1.6管流阻力计算.ppt

当量长度le ：与流体流过管件或阀件等所产生的局部阻力损失相等的同径直管的长度。 λ、d、u 均采用直管数据； 管件或阀门的le由实验确定； 湍流，某些管件与阀门的le可从共线图查得。 2. 当量长度法 小管 1.6.3 管路系统的总阻力损失 2 2 管入口 2 2 管出口 弯管 阀门 u2 2 2 u2 2 2 2-2面取在出口内侧时，hf中不包括出口阻力损失，但 2-2面取在出口外侧时，hf中包括出口阻力损失，其大小为 ，但2-2面的动能为零。 改善固壁对流动的影响： 减小管壁粗糙度，防止或推迟流体与壁面的分离； 加极少量的添加剂，影响流体运动的内部结构。 减小阻力的措施： 阀门管件 例题：溶剂由容器A流入B 。容器A液面恒定，两容器液面上方压力相等。溶剂由A底部倒U型管排出，其顶部与均压管相通。容 器A液面距排液管下端6.0m， 排液管为钢管?60×3.5mm， 容器A至倒U型管中心处， 水平管段总长3.5m，有标 准阀1个(全开)，90°标准 弯头3个。 试求：要达到12m3/h的流量，倒U型管最高点距容器A 内液面的高差H。（?=900kg/m3，?= 0.6×10-3 Pa·s）。 分析： 求H H=z1-z2 解：以容器A液面为 1-1 截面，倒U型管最高点处为 2-2 截面，并以该截面处管中心线所在平面为基准面，列柏努利方程有： 取钢管绝对粗糙度ε=0.3mm 溶剂在管中的流速u2 求λ 摩擦因数图 ?/d = 5.66?10-3 Re =1.2 ?105 管进口突然缩小ξ=0.5 90°标准弯头ξ=0.75 标准阀（全开）ξ=6.0 求ξ 例题：一水动力机械从水库引水喷射，设计流量 300m3/h，喷嘴出口处射流速度 32m/s。喷口处距水库液面垂直距离 80m，引水管长 300m（包括局部阻力的当量长度在内）。 水的密度为1000 kg/m3， 粘度为1.305×10-3 Pa·s 计算：适宜的引水管直径。 80m 1 1’ 2 2’ 解：设管内流速为 u，喷嘴出口处为 u2，由水库水面到喷嘴出口列柏努利方程，有 取管壁绝对粗糙度? = 0.3mm 当 d 未知时，?/d 和 Re 不确定，? 也不能确定，因而不能直接求取 d，需采用试差法求解。 ?、?/d 、Re 三个参数均含于摩擦系数关联式中： 管内湍流 ? 值大致为0.02～0.04，取一? 的初值，计算出相应的d 和Re，代入上式得到 ? 的计算值，与初设值比较并根据差值大小决定如何修改初设值，直到满意的计算精度。 1.6 流体在管内的流动阻力 ——流动阻力产生的根源 流体具有粘性，流动时存在内部摩擦力。 ——流动阻力产生的条件 固定的管壁或其他形状的固体壁面。 直管阻力 ： 局部阻力： 流体流经一定管径的直管时由于流体的内摩擦而产生的阻力 。 流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大及缩小等局部地方引起边界层分离造成的阻力。 管路中的阻力分类 单位质量流体流动时所损失的机械能，J/kg。 单位重量流体流动时所损失的机械能 ，m。 单位体积流体流动时所损失的机械能 ，Pa 。 是流动阻力引起的压强降。 以 表示。 注意： 与柏努利方程式中两截面间的压强差 的区别 2、一般情况下，△p与△pf在数值上不相等； 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、△pf不是两截面间的压强差 ，仅是一个符号，△表示的不是增量，而△p中的△表示增量。 1.6.1 流体在直管中的流动阻力 1、计算圆形直管阻力的通式 r R l u ——圆形直管内能量损失与摩擦应力关系式 2、公式的变换 ——圆形直管阻力所引起能量损失通式(范宁公式) λ为无因次的系数(摩擦因数) 层流与湍流都适用 3、管壁粗糙度对摩擦系数的影响 化工管路 光滑管 粗糙管 玻璃管、黄铜管、塑料管 钢管、铸铁管 管壁粗糙度 绝对粗糙度 相对粗糙度 壁面凸出部分的平均高度， 以ε表示 。 绝对粗糙度与管道直径的比值，即ε /d 。 层流 湍流 λ=f(Re) εδ εδ 4. 滞流时的摩擦损失 ——哈根-泊谡叶公式 ——范宁公式 ——滞流流动时λ与Re的关系 5、湍流时的摩擦系数与因次分析法 依据：因次一致性原则 白金汉(Buckinghan)所提出的π定理。 特点：通过因次分析法得到数目较少的无因次变量，按无因次变量组织实验，从