化工原理ch1-5流體流動(dòng)阻力講述

1、2021-7-30 第第第第第第 1 1 1 1 1 1 章章章章章章 流體流動(dòng)與輸送流體流動(dòng)與輸送流體流動(dòng)與輸送流體流動(dòng)與輸送流體流動(dòng)與輸送流體流動(dòng)與輸送 機(jī)械機(jī)械機(jī)械機(jī)械機(jī)械機(jī)械 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 流體流動(dòng)阻力流體流動(dòng)阻力流體流動(dòng)阻力流體流動(dòng)阻力流體流動(dòng)阻力流體流動(dòng)阻力 1.5.1 1.5.1 直管阻力直管阻力 1.5.2 1.5.2 局部阻力局部阻力 1.5.3 1.5.3 管路中的總阻力管路中的總阻力 2021-7-30 流動(dòng)阻力流動(dòng)阻力產(chǎn)生的根源產(chǎn)生的根源 流體具有粘性，流體具有粘性，流動(dòng)時(shí)存在內(nèi)部摩擦力流動(dòng)時(shí)存在內(nèi)部摩擦力. . 流動(dòng)阻力流動(dòng)阻力產(chǎn)生的

2、條件產(chǎn)生的條件 固定的管壁或其他形狀的固體壁面固定的管壁或其他形狀的固體壁面 管路中的阻力管路中的阻力 直管阻力：直管阻力： 局部阻力：局部阻力： 流體流經(jīng)一定管徑的直管時(shí)由流體流經(jīng)一定管徑的直管時(shí)由 于流體的內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的阻力于流體的內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的阻力 流體流經(jīng)管路中的管件、閥門(mén)流體流經(jīng)管路中的管件、閥門(mén) 及管截面的突然擴(kuò)大及縮小等及管截面的突然擴(kuò)大及縮小等 局部地方所引起的阻力。局部地方所引起的阻力。 f W f W f W 2021-7-30 : f W 單位質(zhì)量流體流動(dòng)時(shí)所損失的機(jī)械能，單位質(zhì)量流體流動(dòng)時(shí)所損失的機(jī)械能，J/kgJ/kg。 f h ：?jiǎn)挝恢亓苛黧w流動(dòng)時(shí)所損失的機(jī)械能單位

3、重量流體流動(dòng)時(shí)所損失的機(jī)械能 ，mm。 : f W單位體積的流體流動(dòng)時(shí)所損失的機(jī)械能單位體積的流體流動(dòng)時(shí)所損失的機(jī)械能 ，Pa Pa 。 注意注意： f P 與柏努利方程式中兩截面間的壓強(qiáng)差與柏努利方程式中兩截面間的壓強(qiáng)差 P的區(qū)別的區(qū)別 2 2 ef uP g ZWW 2 21 2 ef u PPPWg ZW 是流動(dòng)阻力引起的壓強(qiáng)降。是流動(dòng)阻力引起的壓強(qiáng)降。)( f P )( f P以以 表示，表示， 2021-7-30 表示的不是增量，而表示的不是增量，而P P中的中的表示表示增量；增量； 2 2、一般情況下，、一般情況下，P P與與P Pf f在在數(shù)值上不相等；數(shù)值上不相等； 注意：注意

4、： 3 3、只有當(dāng)流體在一段既無(wú)外功加入、直徑又相同的水平管、只有當(dāng)流體在一段既無(wú)外功加入、直徑又相同的水平管 內(nèi)流動(dòng)時(shí)，內(nèi)流動(dòng)時(shí)， P P與壓強(qiáng)降與壓強(qiáng)降P Pf f在絕對(duì)數(shù)值上才相等。在絕對(duì)數(shù)值上才相等。 只是一個(gè)只是一個(gè)符號(hào)符號(hào) ； f P 并不是兩截面間的壓強(qiáng)差并不是兩截面間的壓強(qiáng)差 ，P 1.1. f P 2021-7-30 1.5.1 1.5.1 1.5.1 1.5.1 1.5.1 1.5.1 流體在直管中的流動(dòng)阻力流體在直管中的流動(dòng)阻力流體在直管中的流動(dòng)阻力流體在直管中的流動(dòng)阻力流體在直管中的流動(dòng)阻力流體在直管中的流動(dòng)阻力 阻力的表現(xiàn)形式阻力的表現(xiàn)形式

