計算流體阻力

模塊一

流體輸送技術(shù)03任務(wù)三認識管路中的阻力

03任務(wù)三認識管路中的阻力子任務(wù)2計算流體阻力

阻力產(chǎn)生的原因，確定了影響阻力大小的因素主要包括管路的長度、流體的流速或運動狀態(tài)、管路的特性（管路的粗糙程度、管路的直徑等）等，采用相應的計算方法分別計算直管阻力與局部阻力，兩者之和為整個管路的總阻力。

303任務(wù)三認識管路中的阻力4子任務(wù)2計算流體阻力能力目標學習要求與目標1.具有計算直管阻力與局部阻力的能力。2.具有計算流體流動過程中總阻力的能力。知識目標1.掌握流體的直管阻力與局部阻力的計算；2.掌握流體流動過程總阻力的計算。素質(zhì)目標1.培養(yǎng)誠實守信、團結(jié)協(xié)作、愛崗敬業(yè)精神；2.培養(yǎng)安全、環(huán)保、健康生產(chǎn)意識；3.培養(yǎng)嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度及質(zhì)量意識，具備工程管理能力；4.培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力；5.創(chuàng)新能力培養(yǎng)等。03任務(wù)三認識管路中的阻力

503任務(wù)三認識管路中的阻力

603任務(wù)三認識管路中的阻力2.管壁粗糙程度

工業(yè)生產(chǎn)上所使用的管道，按其材料的性質(zhì)和加工情況，大致可分為光滑管(Smoothpipes)與粗糙管(Roughnesspipes)。

通常把玻璃管、銅管、鉛管和塑料管等列為光滑管，把鋼管和鑄鐵管等列為粗糙管。

實際上，即使是同一種材質(zhì)的管子，由于使用時間的長短與腐蝕結(jié)垢的程度不同，管壁的粗糙度也會發(fā)生很大的變化。703任務(wù)三認識管路中的阻力絕對粗糙度

絕對粗糙度是管道壁面凸出部分的平均高度，以ε表示。803任務(wù)三認識管路中的阻力絕對粗糙度

903任務(wù)三認識管路中的阻力1003任務(wù)三認識管路中的阻力

1103任務(wù)三認識管路中的阻力

1203任務(wù)三認識管路中的阻力②湍流時摩擦系數(shù)

1303任務(wù)三認識管路中的阻力管流摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)及相對粗糙度的關(guān)系1403任務(wù)三認識管路中的阻力

1503任務(wù)三認識管路中的阻力

1603任務(wù)三認識管路中的阻力

1703任務(wù)三認識管路中的阻力流動狀態(tài)Reλ阻力與流速的關(guān)系層流區(qū)Re<2000過渡區(qū)2000<Re<4000

湍流區(qū)Re>4000完全湍流區(qū)Re>Recλ、Re、ε/d之間的關(guān)系歸納與總結(jié)1803任務(wù)三認識管路中的阻力二、局部阻力

局部阻力(formfriction)是流體流經(jīng)管路中的管件、閥門、流量計及截面的突然擴大和突然縮小等局部地方所產(chǎn)生的阻力。

1903任務(wù)三認識管路中的阻力二、局部阻力

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流體在管路的進口、出口、彎頭、閥門、突然擴大、突然縮小或流量計等局部流過時，必然發(fā)生流體的流速大小和方向的變化，流動受到干擾、沖擊，產(chǎn)生旋渦并加劇湍動或產(chǎn)生渦流現(xiàn)象，加劇了能量消耗，使流動阻力顯著增加。03任務(wù)三認識管路中的阻力二、局部阻力

局部阻力一般有兩種計算方法，即阻力系數(shù)法和當量長度法。2103任務(wù)三認識管路中的阻力或管件與閥門的局部阻力亦可仿照寫成如下形式：在湍流流動情況下，某些管件與閥門的當量長度可由圖的共線圖查得。1.當量長度法2203任務(wù)三認識管路中的阻力

2303任務(wù)三認識管路中的阻力2403任務(wù)三認識管路中的阻力2503任務(wù)三認識管路中的阻力2603任務(wù)三認識管路中的阻力管路系統(tǒng)中的總阻力，應包括直管中的摩擦阻力、突然擴大、突然縮小以及管件與閥門的局部阻力，其計算通式可寫為：

局部阻力直管阻力三、流體在管路中的總阻力2703任務(wù)三認識管路中的阻力

2803任務(wù)三認識管路中的阻力

總阻力的表示方法除了以能量形式表示外，還可以用壓頭損失Hf（1N流體的流動阻力，m）及壓力降Δpf（1m3流體流動時的流動阻力，m）表示。它們之間的關(guān)系為：hf=HfgΔpf

=ρhf

=ρHfg2903任務(wù)三認識管路中的阻力降低流動系統(tǒng)能量損失的途徑1.管路盡可能短些，盡量走直線、少拐彎，也就是盡量減小L值；

2.盡量不裝不必要的管件和閥門等,即盡量減小ΣLe值；3003任務(wù)三認識管路中的阻力

四、管路計算

管路計算按配管情況可分為簡單管路和復雜管路，后者又可分為分支管路和并聯(lián)管路。簡單管路復雜管路管路分類直徑不變異徑管串聯(lián)分支管路并聯(lián)管路3103任務(wù)三認識管路中的阻力在定態(tài)流動時,其基本特點為：①流體通過各管段的質(zhì)量流量不變，對于不可壓縮流體，則體積流量也不變，即

qvS1=qvS2=qvS3

②整個管路的總能量損失等于各段能量損失之和，即：

∑hf=hf1+hf2+hf3

（1）簡單管路

簡單管路是指流體從入口至出口是在一條管路(管徑可以相同，也可以不同)中流動，中間沒有出現(xiàn)分支或匯總情況。3203任務(wù)三認識管路中的阻力（2）復雜管路

并聯(lián)管路主要包括分支、匯合和并聯(lián)管路。流體分流后不再匯合稱為分支管路，分流的管路重新回到一個管路稱為匯合管路，流體分流以后又匯合在一起，稱為并聯(lián)管路。3303任務(wù)三認識管路中的阻力分支管路與匯合管路特點：

①總管流量等于各支管流量之和，對于不可壓縮性流體。

②雖然各支管的流量不等，但在分支點的總機械能為一定值，表明流體在各支管流動終了時的總機械能與能量損失之和必相等。

3403任務(wù)三認識管路中的阻力并聯(lián)管路特點：

①對于不可壓縮性流體，主管中的流量為并聯(lián)的各支管流量之和。

②并聯(lián)管路中各支管的能量損失均相等。

注意：計算并聯(lián)管路阻力時，可任選一根支管計算，而絕不能將各支管阻力加和在一起作為并聯(lián)管路的阻力。3503任務(wù)三認識管路中的阻力

3603任務(wù)三認識管路中的阻力

3703任務(wù)三認識管路中的阻力

分別計算下列情況下，流體流過φ76×3mm、長10m的水平鋼管的能量損失、壓頭損失及壓力損失。（1）密度為910kg/m3、粘度為72cP的前餾分，流速為1.1m/s；（2）20℃的水，流速為2.2m/s。3803任務(wù)三認識管路中的阻力3903任務(wù)三認識管路中的阻力4003任務(wù)三認識管路中的阻力41在一φ108×4mm、長20m的鋼管中輸送油品。已知該油品的密度