管內(nèi)流動阻力

1.4

流體流動阻力1.4.1直管阻力----直管1.4.2局部阻力

---管件和閥門2024/1/3012024/1/3022024/1/303蝶閥2024/1/3042024/1/3052024/1/3061.4流體流動阻力直管阻力：流體流經(jīng)一定直徑的直管時由于內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的阻力；局部阻力：流體流經(jīng)管件、閥門等局部地方由于流速大小及方向的改變而引起的阻力。

1.4.1直管阻力一、阻力的表現(xiàn)形式

2024/1/307流體在水平等徑直管中作定態(tài)流動。2024/1/308若管道為傾斜管，則

流體的流動阻力表現(xiàn)為總勢能的減少；

水平安裝時，流動阻力恰好等于兩截面的靜壓能之差。

2024/1/309二、直管阻力的通式

由于壓力差而產(chǎn)生的推動力：流體的摩擦力：令

定態(tài)流動時2024/1/3010——直管阻力通式（范寧Fanning公式）

其它形式：——摩擦系數(shù)（摩擦因數(shù)）

則

J/kg壓頭損失m阻力壓降Pa該公式層流與湍流均適用；注意與的區(qū)別。2024/1/3011三、層流時的摩擦系數(shù)

速度分布方程又----拋物線分布1、管壁處流速最小為零：u=02、管中心處流速最大：u=umax3、管內(nèi)平均流速：代入速度分布方程得----（1-44）2024/1/3012阻力損失層流時阻力與速度的一次方成正比。變形：比較得---（1-44a）例題【1-19】---（1-45）2024/1/3013四、湍流時的摩擦系數(shù)1.量綱分析法

目的：（1）減少實驗工作量；（2）結(jié)果具有普遍性，便于推廣。基礎(chǔ)：因次一致性即每一個物理方程式的兩邊不僅數(shù)值相等，而且每一項都應(yīng)具有相同的因次。即相同的量綱。2024/1/3014基本定理：白金漢（Buckinghan）π定理設(shè)影響某一物理現(xiàn)象的獨立變量數(shù)為n個，這些變量的基本因次數(shù)為m個，則該物理現(xiàn)象可用N＝（n－m）個獨立的無因次數(shù)群表示。

湍流時壓力損失的影響因素：（1）流體性質(zhì)：

，

（2）流動的幾何尺寸：d，l，

（管壁粗糙度）（3）流動條件：u2024/1/3015物理變量n＝7基本因次m＝3無因次數(shù)群N＝n－m＝4

無因次化處理式中：——歐拉（Euler）準數(shù)即該過程可用4個無因次數(shù)群表示。2024/1/3016——相對粗糙度——管道的幾何尺寸——雷諾數(shù)根據(jù)實驗可知，流體流動阻力與管長成正比，即

或2024/1/3017莫狄（Moody）摩擦因數(shù)圖：2024/1/3018（1）層流區(qū)（Re≤2000）

λ與無關(guān)，與Re為直線關(guān)系，即,即與u的一次方成正比。（2）過渡區(qū)（2000<Re<4000)將湍流時的曲線延伸查取λ值。（3）湍流區(qū)（Re≥4000以及虛線以下的區(qū)域）

對于一定的值，λ隨著Re的增加而減小。對于一定的Re值，λ隨著的增加而增加2024/1/3019（4）完全湍流區(qū)

（虛線以上的區(qū)域）

λ與Re無關(guān)，只與有關(guān)。該區(qū)又稱為阻力平方區(qū)。的值越大，達到阻力平方區(qū)的Re值越低。一定時，*經(jīng)驗公式：柏拉修斯（Blasius）式：適用于光滑管Re＝5×103～1052024/1/30202.管壁粗糙度對摩擦系數(shù)的影響

光滑管：玻璃管、銅管、鉛管及塑料管等；粗糙管：鋼管、鑄鐵管等。絕對粗糙度：管道壁面凸出部分的平均高度。相對粗糙度：絕對粗糙度與管內(nèi)徑的比值。層流流動時：流速較慢，與管壁無碰撞，阻力與

無關(guān)，只與Re有關(guān)。2024/1/3021湍流流動時：幾何光滑管

只與Re有關(guān)，與無關(guān)。完全湍流粗糙管

只與有關(guān)，與Re無關(guān)。2024/1/3022局部阻力

一、阻力系數(shù)法

將局部阻力表示為動能的某一倍數(shù)。

ζ——局部阻力系數(shù)

J/kg----（1-52）2024/1/30231.突然擴大2024/1/30242.突然縮小2024/1/30253.管進口及出口進口：流體自容器進入管內(nèi)。

ζ進口=0.5進口阻力系數(shù)出口：流體自管子進入容器或從管子排放到管外空間。

ζ出口=1出口阻力系數(shù)4.管件與閥門書中表1-4；2024/1/3026二、當量長度法將流體流過管件或閥門的局部阻力，折合成直徑相同、長度為Le的直管所產(chǎn)生的阻力。le——

管件或閥門的當量長度，m。2024/1/3027管

件

與

閥

門

的

當

量

長

度

共

線

圖。2024/1/3028流體在管內(nèi)流動的總阻力：減少流動阻力的途徑：管路盡可能短，盡量走直線，少拐彎；盡量不安裝不必要的管件和閥門等；管徑適當大些。1、用當量長度法計算局部阻力時：2、用局部阻力系數(shù)法計算局部阻力時：2024/1/3029練習1：分別計算下列情況下，流體流過φ76×3mm、長10m的水平鋼管（取0.3mm）的阻力損失、壓頭損失及阻力壓降。（1）密度為910kg/m3、粘度為72cP的油品，流速為1.1m/s；（2）20℃的水，流速為2.2

m/s。練習2：長度為8米的直管Φ38×3mm中裝有180°彎頭一個，標準彎頭兩個和全開的球心閥一個，求管路的總阻力損失，3m3/h,ρ=816kg/m3,μ=0.643pa·s,取=0.3mm2024/1/3030練習3：如圖所示，料液由常壓高位槽流入精餾塔中。進料處塔中