5流動損失管道計(jì)算課件

第五章流動損失和管道計(jì)算流動損失產(chǎn)生的原因、方式、大小研究流動損失目的和意義流動損失及管路計(jì)算第五章流動損失和管道計(jì)算流動損失產(chǎn)生的原因、方式、大小研14.1流動狀態(tài)和流動損失分類1、層流和紊流現(xiàn)象2、損失分析1）實(shí)驗(yàn)2）機(jī)理分析層流紊流層流損失：分子間吸引力和分子不規(guī)則運(yùn)動的動量交換，稱為粘性應(yīng)力或?qū)恿鲬?yīng)力。紊流損失：出上述阻力還包括大量小旋渦遷移、脈動動量交換產(chǎn)生的阻力，稱為紊流應(yīng)力。4.1流動狀態(tài)和流動損失分類1、層流和紊流現(xiàn)象2、損失分析23、雷諾數(shù)Re流動狀態(tài)不僅取決于速度，而是由管道尺寸、流體物性、速度共同決定，即：利用雷諾數(shù)可以判別流動狀態(tài)：Re＜Recr層流Re＞Recr′

紊流Recr＜

Re＜Recr′

可能層流也可能紊流Recr′＝13800

Recr＝2320Re＝2000物理意義：單位時間單位面積動量，慣性力速度梯度，粘性力Recr：紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鲗?yīng)的雷諾數(shù)Recr′：層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲗?yīng)的雷諾數(shù)3、雷諾數(shù)Re流動狀態(tài)不僅取決于速度，而是由管道尺寸、流體物3【例6-3】管道直徑d=100mm，輸送水的流量q=0.01m3/s，水的運(yùn)動黏度v=10-6m2/s，求水在管中的流動狀態(tài)？若輸送v=1.14×10-4m2/s的石油，保持前一種情況下的流速不變，流動又是什么狀態(tài)？【解】故水在管道中是紊流狀態(tài)故油在管中是層流狀態(tài)（1）（2）【例6-3】管道直徑d=100mm，輸送水的流量q=0.44.2流體在圓管中的層流流動入口段流動壁面滯止x=00＜x＜L邊界層增長x=L邊界層充滿管腔x＞L充分發(fā)展段2、入口段長度層流入口段L=(60~138)d(Re=1000~2300)湍流入口段L=(20~40)d(Re=104~106)一、圓管截面速度分布4.2流體在圓管中的層流流動入口段流動壁面滯止x=00＜x＜53.速度分布由定常流動，控制體外力平衡取圖示同軸圓柱形控制體，側(cè)面切應(yīng)力為τ,端面上取平均壓強(qiáng)p取半徑為r，長度為l的流段p2p1L3.速度分布由定常流動，控制體外力平衡取圖示同軸圓柱形控制體6由牛頓內(nèi)摩擦定律在軸線上(r=0),速度為最大值由壁面不滑移條件，r=r0,v=0可得圓管定常層流的速度分布式：r00yx0drr由牛頓內(nèi)摩擦定律在軸線上(r=0),速度為最大值由壁面不滑移7二、沿程損失單位重量流體的沿程損失稱為沿程水頭損失，以hf表示l—管道長度，m；d—管道內(nèi)徑，m；V—管道中有效截面上的平均流速，m/s稱為達(dá)西-威斯巴赫（Darcy-Weisbach）公式。二、沿程損失單位重量流體的沿程損失稱為沿程水頭損失，以hf8切應(yīng)力分布在管壁處代入沿程損失切應(yīng)力速度或摩察速度切應(yīng)力分布在管壁處代入沿程損失切應(yīng)力速度或摩察速度9例d=100mm,L=16km,油在油管中流動,油=915kg/m3,=1.8610-4m2/s,求每小時通過50t油所需要的功率例d=100mm,L=16km,油在10例輸送潤滑油的管子直徑8mm，管長15m，如圖所示。油的運(yùn)動黏度m2/s，流量12cm3/s，求油箱的水頭（不計(jì)局部損失）。

