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在流边界层中,靠近壁面的一薄层流体,仍然维持层流流动,空气净化设备称为层流内层或层流底层。在层流内层外缘处,有一层流体既非层流也非完全湍流,称为缓冲层。而后流体经缓冲层过渡到完全微流,称为端流主体或湍流核心。由层流边界层开始转变为湍流边界层的距离称为临界距离,以:表示。工。与壁面前沿的形状壁面粗麓度流体性质以及流速的大小等因素有关。对于平板壁面上的流动,雷诺数的定义为,式中一由平板前沿算起的距离,:一主流区流体流速,。相应地,临界雷诺数定义为,需由实验确定。对于光滑的平板壁面,临界雷诺数的范围为。化工过程中经常遇到的是流体在管内的流动。管内流动同样也形成边界层。
当粘性流体以均匀速度流进水平圆管时,由于流体的粘性作用在管内壁面上形成边界层并逐渐加厚。在进口端的某一位置处,边界层在管汇合,以后便占据管的全部截面。据此空气净化设备可将管内的流动分为两个区域:一是边界层汇合以前的流动,称之为进口段流动:另一是边界层汇合以后的流动,称之为充分发展了的流动。圆管内边界层的形成与发展有两种情况:其一是较大,在进口附近区域首先形成层流边界层,然后逐渐过被到湍流边界图圆管内的流动边界层层,后在管汇合而形成充分发展的能流:其二是。较小,形成层流边界层后便在管汇合,而后达到充分发展的层流。与平板壁面上的瑞流边界层类似,在圆管内的湍流边界层和充分发展的洲流流动内,径向上也存在着层流内层缓冲层和湍流主体三个区域。在管内流动充分发展以后,流动的型态不再随改变,以定义的雷诺数已不再有意义。此时,雷诺数的定义为式中一圆管的直径,一主体流速。
前已述及,当时,管内流动维持层流。二边界层的空气净化设备厚度对于图的平板边界层面言,速度由壁面处的零值变化到边界层外缘处的,理论上需经过无限长的距离,但观察发现,速度变化较大的区域实际上仅集中在壁面附近薄的流体层内,一般在数量级的距离内,速度即可达到。因此边界层厚度定义为明平板上边界层的厚度可用下式计算,层流边界层湍流边界层由以上二式可知,在平板前沿处,:随着流动的向前,边界层逐渐增厚:流动的数越大,越小。例温度为的水以的流速流过一光滑的平板表面,试求算距平板前沿及处的边界层厚度。设,解:水的物性在处,层流边界层。为湍流边界层圆管内边界层的厚度,在进口段内与平板边界层的定义相同;在汇合之后,流动充分发展,边界层充满整个管的戴面,此时定义,为圆管的内半径。流动进口段即通常所说的管道或设备的端效应。
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本题附国的高位精液而维持恒定,管路中和两段的长度直径及相糙度均相同。某液体以一定流率流过管路,液体在流动过程中温度可视为不变。同:液体通过和两管段的枫失是否相等?此两管段的压力差是否相等?并写出它们的表达式。
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管擎的相箱度可取为,大气压为。求或风机的功率答:如本颗附图,贮槽内水位锥持不变。情的底部与内径为的钢质放水管相连,管路上装有一个阐阀,车间净化器距管路人口端处安有以水银为指示液的管压差计,其一臂与管道相连,另一臂通大气。
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测得水流过小孔的平均流速。与情内水而高度:的关系为,试求算放出水所需的时间设水的密度为又若槽中装满爆潮,其它条件不变放出煤油所需时间有何变化设煤油密度为?答:日日幽有一悦拌精,原盛有含量为质量分数,下同的水溶液。
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澍流瞬时流速可以用热线风速仪或激光测速仪测定,净化板而常规的速度测量仪表如毕托管只能测定时均流速。二湍流强度可以证明,湍流脉动速度的时均值为零,即。尽管如此,脉动速度的大小反陕了湍流的一些重要特性。
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首先介绍湍流的若干特点,端流与层流的差异以及端流的表征方法。然后探讨应用奈维斯托克斯方程求解斋流问题的途径,后介绍圆管内湍流的求解问题。应当指出,净化板由于湍流流动的复杂性,目前尚不能完全用理论的方法解决湍流问题。
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它对干流体流动以及传热传质过程的速率有着重要的影响。对于层流,其长度可采用下式估算式中,:为进口段长度,:为管道内径,空气净化设备为以管内平均流速和管内径表示的雷诺数。三边界层分离与形体曳力边界层的一个重要特点是,在某些情况下,会出现边界层与固体壁面相脱离的现象。
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在化工过程中,细粒子在流体中的重力沉降属典型的爬流。下面通过对不可压缩流体的运动方程作适当处理建立爬流时的运动方程。根据上述讨论可知,当:很低时,作为近似,可将运动方程中的各惯性力项略去。
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对于任何层流流动问题,原则上都可以通过求解上述方程获得流动的速度分布,压力分布,进而求得流动的阻力。但对于湍流,则需对上述方程作适当变换后求解。然而,即使是对于简单的层流流动,由于方程本身的非线性特点。
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