6.流体流动阻力讲解.ppt

三. 非圆形管道的当量直径 实验表明，非圆形管道只要采用当量直径代替前述公式中的直径，其阻力损失亦可按公式进行计算。 特别注意：不能用当量直径来计算流体通过的 截面积、流速和流量！！！ 例： 一环隙管道的r＝10cm，R＝25cm，求当量直径。 R r 解： 常用当量直径 套管环隙，内管的外径为d1，外管的内径为d2 : 边长分别为a、b的矩形管 : 四.局部阻力损失（在此不再推导突然扩大、突然缩小的局部阻力损失） 流道变向：如弯头； 流道截面发生变化：如阀门； 管路的分支与汇合：如三通。 局部涡流，导致局部摩擦阻力 将局部阻力表示为动能的某一倍数。 ζ——局部阻力系数 J/kg m 一、阻力系数法 1. 突然扩大 2.突然缩小 3. 管突然缩小（进口)及（出口) 要记准！ 突然缩小：流体自容器进入管内。 ζ进口 = 0.5 进口阻力系数 突然扩大：流体自管子进入容器或从管子排放到管外 空间。 ζ出口 = 1 出口阻力系数 4 . 管件与阀门 几种典型阀门的构造 * * 蝶阀 当量长度法 将流体流过管件或阀门的局部阻力，折合成直径相同、长度为Le的直管所产生的阻力 。 Le —— 管件或阀门的当量长度，m。 总阻力： 减少流动阻力的途径： 管路尽可能短，尽量走直线，少拐弯； 尽量不安装不必要的管件和阀门等； 管径适当大些。 五. 管系的总阻力损失 管路的伯努力方程可以写成： u1 u2 上图所示管路的沿程阻力计算如下： 阻力项的流速按实际情况计算，如果管段内的流速不同，则需分别计算沿程阻力。 小 结 1.要记住层流的摩擦因数表达式。 2.不要求记忆计算湍流摩擦因数的经验公式，但要知道影响流动阻力的因素，会查湍流的摩擦因数图。 3.能够计算非圆形管道的当量直径。 4.了解因次分析法的基本原则，步骤。 表面摩擦力为主的沿程阻力 逆压差或涡流为主的局部阻力 均匀直管： 各种管件： 流体流动阻力 叶宏 知识回顾： 流体静力学方程 流量计测定下下节学习 下章学习 如何计算? 主 要 内 容 一. 均匀直管摩擦阻力损失通用表达式 二. 摩擦因数 三. 非圆形管道的当量直径 四. 局部阻力损失 五. 管系的总阻力损失 小结 直管阻力：流体流经一定直径的直管时由于内摩擦而 产生的阻力； 局部阻力：流体流经管件、阀门等局部地方由于流速 大小及方向的改变而引起的阻力。 管路组成 直管 管件：阀门、三通、弯头 沿程阻力损失 形体阻力损失 或局部阻力损失 一. 均匀直管摩擦阻力损失通用表达式 取微元长度dL的直管，分析其中液体的受力情况。如右图所示。 稳态时，由于流体匀速运动，流体受到的合外力为零。流体受到的外力如图所示。 dL d p p+dp τ·dA u 当不可压缩流体流过等截面管时，积分上式有： 令： 则有： 以压差表示 上式称为范宁公式(Fanning Equation)，其中λ称为摩擦因数。 其中：Z──位压头（位头）；u2/(2g)──动压头(速度头) ； p/(ρg)──静压头 ； hf──压头损失； he──有效压头（外加机械能使流体增加的压头） △表示的不是增量，而△P中的△表示增量； 2、一般情况下，△P与△Pf在数值上不相等； 注意： 只是一个符号 ； 并不是两截面间的压强差 1. 3、只有当流体在一段既无外功加入、直径又相同的水平管 内 流动时， △P与压强降△Pf在绝对数值上才相等。 1. 层流时的摩擦因数 由上一讲得到的平均速度公式，有： 二. 摩擦因数 又有: 哈根-泊谡叶方程 层流时阻力与速度的一次方成正比 !(易出错！) 2. 湍流时的摩擦因数 1) 因次分析法 依据： A. 因次一致性原则 由基本物理定律推导出的物理方程式，其各项的因次必然相同。 B. π定理 任何一个符合因次一致性原则的物理方程式，都可以表示为一个由若干个无因次数组成的方程式。如果待分析的未知数由n个物理量构成，其中采用了m个基本因次，则描述此物理方程的无因次数由(n-m)个。 湍流时压力损失的影响因素： （1）流体性质：?，? （2）流动的几何尺寸：d，l，?（管壁粗糙度:管壁突出部分的平均高度) （3）流动条件：u ①绝对粗糙度 ：管道壁面凸出部分的平均高度ε。 ②相对粗糙度 ：绝对粗糙度与管径的比值ε/d。 上式中，K、a、b、c、e、f、g均为待定系数。 B.因次化处理 依据因次一致性原则，有： 对于M： 对于L： 对于θ： e+f=1 a+b+c-