5、 22 1122 12 22 f upup gZgZW 21 uu 12f PPW0 21 ZZ 2021-7-30 0 21 FPP 0 44 2 2 2 1 dldpdp 垂直作用于截面垂直作用于截面1-11-1上的壓力上的壓力 ： 111 ApP 垂直作用于截面垂直作用于截面2-22-2上的壓力上的壓力 ： 222 ApP 平行作用于流體表面上的摩擦力為平行作用于流體表面上的摩擦力為 ： FA 2 1 4 dp 2 2 4 dp dl 直管阻力的通式直管阻力的通式 2021-7-30 4 f l W d 圓形直管內(nèi)能量損失與摩擦應(yīng)力關(guān)系式圓形直管內(nèi)能量損失

6、與摩擦應(yīng)力關(guān)系式 4 f l W d 與與 12f PPW 比較，得：比較，得： dldpp 2 21 4 d l pp 4 21 2021-7-30 2 2 ff lu PW d 圓形直管阻力所引起能量損失的通式圓形直管阻力所引起能量損失的通式 稱稱 為為范寧公式。范寧公式。（ 對(duì)于滯流或湍流都適用）對(duì)于滯流或湍流都適用） 2 2 f lu W d )/(Re,df 為無(wú)因次的系數(shù)，稱為為無(wú)因次的系數(shù)，稱為摩擦因數(shù)摩擦因數(shù) 4 f l W d 2 2 42 2 f lu W ud 2 8 u 令 2021-7-30 3 3）管壁粗糙度對(duì)摩擦系數(shù)的影響）管壁粗糙度對(duì)摩擦系數(shù)的影響 化工管路化工

7、管路 光滑管光滑管 粗糙管粗糙管 玻璃管、黃銅管、塑料管玻璃管、黃銅管、塑料管 鋼管、鑄鐵管鋼管、鑄鐵管 管壁粗糙度管壁粗糙度 絕對(duì)粗糙度絕對(duì)粗糙度 相對(duì)粗糙度相對(duì)粗糙度 壁面凸出部分的平均高度，壁面凸出部分的平均高度， 以以 表示表示 。 絕對(duì)粗糙度與管道直徑的比值絕對(duì)粗糙度與管道直徑的比值 即即 /d /d 。 2021-7-30 2021-7-30 層流時(shí)的摩擦損失層流時(shí)的摩擦損失 2 max 4 R l P u 2 d R uu2 max 2 ) 2 ( 4 2 d l P u l Pd u f 32 2 2 /32dluPf 哈根哈根- -泊謖葉公式泊

8、謖葉公式 與范寧公式與范寧公式 2 2 u d l Pf 對(duì)比，得：對(duì)比，得： du 64 du 64 Re/64 滯流流動(dòng)時(shí)滯流流動(dòng)時(shí) 與與ReRe的關(guān)系的關(guān)系 2021-7-30 湍流時(shí)的摩擦系數(shù)湍流時(shí)的摩擦系數(shù) 2 2 u d l Pf 求求 P Pf f 2 8 u dy du )( 實(shí)驗(yàn)研究建立經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式的方法實(shí)驗(yàn)研究建立經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式的方法 (1) 量綱分析法量綱分析法 2021-7-30 基本步驟：基本步驟： 1)1) 通過(guò)初步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和較系統(tǒng)的分析，找出影響過(guò)程通過(guò)初步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和較系統(tǒng)的分析，找出影響過(guò)程 的主要因素，也就是找出的主要因素，也就是

9、找出影響過(guò)程的各種變量。影響過(guò)程的各種變量。 2)2) 利用因次分析，將過(guò)程的影響因素利用因次分析，將過(guò)程的影響因素組合成幾個(gè)無(wú)因次組合成幾個(gè)無(wú)因次 數(shù)群，數(shù)群，以期減少實(shí)驗(yàn)工作中需要變化的變量數(shù)目。以期減少實(shí)驗(yàn)工作中需要變化的變量數(shù)目。 3)3) 建立過(guò)程的無(wú)因次數(shù)群，建立過(guò)程的無(wú)因次數(shù)群，一般常采用冪函數(shù)形式，通一般常采用冪函數(shù)形式，通 過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，回歸求取關(guān)聯(lián)式中的待定系數(shù)。過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，回歸求取關(guān)聯(lián)式中的待定系數(shù)。 2021-7-30 因次分析法因次分析法 特點(diǎn)：特點(diǎn)：通過(guò)因次分析法得到數(shù)目較少的無(wú)因次變量，按無(wú)通過(guò)因次分析法得到數(shù)目較少的無(wú)因次變量，按無(wú) 因次變量組織實(shí)驗(yàn)，從而大大減少

