管內(nèi)流體流動(dòng)的摩擦阻力損失

第一章流體流動(dòng)第一節(jié)流體靜力學(xué)第二節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)基本方程式第三節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)現(xiàn)象第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)的摩擦阻力損失第五節(jié)管路計(jì)算1第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失2管路系統(tǒng)

當(dāng)流體流經(jīng)管、管件及閥門時(shí)，為了克服流動(dòng)阻力需要消耗能量。管：煤氣管、污水管、抗腐蝕用管等，材質(zhì)：鋼鐵塑料及有色金屬等。管件：管與管的連接部件，用來改變方向、連接支管、改變管徑等。閥門：用于調(diào)節(jié)流量。截止閥、閘閥、止逆閥。第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失3第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失

一、直管中流體摩擦阻力損失的測(cè)定Mensurationofflowingdragforceforstraightpipehfup1p21122FFdd直圓管內(nèi)阻力公式的推導(dǎo)4第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失

一、直管中流體摩擦阻力損失的測(cè)定Mensurationofflowingdragforceforstraightpipehf流動(dòng)阻力：

流體微團(tuán)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，相互之間產(chǎn)生切應(yīng)力，對(duì)流體運(yùn)動(dòng)形成阻力。

能量損失：

單位重量流體的能量損失以hf表示。

A:流體流經(jīng)等直徑的直管，動(dòng)能沒有改變。

5第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失

一、直管中流體摩擦阻力損失的測(cè)定Mensurationofflowingdragforceforstraightpipehf能量損失：

B:水平直徑管道Z1=Z2=0，則：

對(duì)同一根直管，不管垂直或水平安裝，所得能量損失相同。

只有水平安裝時(shí)，能量損失才等于兩截面上的靜壓能之差。6第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失流體阻力的表示方法:對(duì)應(yīng)機(jī)械能衡算的三種形式，流體阻力損失亦有三種表達(dá)形式：kJ/kgm=kJ/N7第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失

二、層流摩擦阻力損失計(jì)算calculationequationoffrictionlossforlaminarflowFractionfactororfactorcoefficient（摩擦因數(shù)或摩擦系數(shù)）8第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失

三、湍流的摩擦阻力損失calculationequationoffrictionlossforturbulentflow(一)粗糙度的影響

effectofroughness▲Absoluteroughness（絕對(duì)粗糙度）Relativeroughness（相對(duì)粗糙度）▲effectofroughness9第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失10第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失

三、湍流的摩擦阻力損失(二)量綱分析法

dimensionalanalysis目的:(1)減少實(shí)驗(yàn)工作量;(2)結(jié)果具有普遍性,便于推廣基礎(chǔ):量綱一致性即每一個(gè)物理方程式的兩邊不僅數(shù)值相等,而且量綱也必須相等11第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失基本定理：π定理

設(shè)影響某一物理現(xiàn)象的獨(dú)立變量數(shù)為n個(gè)，這些變量的基本量綱數(shù)為m個(gè)，則該物理現(xiàn)象可用N=（n-m）個(gè)獨(dú)立的量綱為1的量的數(shù)群表示。湍流時(shí)壓力損失的影響因素：（1）流體性質(zhì)：ρ，μ（2）流動(dòng)的尺寸：d，l，ε（管壁粗糙度）（3）流動(dòng)的條件：u

三、湍流的摩擦阻力損失12第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失

三、湍流的摩擦阻力損失(三)湍流時(shí)的摩擦系數(shù)frictionfractionλforturbulentflow

摩擦系數(shù)λ與Re、ε/d關(guān)系圖

0.10.010.030.020.070.060.050.040.090.080.0080.0091021041071061051030.010.050.020.0150.030.040.0080.00450.0020.00080.0060.00060.0010.00040.00020.00010.000050.00001λRee/l根據(jù)實(shí)驗(yàn)，得到莫狄（Moody）摩擦系數(shù)圖13摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)和相對(duì)粗糙度的關(guān)系層流區(qū)Re≤2000

過渡區(qū)2000＜Re≤4000（阻力平方區(qū)）

不完全湍流區(qū)完全湍流區(qū)

湍流區(qū)Re＞4000

第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失14第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失

λ的計(jì)算式Smoothpipe:BlasiusEquationRoughpipe:HaalandEquation15第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失

四、非圓形管的當(dāng)量直徑

Equivalentdiameterofnon-circularcross-section16第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失

a

b對(duì)于長(zhǎng)為a，寬為b的矩形管道

d2

d1對(duì)于外管內(nèi)徑為d1，內(nèi)管外徑為d2的套管環(huán)隙：

四、非圓形管的當(dāng)量直徑17第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失

五、局部摩擦阻力損失Calculationoflocalresistance式中：le——當(dāng)量長(zhǎng)度的獲得見下頁

式中：----局部阻力系數(shù)1）當(dāng)量長(zhǎng)度法2）局部阻力系數(shù)法18第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失

五、局部摩擦阻力損失Calculationoflocalresistance19第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失kJ/kgm=kJ/N

五、局部摩擦阻力損失Calculationoflocalresistance沿程阻力表示：20第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失21第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失22第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失

六、管內(nèi)流體流動(dòng)的總摩擦阻力損失計(jì)算calculationformulaoftotaldragforce23第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失

七、煙囪計(jì)算煙囪工作原理由于煙囪內(nèi)的熱煙氣受到大氣浮力的作用，使之由上而下自然流動(dòng)，在煙囪底部形成負(fù)壓，從而可使窯爐內(nèi)的熱煙氣源源不斷的流入煙囪底部。24第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失火焰空間(1-1)與煙囪底部(2-2)的二流體伯努利方程(1)式中ρ為1-1，2-2兩斷面間熱煙氣密度kg/m3，為兩斷面間所有沿程損失和局部損失之和pa有p1=0則：(2)表示單位體積煙氣在窯爐系統(tǒng)中的總能量損失，包括沿程損失、局部損失、氣體動(dòng)壓頭及幾何壓頭增量。

七、煙囪計(jì)算25第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失煙囪底部(2-2)與煙囪頂部(3-3)的二流體伯努利方程(3)式中為煙囪內(nèi)熱煙氣密度kg/m3，為煙氣在煙囪中的沿程損失pa，有p3=0，則：(4)對(duì)磚煙囪和混凝土煙囪為0.05，鋼板煙囪為0.02。

七、煙囪計(jì)算26第一章流體流動(dòng)

—第四節(jié)管內(nèi)流體流動(dòng)摩擦阻力損失將(2)代入(