化工原理天大柴誠敬學時2

第一章流體流動1.6流體在管內(nèi)流動的阻力1.6.1管流阻力計算的通式1一、壓力降-管流阻力的表現(xiàn)在定態(tài)下不可壓縮流體在水平直管內(nèi)流過。管的上下游各設(shè)一測壓口，在測壓口所在的1、2兩截面間列機械能衡算方程，可得2管流阻力也常用所引起的壓力降來表示，定義為單位體積流體流動產(chǎn)生的機械能損失：特別強調(diào)，與伯努利方程中兩截面的壓力差是兩個截然不同的概念。一、壓力降-管流阻力的表現(xiàn)3流動時產(chǎn)生的阻力摩擦阻力引起的壓力降形體阻力引起的壓力降總機械能損失直管阻力局部阻力一、壓力降-管流阻力的表現(xiàn)4二、直管摩擦阻力與范寧公式圖1-20直管摩擦阻力通式的推導(dǎo)5二、直管摩擦阻力與范寧公式設(shè)流體在水平直圓管內(nèi)作定態(tài)流動取流體元：長為L、半徑為r分析受力，得到6可以推出（1-61a）（1-61）（1-60）二、直管摩擦阻力與范寧公式摩擦系數(shù)范寧（Fanning）公式7從動量傳遞的角度，λ也可認為是動量傳遞的速率系數(shù)。將變換為（1-62）（1-60）對流動量傳遞速率(momentumtransferratebyconvection)動量傳遞的阻力動量傳遞的推動力二、直管摩擦阻力與范寧公式8層流和湍流的動量傳遞機理不同，摩擦系數(shù)的求解方法也不同，下面分別予以討論。二、直管摩擦阻力與范寧公式9

第一章流體流動1.6流體在管內(nèi)流動的阻力1.6.1管流阻力計算的通式1.6.2管內(nèi)層流的摩擦阻力10管內(nèi)層流的摩擦阻力前面已求出，剪應(yīng)力沿管徑方向為線性分布（1-57）對于牛頓型流體的層流，則（1-63）將式1-63代入式1-57中，可得圓管定態(tài)層流的速度分布曲線，（1-65）拋物線11在管中心處流速最大管內(nèi)層流的摩擦阻力時在管壁處速度為0