10、了實(shí)驗(yàn)次數(shù)，使實(shí)因次變量組織實(shí)驗(yàn)，從而大大減少了實(shí)驗(yàn)次數(shù)，使實(shí) 驗(yàn)簡(jiǎn)便易行。驗(yàn)簡(jiǎn)便易行。 依據(jù)：依據(jù)：因次一致性原則和白金漢因次一致性原則和白金漢( (BuckinghanBuckinghan) )所提出的所提出的 定理。定理。 因次一致原則因次一致原則 ：凡是根據(jù)基本的物理規(guī)律導(dǎo)出的物理量凡是根據(jù)基本的物理規(guī)律導(dǎo)出的物理量 方程式中各項(xiàng)的因次必然相同，也就是說(shuō)，物理方程式中各項(xiàng)的因次必然相同，也就是說(shuō)，物理 量方程式量方程式左邊的因次應(yīng)與右邊的因次相同。左邊的因次應(yīng)與右邊的因次相同。 2021-7-30 定理：定理：設(shè)影響某一物理現(xiàn)象的獨(dú)立變量為設(shè)影響某一物理現(xiàn)象的獨(dú)立變量為n個(gè)，這些變量個(gè)

11、，這些變量 的基本量綱為的基本量綱為m個(gè)，則該物理現(xiàn)象可以用個(gè)，則該物理現(xiàn)象可以用 N=（n -m ）個(gè)）個(gè) 獨(dú)立的無(wú)量綱的準(zhǔn)數(shù)表示獨(dú)立的無(wú)量綱的準(zhǔn)數(shù)表示 湍流摩擦系數(shù)的無(wú)因次數(shù)群：湍流摩擦系數(shù)的無(wú)因次數(shù)群： 湍流時(shí)影響阻力損失的主要因素有：湍流時(shí)影響阻力損失的主要因素有： 管徑管徑 d d 管長(zhǎng)管長(zhǎng) l l 平均速度平均速度 u u 流體密度流體密度 粘度粘度 管壁粗糙度管壁粗糙度 ( , , , , , ) f pfu d l 用冪函數(shù)表示為：用冪函數(shù)表示為： . (1) a bcdef f pk d l u 2021-7-30 以基本因次以基本因次質(zhì)量（質(zhì)量（MM）、）、長(zhǎng)度長(zhǎng)度( (L

12、 L) )、 時(shí)間時(shí)間( (t t) ) 表示各物理量：表示各物理量： 12 pML T Lld 1 uLT 3 ML 11 ML T L 代入（代入（1 1）式，得：）式，得： 121311 cde abf ML tK LLLTMLML TL 3 12 d ea b cd efc e ML tK MLT 2021-7-30 1de 31abcdef 2ce 以以b b，e e，f f表示表示a a，c c，d d，則有：則有： abef 2ce 1de 21b e f beeef f pkdl u 代入代入（1 1）式）式，得：，得： 2021-7-30 2 epbf lduf K dd u

13、 整理，得：整理，得： 因此：因此： d du d l u p f , 2 式中：式中： 數(shù)群（數(shù)群（4 4）= =變量（變量（7 7）- - 基本因次（基本因次（3 3） ：dl /管子的長(zhǎng)徑比；管子的長(zhǎng)徑比； ： du 雷諾數(shù)雷諾數(shù)ReRe； ： 2 u Pf 歐拉準(zhǔn)數(shù)，以歐拉準(zhǔn)數(shù)，以EuEu表示表示 。 2021-7-30 直管內(nèi)湍流流動(dòng)的阻力損失直管內(nèi)湍流流動(dòng)的阻力損失 湍流流動(dòng)湍流流動(dòng)，取，取l/dl/d的指數(shù)的指數(shù)b b=1=1 。 g f f d du d l K u P 2 2 2 u d l p f d Re, 2021-7-30 摩擦因素圖摩擦因素圖 a)a)層流區(qū)：層流區(qū)