雷諾數(shù)為層流列截面1-1和2-2的伯努利方程例輸送潤滑油的管子直徑8mm，管長15m11認(rèn)為油箱面積足夠大，取認(rèn)為油箱面積足夠大，取12例設(shè)有1000m水平鋼管，直徑150mm，兩端壓強(qiáng)分別為1×106Pa和3.5×104Pa，油在油管中流動,油=920kg/m3,=410-4m2/s,求通過管道流量由伯努力方程：假設(shè)為層流流動，則速度為：校核雷諾數(shù)：例設(shè)有1000m水平鋼管，直徑150mm，兩端壓強(qiáng)分別134.3流體在圓管中湍流流動特性隨機(jī)性摻混性渦旋性時均法體均法表達(dá)法輸運(yùn)特性湍流結(jié)構(gòu)特性基本方程大尺度渦旋場小尺度隨機(jī)運(yùn)動雷諾方程包含雷諾應(yīng)力4.3流體在圓管中湍流流動特性隨機(jī)性摻混性渦旋性時均14一、紊流的脈動現(xiàn)象與時均化1、時均值將紊流速度轉(zhuǎn)化成了平均速度2、紊流度反映紊流的隨機(jī)性一、紊流的脈動現(xiàn)象與時均化1、時均值將紊流速度轉(zhuǎn)化成了平均速15二、壁面紊流流動結(jié)構(gòu)壁面紊流自由紊流壁面紊流粘性底層過渡層核心流二、壁面紊流流動結(jié)構(gòu)壁面紊流自由紊流壁面紊流粘性底層過渡層核161、水力光滑管2、水力粗糙管當(dāng)時，則管壁的粗糙凸出的高度完全被層流底層所掩蓋當(dāng)時，即管壁的粗糙凸出部分突出到紊流區(qū)中1、水力光滑管2、水力粗糙管當(dāng)時，則管壁的粗糙凸出的17三、普朗特混合長度理論目的：確定紊流應(yīng)力大小關(guān)鍵：如何確定脈動速度混合長度l：微團(tuán)y向脈動進(jìn)入另一層流體經(jīng)過不與其它流體相碰撞的距離假設(shè)1：假設(shè)2：三、普朗特混合長度理論目的：確定紊流應(yīng)力大小關(guān)鍵：如何確定脈185流動損失管道計(jì)算課件19（2）核心區(qū)三、紊流的速度分布（1）粘性底層由牛頓內(nèi)摩擦定律:由摩擦速度定義式：紊流速度分布式：普朗特混合長度理論l為混合長度，設(shè)l=ky，并假設(shè)與壁面切應(yīng)力近似相等即（2）核心區(qū)三、紊流的速度分布（1）粘性底層由牛頓內(nèi)摩擦定律20(3)過渡層粘性應(yīng)力與紊流應(yīng)力在數(shù)量級上相當(dāng)（4）各區(qū)如何劃分粘性底層過渡層交點(diǎn)y值即粘性底層厚度（5）工程應(yīng)用Re41042.31041.11051.11062.01063.2106n6.06.67.08.810.010.0(3)過渡層粘性應(yīng)力與紊流應(yīng)力在數(shù)量級上相當(dāng)（4）各區(qū)如何21四、紊流的沿程損失計(jì)算四、紊流的沿程損失計(jì)算224.4圓管流動沿程損失實(shí)驗(yàn)研究水力光滑粗糙過渡區(qū)水力粗糙湍流雷諾數(shù)Re相對粗糙度ε/d絕對粗糙度ε粗糙度流態(tài)層流商用管人工管達(dá)西摩擦因子達(dá)西公式適用各種管道粘性底層δ尼古拉茲圖等效粗糙度穆迪圖圓管流動沿程損失4.4圓管流動沿程損失實(shí)驗(yàn)研究水力光滑粗糙過渡區(qū)水力粗糙23lg(100)d/61302521201014504lg(Re)0.40.30.60.50.80.71.00.21.10.92.83.23.03.63.44.03.84.44.24.84.65.25.05.65.46.05.8IIIIIIVIV(Ⅰ)層流區(qū)尼古拉茲實(shí)驗(yàn)lg(100)d/61302521201014504lg24lg(100)d/61302521201014504lg(Re)0.40.30.60.50.80.71.00.21.10.92.83.23.03.63.44.03.84.44.24.84.65.25.05.65.46.05.8IIIIIIVIV(Ⅱ)流態(tài)過渡區(qū)(Ⅲ)紊流光滑區(qū)勃拉修斯公式卡門-尼古拉茲公式lg(100)d/61302521201014504lg25lg(100)d/61302521201014504lg(Re)0.40.30.60.50.80.71.00.21.10.92.83.23.03.63.44.03.84.44.24.84.65.25.05.65.46.05.8IIIIIIVIV(Ⅳ)紊流粗糙區(qū)(Ⅴ)紊流阻力平方區(qū)考爾布魯克公式lg(100)d/61302521201014504lg26穆迪圖紊流通用公式：穆迪圖紊流通用公式：27完全粗糙區(qū)穆迪圖湍流光滑區(qū)過渡區(qū)層流區(qū)粗糙過渡區(qū)普朗特—史里希廷公式布拉休斯公式羅斯線無規(guī)律馮·卡門公式等效粗糙度科爾布魯克公式C3.6圓管流動沿程損失完全粗糙區(qū)穆迪圖湍流光滑區(qū)過渡區(qū)層流區(qū)粗糙過渡區(qū)普朗特—布拉28C3.6圓管流動沿程損失水泥0.3～3.0鉚釘鋼0.9～9.0