管截面平均速度12層流時的摩擦阻力層流時的摩擦系數(shù)（1-69）哈根—泊謖葉（Hagen－Poiseuille）方程由管內(nèi)層流的摩擦阻力13

第一章流體流動1.6流體在管內(nèi)流動的阻力1.6.1管流阻力計算的通式1.6.2管內(nèi)層流的摩擦阻力1.6.3管內(nèi)湍流的摩擦阻力與量綱分析14一、量綱分析1.量綱分析的概念與伯金漢定理通過對描述某一過程或現(xiàn)象的物理量進行量綱分析，將物理量組合為量綱為一準數(shù)，然后借助實驗數(shù)據(jù)，建立這些準數(shù)間的關(guān)系式。量綱分析法15任何布由物膊理定寒律導(dǎo)做出的附方程館，其訂各項冷的量惕綱是孕相同芽的?；究傲烤V在SI制中箏，將口長度L，時尾間和質(zhì)林量m的量各綱作副為基餃本量漁綱，盼分別屆以[L乒]，[]和[M郵]表示繳。量綱聰一致診性原壤則一、傳量綱召分析16一、惡量綱驚分析(1值)、若影局響某侵一物層理過恢程的進物理若變量孫有n個(2疤)、耗經(jīng)過岡量綱司分析四和適配當?shù)拇呓M合剝，上公式可育寫成引以N個量扁綱為蛇一變皆量組泉成的榮關(guān)系祝式。(3檔)、設(shè)這礙些物售理變藍量中烈有m個基滔本量對綱。羅則有伯金密漢(Bu幫ck罰in兄gh謙am光)Π定理172.管內(nèi)充流動喘摩擦畫阻力啦的量烏綱分面析影響因素有：管徑d，管長L，平均流速u，流體密度以及流體黏度，寫成普遍函數(shù)關(guān)系式為一、勒量綱追分析18經(jīng)過腔量綱坐分析我后，坐以量單綱為勉一變陳量表鵲達的屈函數(shù)稼方程魔為基本杰量綱漿為M、L和T變量頁數(shù)一、偽量綱至分析19為量納綱分菊析的設(shè)方便固，將撿函數(shù)懶關(guān)系凍式寫話成如馬下冪叔函數(shù)醋的形駐式將各蜜物理糞量的爽量綱敲代入澆上式即：一、醬量綱喚分析20根據(jù)辛量綱賽一致攀性原拍則保留b、e為已芽知量健，將穩(wěn)所求揚得的a、c、d代回商原式舌，指筒數(shù)相獲同的海物理補量合態(tài)并，富寫成翠更一用般的伐函數(shù)叔形式可得格，一、解量綱屠分析21歐拉(E憶ul湊er暈)數(shù)，宅表示行壓力雞與慣興性力至之比與管獸尺寸電有關(guān)醉的比畜值，犬反映笛流動鼻系統(tǒng)捧的幾騰何特瞇性表示可慣性惕力與捐黏性愚力之善比一、棋量綱輔分析22二、妙管內(nèi)衫湍流毅的摩跌擦阻夾力由于翻湍流舊運動紡的復(fù)于雜性滴，迄分今還誤不能榆完全步用理快論分兔析法醋建立生湍流思摩擦倡系數(shù)郊的計玩算式括，此礦外，酷湍流熄時管陵壁的悲粗糙扎程度慌對摩熟擦系千數(shù)亦闖有很莫大影響響。表1-取2列出古了某拍些工畝業(yè)管藥道的笨絕對拋粗糙援度值騙。絕對璃粗糙斜度壁面鐮凸出湊部分戚的平資均高鳴度，暖以e表示帥。相對頭粗糙霧度絕對肺粗糙綢度與文管徑脂的比辯值，臉即e/爽d。231.管壁養(yǎng)粗糙倆度對誤摩擦畝系數(shù)納的影驢響圖1-宣21流體淡流過鼓管壁父面的業(yè)情況二、駕管內(nèi)尾湍流轉(zhuǎn)的摩謎擦阻蘋力24在分減析湍升流的思摩擦新阻力篩時還憤必須賢將壁沃面粗員糙度紹這一房誠重要元因素條包括勺進去索。二、感管內(nèi)尸湍流淘的摩運擦阻撞力252.管內(nèi)解湍流線的摩械擦系削數(shù)a.光滑缸管（i）尼昌庫拉拌則（Ni新ku勝ra芬de精s）式上式桑適用挺范圍熔為二、遠管內(nèi)這湍流弊的摩耍擦阻在力26（ii）柏體拉修屑斯（Bl貝as誰iu志s）式上式臟適用忘范圍墾為其他壟公式刊見教陰材。二、謎管內(nèi)緊湍流故的摩殼擦阻續(xù)力273.摩擦曠系數(shù)漢圖摩擦蝴系數(shù)秒圖有示四個出不同授的區(qū)還域：①層流仍區(qū)②過渡踐區(qū)③湍流悟區(qū)④完全未湍流預(yù)區(qū)（漁阻力圈平方轉(zhuǎn)區(qū)）虛線嗽以外混區(qū)域二、切管內(nèi)弄湍流注的摩爛擦阻課力28圖1-怒22管流壤摩擦遵系數(shù)屋與雷憐諾數(shù)似及相癢對粗坐糙度宮的關(guān)車系29第一制章墓流體漏流動1.路6流體亦在管椒內(nèi)流限動的勸阻力1.盯6.片1管流納阻力叔計算妹的通兔式1.僚6.慨2管內(nèi)楊層流份的摩珍擦阻深力1.軍6.且3管內(nèi)救湍流旋的摩騰擦阻建力與集量綱壺分析1.捎6.和4非圓革形管簽的摩險擦阻載力30非圓和形管竊的摩域擦阻蟻力1.層流層流父時，慚對簡未單幾背何形覺狀的拆流道光，如添矩形恰截面緩、套些管環(huán)腫隙截創(chuàng)面等曾，可愚以通狹過理仗論分恨析獲歉得流擔動阻警力的糧計算其式。2.湍流流體懼在非矮圓形首管內(nèi)蒼作湍盛流流平動時更，其釋摩擦據(jù)系數(shù)葬可按茄圓管司湍流鴉的各舟式或危圖1-交22進行麻近似川估算邀。但字要用梳管道斥的當述量直蠻徑代宣替圓籠管直屠徑。31第一唱章墓流體腥流動1.限6流體寬在管城內(nèi)流申動的赤阻力1.禁6.預(yù)1管流初阻力橫計算霸的通撈式1.乘6.寨2管內(nèi)提層流苦的摩迷擦阻疊力1.算6.持3管內(nèi)賄湍流餃的摩弄擦阻素力與慎量綱采分析1.緩6.庸4非圓及形管笑的摩役擦阻善力1.壓6.品5管路葛上的級局部持阻力32一、表阻力氏系數(shù)書法或該法是將局部能量損失表示成流體動能因子

的一個倍數(shù)，即：稱店為局驢部阻默力系熟數(shù)33突然章擴大泄時的漿阻力信系數(shù)濁計算帽式為即：一、傷阻力淘系數(shù)鈔法1.突然下擴大細管嘉內(nèi)速深度34突然鄭縮小暖時的或阻力催系數(shù)雙計算吃式為:一、上阻力眠系數(shù)邁法2.突然防縮小細管鞭內(nèi)速軌度353.管入舍口與共管出長口管入撐口管出箏口4.管件衰與閥舉門常見千管件謙與閥竄門的魂局部得阻力他系數(shù)萍參見怕表1-商3一、海阻力桐系數(shù)森法36二、討當量誤長度百法或管件扔與閥汽門的醫(yī)局部橫阻力磨亦可臟仿照姑寫成選如下召形式在湍賄流流甩動情破況下姐，某枯些管耽件與蔽閥門敬的當拾量長關(guān)度可父由圖1-像24的共街線圖郊查得帝。3738第一攀章農(nóng)流體淋流動1.龍6流體檔在管歉內(nèi)流飲動的錫阻力1.遙6.慚1管流荷阻力煎計算躺的通搜式1.棗6.愁2管內(nèi)翁層流謹?shù)哪π硬磷桄溋?.帶6.用3管內(nèi)糧湍流廳的摩困擦阻剝力與叮量綱拖分析1.貫6.旗4非圓膚形管渾的摩伍擦阻糾力1.駐6.漆5管路代上的掩局部授阻力1.章6.醉6管流碎阻力幼計算拳小結(jié)39管流蹦阻力何計算痛小結(jié)管路充系統(tǒng)首中的嫌總阻腦力，膀應(yīng)包賢括直臘管中稠的摩錫擦阻堤力、撲突然左擴大及、突餃然縮話小以兔及管羽件與慚閥門殊的局芝部阻討力，裁其計謀算通肺式可獅寫為局部耀阻力直管艇阻力40當量兆長度直管愚阻力局部孟阻力局部部阻力駁系數(shù)管流雜阻力揮計算嚼小結(jié)41或（1-諸95）管流扒阻力甚計算搖小結(jié)總