14、：( (Re2000)Re2000)， 與與 無(wú)關(guān)，與無(wú)關(guān)，與ReRe為直線關(guān)系，即：為直線關(guān)系，即： , ,即即 與與u u的一次方成正比。的一次方成正比。 b)b)過(guò)渡區(qū)過(guò)渡區(qū): : ( (20002000ReRe4000)4000) 在此區(qū)內(nèi)，流體的流型可能是層流，也可能是湍流，視外界在此區(qū)內(nèi)，流體的流型可能是層流，也可能是湍流，視外界 的條件而定，在管路計(jì)算時(shí)，為安全起見(jiàn)，對(duì)流動(dòng)阻力的計(jì)的條件而定，在管路計(jì)算時(shí)，為安全起見(jiàn)，對(duì)流動(dòng)阻力的計(jì) 算一般將湍流時(shí)的算一般將湍流時(shí)的 曲線延伸查取的曲線延伸查取的 數(shù)值。數(shù)值。 d Re 64 f Wu f W e R 2021-7-30 c) c

15、)湍流區(qū)湍流區(qū) Re4000Re4000及虛線以下和光滑管及虛線以下和光滑管 曲線以上的區(qū)域。曲線以上的區(qū)域。 這個(gè)區(qū)域內(nèi)，管內(nèi)流型為湍流，因這個(gè)區(qū)域內(nèi)，管內(nèi)流型為湍流，因 。由圖中。由圖中 曲線分析可知，當(dāng)曲線分析可知，當(dāng) 一定時(shí)，一定時(shí)，ReRe，；當(dāng)；當(dāng)ReRe一定時(shí)，一定時(shí)， ， 。 湍流光滑管區(qū)湍流光滑管區(qū)( (經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式) ) Re4000 Re4000時(shí)的最下面一條時(shí)的最下面一條 曲線。這是管內(nèi)流型為曲線。這是管內(nèi)流型為 湍流。由于光滑管表面凸起的高度很小，湍流。由于光滑管表面凸起的高度很小， ，因此，因此 與與 無(wú)關(guān)，而僅與無(wú)關(guān)，而僅與ReRe有關(guān)。當(dāng)有關(guān)。當(dāng) 時(shí)，時(shí)，

16、。 e R ( e,)R d d d e R 0 d 5 1015000eR 25. 0 e 3164. 0 R 2021-7-30 d)d)完全湍流區(qū)完全湍流區(qū)阻力平方區(qū)阻力平方區(qū) 圖中虛線以上的區(qū)域。此區(qū)域內(nèi)圖中虛線以上的區(qū)域。此區(qū)域內(nèi) 曲線近似為水平曲線近似為水平 線，即線，即 與與ReRe無(wú)關(guān)，只與無(wú)關(guān)，只與 有關(guān)，有關(guān)， 。這是由于。這是由于 增加至這一區(qū)域，層流底層厚度增加至這一區(qū)域，層流底層厚度 ，凸出的部分都，凸出的部分都 伸到湍流主體中，質(zhì)點(diǎn)的碰伸到湍流主體中，質(zhì)點(diǎn)的碰 撞更加劇烈，時(shí)流體中的粘撞更加劇烈，時(shí)流體中的粘 性力已不起作用。故包括性力已不起作用。故包括 的的ReR

17、e不再影響不再影響 的大小。的大小。 此時(shí)壓力降此時(shí)壓力降( (阻力損失阻力損失) )完全由慣性力造成的。我們把它完全由慣性力造成的。我們把它 稱為完全湍流區(qū)。對(duì)于一定的管道，稱為完全湍流區(qū)。對(duì)于一定的管道， 為定值，為定值， 常常 數(shù)，由范寧公式數(shù)，由范寧公式 。所以完全湍流區(qū)又稱。所以完全湍流區(qū)又稱 阻力平方區(qū)。由圖可知，阻力平方區(qū)。由圖可知， ，達(dá)到阻力平方區(qū)的，達(dá)到阻力平方區(qū)的ReRe e R d d b d 2 2 2 u u d l p f d 2021-7-30 摩擦因素圖摩擦因素圖 2021-7-30 非圓形管內(nèi)的摩擦損失非圓形管內(nèi)的摩擦損失 對(duì)