材料(新)ε(mm)

木板0.18～0.9鑄鐵0.26鍍鋅鐵0.15瀝青鑄鐵0.12商用鋼和鍛鐵

0.046冷拔管0.0015

表C3.6.1商用管等效粗糙度C3.6圓管流動沿程損失水泥029【例6-1】輸送石油的管道長5000m，直徑250mm的舊無縫鋼管，通過的質(zhì)量流量100t/h，運(yùn)動黏度在冬季=1.09×10－4m2/s，夏季=0.36×10-4m2/s，若取密度885kg/m3，試求沿程水頭損失各為多少？【解】首先判別流動所處的區(qū)域【例6-1】輸送石油的管道長5000m，直徑30需進(jìn)一步判別夏季石油在管道中的流動狀態(tài)處于紊流哪個區(qū)域，查表6-1得舊無縫鋼管0.1959.6==99082>4444.4即4000<<99082，流動處于紊流光滑管區(qū)。沿程水頭損失冬季（m石油柱）由于夏季石油在管道中流動狀態(tài)處于紊流光滑管區(qū)，故沿程阻力系數(shù)用勃拉休斯公式計(jì)算，即

夏季（m石油柱）需進(jìn)一步判別夏季石油在管道中的流動狀態(tài)處于紊流哪個區(qū)31輸送空氣（t=20℃）的舊鋼管道，取管壁絕對粗糙度lmm，管道長400m，管徑250mm，管道兩端的靜壓強(qiáng)差為9806Pa，試求該管道通過的空氣流量為多少?【解】因?yàn)槭堑戎睆降墓艿?，管道兩端的靜壓強(qiáng)差就等于在該管道中的沿程損失。t=20℃的空氣，密度1.2kg/m3，運(yùn)動粘度管道的相對粗糙度，由莫迪圖試取0.027故

