粘度也是流体的物理性质。一、粘度（黏度）粘度单位换算1厘泊(1cP)=1毫帕斯卡.秒(1mPa.s)100厘泊(100cP)=1泊(1P)1000毫帕斯卡.秒(1000mPa.s

3、)=1帕斯卡.秒(1Pa.s)1000微帕斯卡.秒（1000μPa.s）=1毫帕斯卡.秒(1mPa.s)一、粘度（黏度）粘度的作用粘度对各种润滑油、质量鉴别和确定用途，及各种燃料用油的燃烧性能及用度等有决定意义。一、粘度（黏度）粘度举例在同样馏出温度下，以烷烃为主要组份的石油产品粘度低，而粘温性较好，即粘度指数较高，也就是粘度随温度变化而改变的幅度较小；含环烷烃（或芳烃）组份较多的油品粘度较高，即粘温性较差；含胶质和芳烃较多油品粘度最高，粘温性最差，即粘度指数最低。重质燃料油粘度大，经预热使运动粘度达到18~20mm2/s（40℃），有利于喷油嘴均匀喷油。二、

4、流体流动的现象两种流型——层流与湍流1、层流（或滞流）流体质点仅沿着与管轴平行的方向作直线运动，质点无径向脉动，质点之间互不混合；二、流体流动的现象两种流型——层流与湍流2、湍流（或紊流）流体质点除了沿管轴方向向前流动外，还有径向脉动，各质点的速度在大小和方向上都随时变化，质点互相碰撞和混合在自然间中，我们常遇到流体作湍流，如江河急流、空气流动、烟囱排烟等都是湍流二、流体流动的现象两种流型——层流与湍流2、湍流二、流体流动的现象流型判据——雷诺准数流体的流动类型可用雷诺数Re判断Re=duρ/μ或Re=dG/μ式中：d——管内径，m；u——管内流体平均流速，m

5、/s；ρ——管内流体密度，kg/m3；μ——管内流体黏度，Pa.s；G——质量流速，kg/m2.s二、流体流动的现象流型判据——雷诺准数雷诺准数Re是一个无因次的数群。大量的实验结果表明，流体在直管内流动时：当Re≤2000时，流动为层流，此区称为层流区；当Re≥4000时，一般出现湍流，此区称为湍流区；当2000

6、现湍流。二、流体流动的现象流型判据——雷诺准数雷诺准数的物理意义雷诺准数Re反映了流体流动中惯性力与粘性力的比值关系，标志流体流动的湍动程度。由此可见，其值越大，流体的湍动越剧烈，内摩擦力也愈大。二、流体流动的现象流型判据——雷诺准数习题1，20℃水以15m3/h的流量流过φ60mm×3.5mm的钢管，试判断水的流型。二、流体流动的现象流型判据——雷诺准数习题1，解：从附表查得20℃水的密度为998.2kg/m3,粘度为1.005×10-3Pa.s管内径d=(60-2×3.5)mm=53mm水流速u=V秒/(πd2)/4=(15/3600)/(0.785×0.

7、0532)m/s=1.89m/s雷诺数Re=duρ/μ=(0.053×998.2×1.89)/（1.005×10-3）=9.95×104＞4000所以水在管路流动为湍流。二、流体流动的现象流型判据——雷诺准数习题2，常压、100℃的空气在φ108mm×4mm的钢管中流动。已知空气的质量流量为330kg/h，试判断空气的流动类型。习题3，25℃水在φ60mm×3mm的管道中流动，流量为20m3/h，试判断流型。习题4，运动粘度为3.2×10-5m2/s的有机液体在φ76mm×3.5mm的管内流动，是确定保持管内为层流流动的最大流量。二、流体流动的现象阻力损失1、

8、直管阻力：流体流经一定管径的直管时，由