18、于圓形管道，流體流徑的管道截面為對(duì)于圓形管道，流體流徑的管道截面為: : 流體潤(rùn)濕的周邊長(zhǎng)度為流體潤(rùn)濕的周邊長(zhǎng)度為: : dd 2 4 d 4de 流道截面積 潤(rùn)濕周邊 2021-7-30 對(duì)于長(zhǎng)寬分別為對(duì)于長(zhǎng)寬分別為a a與與b b的矩形管道：的矩形管道： 對(duì)于一外徑為對(duì)于一外徑為d d1 1的內(nèi)管和一內(nèi)徑為的內(nèi)管和一內(nèi)徑為d d2 2的外管構(gòu)成的環(huán)形通道的外管構(gòu)成的環(huán)形通道 )(2 4 ba ab de ba ab 2 )( ) 44 (4 21 2 1 2 2 dd dd de 12 dd 2021-7-30 化工管路中的管件種類繁多，常見(jiàn)的管件如圖化工管路中的管件種類繁多，常見(jiàn)的管件如

19、圖1-1-4343 所示。流體流過(guò)各種管件都會(huì)產(chǎn)生阻力損失所示。流體流過(guò)各種管件都會(huì)產(chǎn)生阻力損失, ,和直管和直管 阻力的沿程均勻分布不同，這種阻力損失是由管件內(nèi)阻力的沿程均勻分布不同，這種阻力損失是由管件內(nèi) 的流道多變所造成，因而稱為局部阻力損失。的流道多變所造成，因而稱為局部阻力損失。 局部阻力損失是由于流道的急劇變化使流動(dòng)邊界層分局部阻力損失是由于流道的急劇變化使流動(dòng)邊界層分 離，所產(chǎn)生的大量漩渦，使流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)受到干擾，離，所產(chǎn)生的大量漩渦，使流體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)受到干擾， 因此即使流體在直管內(nèi)是層流流動(dòng)，但當(dāng)它通過(guò)管件因此即使流體在直管內(nèi)是層流流動(dòng)，但當(dāng)它通過(guò)管件 或閥門(mén)時(shí)也是很容易變成湍流

20、?；蜷y門(mén)時(shí)也是很容易變成湍流。 1.5.2 1.5.2 局部阻力損失局部阻力損失 2021-7-30 工程上的管路輸送系統(tǒng)主要由兩種部件組成：一是等徑直工程上的管路輸送系統(tǒng)主要由兩種部件組成：一是等徑直 管，二是彎頭、三通、閥門(mén)等等各種管件和閥件。管，二是彎頭、三通、閥門(mén)等等各種管件和閥件。 管件與閥門(mén)管件與閥門(mén) 2021-7-30 2021-7-30 蝶閥蝶閥 2021-7-30 局部阻力的計(jì)算局部阻力的計(jì)算 (1)(1)當(dāng)量長(zhǎng)度法當(dāng)量長(zhǎng)度法 把流體流過(guò)某一管件或閥門(mén)的局部阻力折算成相當(dāng)于流把流體流過(guò)某一管件或閥門(mén)的局部阻力折算

21、成相當(dāng)于流 過(guò)一段與它直徑相同，長(zhǎng)度為過(guò)一段與它直徑相同，長(zhǎng)度為l le e的直管阻力。所折算的直管的直管阻力。所折算的直管 長(zhǎng)度稱為該管件或閥門(mén)的當(dāng)量長(zhǎng)度，以長(zhǎng)度稱為該管件或閥門(mén)的當(dāng)量長(zhǎng)度，以l le e表示，單位為表示，單位為mm。 2 2 e f lu W d l le e為管件的當(dāng)量長(zhǎng)度。為管件的當(dāng)量長(zhǎng)度。 管件與閥門(mén)的當(dāng)量長(zhǎng)度由試驗(yàn)測(cè)定，湍流時(shí)，可查共線圖。管件與閥門(mén)的當(dāng)量長(zhǎng)度由試驗(yàn)測(cè)定，湍流時(shí)，可查共線圖。 2021-7-30 (2)(2)阻力系數(shù)法阻力系數(shù)法 近似地將克服局部阻力引起的能量損失表示成動(dòng)能的近似地將克服局部阻力引起的能量損失表示成動(dòng)能的 一個(gè)倍數(shù)。這個(gè)倍數(shù)稱為局部阻