(m/s)輸送空氣（t=20℃）的舊鋼管道，取管壁絕對粗糙度lm32雷諾數(shù)根據(jù)和，由莫迪圖查得0.027，正好與試取的值相符合。若兩者不相符合，則應(yīng)將查得的值代入上式，按上述步驟進(jìn)行重復(fù)計(jì)算，直至最后由莫迪圖查得的值與改進(jìn)的值相符合為止。管道通過的空氣流量為(m3/s)5流動損失管道計(jì)算課件334.5局部損失產(chǎn)生原因微團(tuán)碰撞摩擦產(chǎn)生渦旋擴(kuò)大收縮彎管速度重新分布閥門典型部件計(jì)算公式局部損失系數(shù)表局部損失4.5局部損失產(chǎn)生原因微團(tuán)碰撞摩擦產(chǎn)生渦旋擴(kuò)大收縮彎34二、局部損失的計(jì)算1－1和2—2的中心點(diǎn)的壓強(qiáng)各為和，平均流速各為和，截面積各為和連續(xù)方程：動量方程：列出截面1-1和2-2的伯努利方程二、局部損失的計(jì)算1－1和2—2的中心點(diǎn)的壓強(qiáng)各為和，連355流動損失管道計(jì)算課件36C3.7局部損失入口與出口(1)三種管入口(2)管出口（K=1）擴(kuò)大與縮小(1)突然擴(kuò)大(2)突然縮小(3)漸擴(kuò)管時,K為極小值。C3.7局部損失入口與出口(1)三種管入口(2)管出口37C3.7局部損失彎管和折管(1)彎管(2)折管安裝導(dǎo)流片后，ζ減小80%。閥門關(guān)閉時,ζ→∞全開時,ζ值為閘閥<蝶閥<球閥。

圖為曲線。ζ隨θ增加而增大。彎管中發(fā)生二次流和分離區(qū)C3.7局部損失彎管和折管(1)彎管(2)折管安裝導(dǎo)384.6管路計(jì)算1、管道水力計(jì)算主要任務(wù)(1)給定的流量和允許的壓強(qiáng)損失確定管道直徑；(2)給定的管道直徑、管道布置和流量來計(jì)算壓強(qiáng)損失；(3)給定的管道直徑、管道布置和允許的壓強(qiáng)損失，計(jì)算流量。管道水力計(jì)算的基本公式：連續(xù)性方程、伯努利方程和能量損失公式等。常數(shù)4.6管路計(jì)算1、管道水力計(jì)算主要任務(wù)(1)給定的流量392管道系統(tǒng)分類1）按能量損失大小長管：凡局部阻力和出口速度水頭在總的阻力損失中，其比例不足5％的管道系統(tǒng)，稱為水力長管，也就是說只考慮沿程損失。短管：在水力計(jì)算中，同時考慮沿程損失和局部損失的管道系統(tǒng)，稱為短管。2）按管道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)串聯(lián)管道：不同管徑或不同粗糙度的數(shù)段管子串聯(lián)聯(lián)接所組成的管道系統(tǒng)，。并聯(lián)管道：是指數(shù)段管道并列聯(lián)接所組成的管道系統(tǒng)。分支管道管網(wǎng)2管道系統(tǒng)分類1）按能量損失大小2）按管道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)403、串聯(lián)管道常數(shù)3、串聯(lián)管道常數(shù)41[例C3.7.2]管路損失計(jì)算：沿程損失+局部損失

已知:圖示上下兩個貯水池由直徑d=10cm，長l=50m的鐵管連接（ε=0.046mm）中間連有球形閥一個（全開時εv=5.7），90°彎管兩個（每個Kb=0.64），為保證管中流量Q=0.04m3/s,求：兩貯水池的水位差H（m）。管內(nèi)平均速度為解：管內(nèi)流動損失由兩部分組成：局部損失和沿程損失。局部損失除閥門和彎頭損失外，還有入口（ζin=0.5）和出口（ζout=1.0）損失沿程損失為[例C3.7.2]管路損失計(jì)算：沿程損失+局部損失已知:42[例C3.7.2]管路損失計(jì)算：沿程損失+局部損失

