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速度分布

velocity profile

在给定时刻，空间某区域内由动量传递所引起的流体运动速度的大小和方向随空间位置的变化，通常是研究动量传递所需解决的主要问题之一。地球表面的风速、河流中的水速、流体通过化工设备时的流速，都呈现一定的分布。速度分布的数据可根据动量传递原理，由运动方程和连续性方程求解而得，亦可由实验测出。

表述方法 ①解析法：即将某瞬间的速度与位置的关系用函数表示,如圆管内定态层流流动,速度沿半径的分布为抛物线;湍流流动的速度分布为幂函数形式(见管流)。②图示法：用箭头表示速度的方向，线段长短表示速度的相对大小。如圆管层流和湍流时的速度分布，均可用图示法来表述(图1[ 圆管速度分布]

)。此法既适用于实验测得的速度数据，也可表述理论计算的结果。实际意义 ①根据速度分布可以计算剪应力(动量通量)和压力分布,从而得出流动阻力,以便决定流体输送所需的动力，选择适当的流体输送机械。②由速度分布可以分析设备中流体流动的状况。如分布曲线上的反方向速度，预示着可能出现循环流。又如速度曲线上最大和最小速度的差别过大，表明速度分布很不均匀(图2[设备进口处速度分布]

),将会影响某些化工过程的效率，必须采取适当措施使速度分布均匀。③速度分布是研究对流传热和对流传质的基础，由此可计算温度分布和浓度分布，进而计算传热分系数和传质分系数。流体均布 流体流量或流速在化工设备中的均匀分布或分配问题很重要。所谓流速均布，也就是使空间各点(或流动截面)的流速(或时间平均流速)一致的流体均布问题，大致可分为三类：①将总管中的流体均匀分配至各平行支管，如管壳式换热器、管式反应器中的流体均布;②管中流体经过管壁上的各小孔均匀流出;③设备横截面上的速度均匀分布。工程上实现流体均布，往往需要在设备内部装设分布器。最常见的分布器是分布管和分布板。在进口处装设分布器，可使流速明显地变为均匀(图3[均匀速度分布]