22、力系數(shù)，用符號(hào)一個(gè)倍數(shù)。這個(gè)倍數(shù)稱為局部阻力系數(shù)，用符號(hào) 表示，表示， 即即 2 2 f u W 為阻力系數(shù)為阻力系數(shù) ，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定 。 2021-7-30 注意注意 (1)(1)以上兩種方法均為近似估算方法，而且兩種計(jì)算方法所得結(jié)果以上兩種方法均為近似估算方法，而且兩種計(jì)算方法所得結(jié)果 不會(huì)完全一致。但從工程角度看，兩種方法均可。不會(huì)完全一致。但從工程角度看，兩種方法均可。 (2) (2)在管路系統(tǒng)中，直管摩擦損失與局部摩擦損失之和等于總摩擦在管路系統(tǒng)中，直管摩擦損失與局部摩擦損失之和等于總摩擦 損失，對(duì)等徑管，則損失，對(duì)等徑管，則 顯然，采用當(dāng)量長(zhǎng)度法便于將直管摩擦損失與局部摩

23、擦損失合顯然，采用當(dāng)量長(zhǎng)度法便于將直管摩擦損失與局部摩擦損失合 起來(lái)計(jì)算。起來(lái)計(jì)算。 (3)(3)長(zhǎng)距離輸送時(shí)以直管摩擦損失為主，短程輸送時(shí)則以局部摩擦長(zhǎng)距離輸送時(shí)以直管摩擦損失為主，短程輸送時(shí)則以局部摩擦 損失為主。損失為主。 22 22 e f llluu W dd 2021-7-30 突然擴(kuò)大突然擴(kuò)大: : 流體流過(guò)如圖所示的突然擴(kuò)大管道時(shí)，由于流股離開(kāi)壁流體流過(guò)如圖所示的突然擴(kuò)大管道時(shí)，由于流股離開(kāi)壁 面成一射流注入了擴(kuò)大的截面中，然后才擴(kuò)張道充滿整個(gè)面成一射流注入了擴(kuò)大的截面中，然后才擴(kuò)張道充滿整個(gè) 截面。由于流道突然擴(kuò)大，下游壓強(qiáng)上升，流體在逆壓強(qiáng)截面。由于流道突然擴(kuò)大，下游壓強(qiáng)上

24、升，流體在逆壓強(qiáng) 梯度下流動(dòng)，射流與壁面間出現(xiàn)邊界層分離，產(chǎn)生漩渦，梯度下流動(dòng)，射流與壁面間出現(xiàn)邊界層分離，產(chǎn)生漩渦， 因此有能量損失。因此有能量損失。 u u：取小管的流速；取小管的流速； 可根據(jù)小管與大管的截面積之比查圖可根據(jù)小管與大管的截面積之比查圖 2 1 2 (1) A A 2021-7-30 突然縮小突然縮小 : : 突然縮小時(shí)，流體在順壓強(qiáng)梯度下流動(dòng)，不致于發(fā)生邊突然縮小時(shí)，流體在順壓強(qiáng)梯度下流動(dòng)，不致于發(fā)生邊 界層脫離現(xiàn)象，因此在收縮部分不會(huì)發(fā)生明顯的阻力損失。界層脫離現(xiàn)象，因此在收縮部分不會(huì)發(fā)生明顯的阻力損失。 但流體有慣性，流道將繼續(xù)收縮至但流體有慣性，流道將繼續(xù)收縮至O-

25、OO-O面后又?jǐn)U大。這時(shí)面后又?jǐn)U大。這時(shí) ，流體在逆壓強(qiáng)梯度下流動(dòng)，也就產(chǎn)生了邊界層分離和漩渦，流體在逆壓強(qiáng)梯度下流動(dòng)，也就產(chǎn)生了邊界層分離和漩渦 。因此也就產(chǎn)生了機(jī)械能損失，由此可見(jiàn)，突然縮小造成的。因此也就產(chǎn)生了機(jī)械能損失，由此可見(jiàn)，突然縮小造成的 阻力主要還在于突然擴(kuò)大。阻力主要還在于突然擴(kuò)大。 2 1 0.5(1) A A 2021-7-30 OA2 A1A2 A0A1 2021-7-30 0 2 1 A A 管出口管出口: :1 e 管出口和管入口管出口和管入口 管出口相當(dāng)于管出口相當(dāng)于突然擴(kuò)大突然擴(kuò)大 流體自容器進(jìn)入管內(nèi)，相當(dāng)于流體自容器進(jìn)入管內(nèi)，相當(dāng)于突然縮小突然縮小 A A2