λ由穆迪圖確定。ν=10–6

m2/s查穆迪圖可得

λ=0.0173

對兩貯水池液面（1）和（2）列伯努利方程的第一種推廣形式,由(B4.6.13b）式對液面V1=V2=0，p1=p2=0，由上式可得[例C3.7.2]管路損失計(jì)算：沿程損失+局部損失λ由穆43[例C3.7.2]管路損失計(jì)算：沿程損失+局部損失

討論：（1）本例中盡管在單管中嵌入了多個部件，包括入口和出口，有多個局部損失成分，只要正確確定每個部件的局部損失因子，將其累加起來，按一個總的局部損失處理。（2）計(jì)算結(jié)果表明，本例中管路局部損失與沿程損失大小相當(dāng)，兩者必須同時考慮。（3）本例若改為第三類問題：給定流量和水頭損失計(jì)算管徑，由于許多部件的局部損失因子與管徑有關(guān)，除了達(dá)西摩擦因子需要迭代計(jì)算外，局部損失因子也要迭代，計(jì)算的復(fù)雜性比不計(jì)局部損失時大大提高了。工程上通常將局部損失折算成等效長度管子的沿程損失，使計(jì)算和迭代簡化。[例C3.7.2]管路損失計(jì)算：沿程損失+局部損失討論：444、并聯(lián)管道4、并聯(lián)管道455-6液體出流一、薄壁小孔口定常出流(v1=0,H=C)截面1-1和截面c-c伯努力方程實(shí)際流速和理想流速之比5-6液體出流一、薄壁小孔口定常出流(v1=0,H=C46二、薄壁大孔口定常出流(v1≠0,H=C)孔口的出流性能：收縮系數(shù)、流速系數(shù)、流量系數(shù)截面1-1和截面c-c伯努力方程二、薄壁大孔口定常出流(v1≠0,H=C)孔口的出流性能：收47三、外伸噴嘴定常出流(v1≠0,H=C)截面1-1和截面2-2伯努力方程若截面1-1和截面2-2無高差，即H＝0三、外伸噴嘴定常出流(v1≠0,H=C)截面1-1和截面2-48第五章流動損失和管道計(jì)算流動損失產(chǎn)生的原因、方式、大小研究流動損失目的和意義流動損失及管路計(jì)算第五章流動損失和管道計(jì)算流動損失產(chǎn)生的原因、方式、大小研494.1流動狀態(tài)和流動損失分類1、層流和紊流現(xiàn)象2、損失分析1）實(shí)驗(yàn)2）機(jī)理分析層流紊流層流損失：分子間吸引力和分子不規(guī)則運(yùn)動的動量交換，稱為粘性應(yīng)力或?qū)恿鲬?yīng)力。紊流損失：出上述阻力還包括大量小旋渦遷移、脈動動量交換產(chǎn)生的阻力，稱為紊流應(yīng)力。4.1流動狀態(tài)和流動損失分類1、層流和紊流現(xiàn)象2、損失分析503、雷諾數(shù)Re流動狀態(tài)不僅取決于速度，而是由管道尺寸、流體物性、速度共同決定，即：利用雷諾數(shù)可以判別流動狀態(tài)：Re＜Recr層流Re＞Recr′

