实验流体流动阻力测定实验报告..doc

6.2 圆管紊流的沿程损失 1. 圆管层流的沿程损失 内径为，长度为的圆管，在层流状态下的压力损失为 如果换算成水头高度损失则有 (6.2.1) 式中，称圆管层流沿程阻力或摩擦阻力系数，它仅由决定即。对于圆管紊流而言，一般认为的表达式形式与式(6.2-1)是相同的。不同在于沿程阻力系数要复杂的多。通常认为（为管壁绝对粗糙度，为圆管半径）。这样对于圆管紊流，沿程式可表示为 (6.2-2) 式中 u—圆管中平均流速。 l—圆管长度。 d—直径，。 —雷诺数。 —管壁绝对粗糙度。 通常由实验确定。前人作了大量的研究，主要结论如下 2. 卡门－普朗特(Karman-Prandtl)公式 光滑管 (6.2-3) 粗糙管 (6.2-4) 上两式有一定理论基础，又有实验资料确定系数，比较精确，缺点是计算不方便。 3. 布拉休斯(Blasins)公式 ） (6.2-5) (6.2-6) 4. 莫迪(Moody)图 上述公式计算的数繁琐，1940年美国普林斯登的莫迪(L.F.Moody)对工业用管作了大量实验，绘制出了与Re及的关系图(图6-2)供实际计算使用，简便而准确，并经过许多实际验算，符合实际情况。因而莫迪图应用广泛。 图 6-2 莫迪图 5. 非圆管的紊流阻力 对于非圆管中的紊流时的阻力，其计算方法是将非圆管折算成圆管计算。根据水力半径和圆管几何直径d的关系，则有 (6.2-7) 式中 —非圆管的水力半径，，为湿周长度，A为过流面积。 —阻力系数，，Re为非圆管雷诺数。 在工程上，通常根据Chery公式计算水头损失。所谓Chery公式就是式(6.2-7)的变形 (6.2-8) 式中 k—常数，,称Chezy系数，可从有关手册或资料中查取。 例1．长度m，内径mm的镀锌钢管，用以输送运动粘度m2/s（即cSt）的油液，测得流量L/s。确定沿程损失？ 解：（1）确定流速及流态 管中流速为 （m/s） 雷诺数Re为 故可判定管中流态为紊流 （2）根据Re选择并计算沿程损失 由于，故沿程损失系数为 沿程损失为 (m油柱) 例2．长度m,内径mm的新铸铁管（绝对粗糙度mm），用以输出重度N/m3的油液（m/s2），测得重量流量N/h。设冬季油液运动粘度m2/s，夏季运动粘度 m2/s，试确定冬夏季中的输油管的水头损失？ 解：（1）将流量规范化并判定两季中的流态 流量 (m3/s) 流速 (m/s) 冬季时 夏季时 （2）计算水头损失 冬季时为层流，按层流沿程损失公式，则有 (m油柱) 夏季时流动为紊流，根据及，利用莫迪图可确定，则有 (m油柱) 6.3 管流局部损失 1．局部阻力损失 输送流体的管道不是只由等断面的直管组成，为控制流体分流和控制流量和流动方向，管路上要装置很多弯头，三通，阀门等管道辅件及控制件。流体在流经过这些器件时，或流速变化，或流向变化，或兼而有之，从而干扰了流体的正常运动，产生撞击，分离脱流，漩涡等现象，带来附加阻力，增加了能量损失。由于这类流体的运动比较复杂，影响因素较多，除少数几种可作一定的理论分析之外，一般都依靠实验方法求得实用局部阻力系数。 局部阻力损失可分为两类，一类是由于过流断面变化（包括断面收缩和扩大）引起得局部损失；另一类是流动方向的变化（如弯头）引起的局部损失。这里仅介绍几种常见的局部阻力系数，其余可查相关手册，不再罗列。 （1）管径突然扩大或缩小时的局部阻力系数 过流断面突然变化有两种：即突然扩大或突然缩小（图6-3和图6-4）,突然扩大或缩小时的水头损失公式在形式上是一致的，即 (6.3-1) 式中 —局部阻力系数，对于突扩或突缩值不同。 —流过突变处的流体在下游管中流速。 对于突然扩大管流，式(6.3-1)可根据Bernulli方程导出。参看图6-3，取管径轴线作为位置势能的基准面（零位）。按Bernulli方程，则有