26、2/A/A1 100 管進(jìn)口管進(jìn)口阻力系數(shù)阻力系數(shù)，cc=0.5=0.5。 管件與閥門(mén)管件與閥門(mén) 不同管件與閥門(mén)的局部阻力系數(shù)可從手冊(cè)中查取。不同管件與閥門(mén)的局部阻力系數(shù)可從手冊(cè)中查取。 2021-7-30 1.5.3 1.5.3 流體在管路中的總阻力流體在管路中的總阻力 管路系統(tǒng)中總阻力管路系統(tǒng)中總阻力 = = 直管阻力直管阻力 + + 局部阻力局部阻力 對(duì)直徑相同的管段：對(duì)直徑相同的管段： 2 2 fff lu WWW d 2 )( 2 u d ll e 2021-7-30 例：例： 用泵把用泵把2020的苯從地下儲(chǔ)罐送到高位槽，流量為的苯從地下儲(chǔ)罐送到高位槽，流量為300 300 L/m

27、inL/min。高位槽液面比儲(chǔ)罐液面高高位槽液面比儲(chǔ)罐液面高1010mm。泵吸入管路用泵吸入管路用 89894 4mmmm的無(wú)縫鋼管，直管長(zhǎng)為的無(wú)縫鋼管，直管長(zhǎng)為1515mm，管路上裝有一管路上裝有一 個(gè)底閥（可粗略的按旋啟式止回閥全開(kāi)時(shí)計(jì)）、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)個(gè)底閥（可粗略的按旋啟式止回閥全開(kāi)時(shí)計(jì)）、一個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 彎頭；泵排出管用彎頭；泵排出管用57573.53.5mmmm的無(wú)縫鋼管，直管長(zhǎng)度的無(wú)縫鋼管，直管長(zhǎng)度 為為5050mm，管路上裝有一個(gè)管路上裝有一個(gè)全開(kāi)的閘閥全開(kāi)的閘閥、一個(gè)、一個(gè)全開(kāi)的截止閥全開(kāi)的截止閥 和和三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭。儲(chǔ)罐及高位槽液面上方均為大氣壓。設(shè)。儲(chǔ)罐及高位槽液面上方均為

28、大氣壓。設(shè) 儲(chǔ)罐液面維持恒定。儲(chǔ)罐液面維持恒定。試求泵的軸功率試求泵的軸功率。設(shè)泵的效率為。設(shè)泵的效率為70%70% 。 2021-7-30 分析：分析： 求泵的軸功率求泵的軸功率 柏努利方程柏努利方程 Z、u、P已知已知 求求Wf 管徑不同管徑不同 吸入管路吸入管路 排出管路排出管路 f f W W 范寧公式范寧公式 l、d已知已知 求求求求Re、/d 摩擦因數(shù)圖摩擦因數(shù)圖 當(dāng)量長(zhǎng)度當(dāng)量長(zhǎng)度 阻力系數(shù)阻力系數(shù) 查圖查圖 2021-7-30 解：解：取儲(chǔ)罐液面為上游截面取儲(chǔ)罐液面為上游截面1-11-1，高位槽液面為下游截面，高位槽液面為下游截面2-22-2 ，并以截面，并以截面1-11-1為基

29、準(zhǔn)水平面。在兩截面間列柏努利方程式。為基準(zhǔn)水平面。在兩截面間列柏努利方程式。 22 1122 12 22 ef upup gZWgZW 式中： mZ10 Z0 21 表）(0 21 pp 0 21 uu 9.81 10 ef WW98.1 f W （1 1）吸入管路上的能量損失）吸入管路上的能量損失, f Wa 2021-7-30 , fff WaWaWa 2 ) , ( 2 a c a ea a u d all 式中式中 mmmda081. 0814289 mla15 管件、閥門(mén)的當(dāng)量長(zhǎng)度為管件、閥門(mén)的當(dāng)量長(zhǎng)度為： 底閥底閥( (按旋轉(zhuǎn)式止回閥全開(kāi)時(shí)計(jì)）按旋轉(zhuǎn)式止回閥全開(kāi)時(shí)計(jì)） 6.3 6.3m; m; 標(biāo)準(zhǔn)彎頭標(biāo)準(zhǔn)彎頭 2.7 2.7mm male97 . 23 . 6, 進(jìn)口阻力系數(shù)進(jìn)口阻力系數(shù) cc=0.5=0.5 2021-7-30 2 081. 0 4 60