紊流Recr＜

Re＜Recr′

可能層流也可能紊流Recr′＝13800

Recr＝2320Re＝2000物理意義：單位時間單位面積動量，慣性力速度梯度，粘性力Recr：紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鲗?yīng)的雷諾數(shù)Recr′：層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲗?yīng)的雷諾數(shù)3、雷諾數(shù)Re流動狀態(tài)不僅取決于速度，而是由管道尺寸、流體物51【例6-3】管道直徑d=100mm，輸送水的流量q=0.01m3/s，水的運(yùn)動黏度v=10-6m2/s，求水在管中的流動狀態(tài)？若輸送v=1.14×10-4m2/s的石油，保持前一種情況下的流速不變，流動又是什么狀態(tài)？【解】故水在管道中是紊流狀態(tài)故油在管中是層流狀態(tài)（1）（2）【例6-3】管道直徑d=100mm，輸送水的流量q=0.524.2流體在圓管中的層流流動入口段流動壁面滯止x=00＜x＜L邊界層增長x=L邊界層充滿管腔x＞L充分發(fā)展段2、入口段長度層流入口段L=(60~138)d(Re=1000~2300)湍流入口段L=(20~40)d(Re=104~106)一、圓管截面速度分布4.2流體在圓管中的層流流動入口段流動壁面滯止x=00＜x＜533.速度分布由定常流動，控制體外力平衡取圖示同軸圓柱形控制體，側(cè)面切應(yīng)力為τ,端面上取平均壓強(qiáng)p取半徑為r，長度為l的流段p2p1L3.速度分布由定常流動，控制體外力平衡取圖示同軸圓柱形控制體54由牛頓內(nèi)摩擦定律在軸線上(r=0),速度為最大值由壁面不滑移條件，r=r0,v=0可得圓管定常層流的速度分布式：r00yx0drr由牛頓內(nèi)摩擦定律在軸線上(r=0),速度為最大值由壁面不滑移55二、沿程損失單位重量流體的沿程損失稱為沿程水頭損失，以hf表示l—管道長度，m；d—管道內(nèi)徑，m；V—管道中有效截面上的平均流速，m/s稱為達(dá)西-威斯巴赫（Darcy-Weisbach）公式。二、沿程損失單位重量流體的沿程損失稱為沿程水頭損失，以hf56切應(yīng)力分布在管壁處代入沿程損失切應(yīng)力速度或摩察速度切應(yīng)力分布在管壁處代入沿程損失切應(yīng)力速度或摩察速度57例d=100mm,L=16km,油在油管中流動,油=915kg/m3,=1.8610-4m2/s,求每小時通過50t油所需要的功率例d=100mm,L=16km,油在58例輸送潤滑油的管子直徑8mm，管長15m，如圖所示。油的運(yùn)動黏度m2/s，流量12cm3/s，求油箱的水頭（不計(jì)局部損失）。

雷諾數(shù)為層流列截面1-1和2-2的伯努利方程例輸送潤滑油的管子直徑8mm，管長15m59認(rèn)為油箱面積足夠大，取認(rèn)為油箱面積足夠大，取60例設(shè)有1000m水平鋼管，直徑150mm，兩端壓強(qiáng)分別為1×106Pa和3.5×104Pa，油在油管中流動,油=920kg/m3,=410-4m2/s,求通過管道流量由伯努力方程：假設(shè)為層流流動，則速度為：校核雷諾數(shù)：例設(shè)有1000m水平鋼管，直徑150mm，兩端壓強(qiáng)分別614.3流體在圓管中湍流流動特性隨機(jī)性摻混性渦旋性時均法體均法表達(dá)法輸運(yùn)特性湍流結(jié)構(gòu)特性基本方程大尺度渦旋場小尺度隨機(jī)運(yùn)動雷諾方程包含雷諾應(yīng)力4.3流體在圓管中湍流流動特性隨機(jī)性摻混性渦旋性時均62一、紊流的脈動現(xiàn)象與時均化1、時均值將紊流速度轉(zhuǎn)化成了平均速度2、紊流度反映紊流的隨機(jī)性一、紊流的脈動現(xiàn)象與時均化1、時均值將紊流速度轉(zhuǎn)化成了平均速63二、壁面紊流流動結(jié)構(gòu)壁面紊流自由紊流壁面紊流粘性底層過渡層核心流二、壁面紊流流動結(jié)構(gòu)壁面紊流自由紊流壁面紊流粘性底層過渡層核641、水力光滑管2、水力粗糙管當(dāng)時，則管壁的粗糙凸出的高度完全被層流底層所掩蓋當(dāng)時，即管壁的粗糙凸出部分突出到紊流區(qū)中1、水力光滑管2、水力粗糙管當(dāng)時，則管壁的粗糙凸出的65三、普朗特混合長度理論目的：確定紊流應(yīng)力大小關(guān)鍵：如何確定脈動速度混合長度l：微團(tuán)y向脈動進(jìn)入另一層流體經(jīng)過不與其它流體相碰撞的距離假設(shè)1：假設(shè)2：三、普朗特混合長度理論目的：確定紊流應(yīng)力大小關(guān)鍵：如何確定脈665流動損失管道計(jì)算課件67（2）核心區(qū)三、紊流的速度分布（1）粘性底層由牛頓內(nèi)摩擦定律:由摩擦速度定義式：紊流速度分布式：普朗特混合長度理論l為混合長度，設(shè)l=ky，并假設(shè)與壁面切應(yīng)力近似相等即（2）核心區(qū)三、紊流的速度分布（1）粘性底層由牛頓內(nèi)摩擦定律68(3)過渡層粘性應(yīng)力與紊流應(yīng)力在數(shù)量級上相當(dāng)（4）各區(qū)如何劃分粘性底層過渡層交點(diǎn)y值即粘性底層厚度（5）工程應(yīng)用Re41042.31041.11051.11062.01063.2106n6.06.67.08.810.010.0(3)過渡層粘性應(yīng)力與紊流應(yīng)力在數(shù)量級上相當(dāng)（4）各區(qū)如何69四、紊流的沿程損失計(jì)算四、紊流的沿程損失計(jì)算704.4圓管流動沿程損失實(shí)驗(yàn)研究水力光滑粗糙過渡區(qū)水力粗糙湍流雷諾數(shù)Re相對粗糙度ε/d絕對粗糙度ε粗糙度流態(tài)層流商用管人工管達(dá)西摩擦因子達(dá)西公式適用各種管道粘性底層δ尼古拉茲圖等效粗糙度穆迪圖圓管流動沿程損失4.4圓管流動沿程損失實(shí)驗(yàn)研究水力光滑粗糙過渡區(qū)水力粗糙71lg(100)d/61302521201014504lg(Re)0.40.30.60.50.80.71.00.21.10.92.83.23.03.63.44.03.84.44.24.84.65.25.05.65.46.05.8IIIIIIVIV(Ⅰ)層流區(qū)尼古拉茲實(shí)驗(yàn)lg(100)d/61302521201014504lg72lg(100)d/61302521201014504lg(Re)0.40.30.60.50.80.71.00.21.10.92.83.23.03.63.44.03.84.44.24.84.65.25.05.65.46.05.8IIIIIIVIV(Ⅱ)流態(tài)過渡區(qū)(Ⅲ)紊流光滑區(qū)勃拉修斯公式卡門-尼古拉茲公式lg(100)d/61302521201014504lg73lg(100)d/61302521201014504lg(Re)0.40.30.60.50.80.71.00.21.10.92.83.23.03.63.44.03.84.44.24.84.65.25.05.65.46.05.8IIIIIIVIV(Ⅳ)紊流粗糙區(qū)(Ⅴ)紊流阻力平方區(qū)考爾布魯克公式lg(100)d/61302521201014504lg74穆迪圖紊流通用公式：穆迪圖紊流通用公式：75完全粗糙區(qū)穆迪圖湍流光滑區(qū)過渡區(qū)層流區(qū)粗糙過渡區(qū)普朗特—史里希廷公式布拉休斯公式羅斯線無規(guī)律馮·卡門公式等效粗糙度科爾布魯克公式C3.6圓管流動沿程損失完全粗糙區(qū)穆迪圖湍流光滑區(qū)過渡區(qū)層流區(qū)粗糙過渡區(qū)普朗特—布拉76C3.6圓管流動沿程損失水泥0.3～3.0鉚釘鋼0.9～9.0

材料(新)ε(mm)

木板0.18～0.9鑄鐵0.26鍍鋅鐵0.15瀝青鑄鐵0.12商用鋼和鍛鐵

0.046冷拔管0.0015

表C3.6.1商用管等效粗糙度C3.6圓管流動沿程損失水泥077【例6-1】輸送石油的管道長5000m，直徑250mm的舊無縫鋼管，通過的質(zhì)量流量100t/h，運(yùn)動黏度在冬季=1.09×10－4m2/s，夏季=0.36×10-4m2/s，若取密度885kg/m3，試求沿程水頭損失各為多少？【解】首先判別流動所處的區(qū)域【例6-1】輸送石油的管道長5000m，直徑78需進(jìn)一步判別夏季石油在管道中的流動狀態(tài)處于紊流哪個區(qū)域，查表6-1得舊無縫鋼管0.1959.6==99082>4444.4即4000<<99082，流動處于紊流光滑管區(qū)。沿程水頭損失冬季（m石油柱）由于夏季石油在管道中流動狀態(tài)處于紊流光滑管區(qū)，故沿程阻力系數(shù)用勃拉休斯公式計(jì)算，即

夏季（m石油柱）需進(jìn)一步判別夏季石油在管道中的流動狀態(tài)處于紊流哪個區(qū)79輸送空氣（t=20℃）的舊鋼管道，取管壁絕對粗糙度lmm，管道長400m，管徑250mm，管道兩端的靜壓強(qiáng)差為9806Pa，試求該管道通過的空氣流量為多少?【解】因?yàn)槭堑戎睆降墓艿溃艿纼啥说撵o壓強(qiáng)差就等于在該管道中的沿程損失。t=20℃的空氣，密度1.2kg/m3，運(yùn)動粘度管道的相對粗糙度，由莫迪圖試取0.027故

(m/s)輸送空氣（t=20℃）的舊鋼管道，取管壁絕對粗糙度lm80雷諾數(shù)根據(jù)和，由莫迪圖查得0.027，正好與試取的值相符合。若兩者不相符合，則應(yīng)將查得的值代入上式，按上述步驟進(jìn)行重復(fù)計(jì)算，直至最后由莫迪圖查得的值與改進(jìn)的值相符合為止。管道通過的空氣流量為(m3/s)5流動損失管道計(jì)算課件814.5局部損失產(chǎn)生原因微團(tuán)碰撞摩擦產(chǎn)生渦旋擴(kuò)大收縮彎管速度重新分布閥門典型部件計(jì)算公式局部損失系數(shù)表局部損失4.5局部損失產(chǎn)生原因微團(tuán)碰撞摩擦產(chǎn)生渦旋擴(kuò)大收縮彎82二、局部損失的計(jì)算1－1和2—2的中心點(diǎn)的壓強(qiáng)各為和，平均流速各為和，截面積各為和連續(xù)方程：動量方程：列出截面1-1和2-2的伯努利方程二、局部損失的計(jì)算1－1和2—2的中心點(diǎn)的壓強(qiáng)各為和，連835流動損失管道計(jì)算課件84C3.7局部損失入口與出口(1)三種管入口(2)管出口（K=1）擴(kuò)大與縮小(1)突然擴(kuò)大(2)突然縮小(3)漸擴(kuò)管時,K為極小值。C3.7局部損失入口與出口(1)三種管入口(2)管出口85C3.7局部損失彎管和折管(1)彎管(2)折管安裝導(dǎo)流片后，ζ減小80%。閥門關(guān)閉時,ζ→∞全開時,ζ值為閘閥<蝶閥<球閥。

圖為曲線。ζ隨θ增加而增大。彎管中發(fā)生二次流和分離區(qū)C3.7局部損失彎管和折管(1)彎管(2)折管安裝導(dǎo)864.6管路計(jì)算1、管道水力計(jì)算主要任務(wù)(1)給定的流量和允許的壓強(qiáng)損失確定管道直徑；(2)給定的管道直徑、管道布置和流量來計(jì)算壓強(qiáng)損失；(3)給定的管道直徑、管道布置和允許的壓強(qiáng)損失，計(jì)算流量