化工原理第一章流体流动.ppt

1.5.3 局都阻力 ?? 将流体在管径流动受到阀门管体阻碍，以及进出突然扩大或缩小等，在局部受到的阻力，称局部阻力。其计算方法有局部阻力系数法和当量长度法：???1.5.3.1 阻力系数法 克服局部阻力所引起的能量损失，也可以表示成动能 一个倍数，即： 　　　　　　　　　　　　　　(1-43） 或 (1-43a) 式中ζ称为局部阻力系数，一般由实验测定。因局部阻力的形式很多，为明确起见，常对ζ加注相应的下 1.5.3.1 阻力系数法 　　 流体自容器进入管内，进口阻力系数系数ζc=0.5。 若管口圆滑或成喇叭状，则局部阻力系数相应减小，约为0.25～0.05。 　　流体自管子进入容器或从管子直接排放到管外空间，出口阻力系数ζe=1。 突然扩大，缩小及管件阀门的ξ值可查有关资料。 1.5.3.2 当量长度法 　　为了便于管路计算，把局部阻力折算成一定长度直管的阻力： 　　　　　　　或 　(1-60) 式中le称为管件或阀门的当量长度，其单位为m，表示流体流过某一管件或阀门的局部阻力，相当于流过一段与其具有相同直径、长度为le之直管阻力。 各种管件阀门的 le 值可查有关资料。 管路总能量损失又常称为总阻力损失，是管路上全部直管阻力与局部阻力之和。对于流体流经直径不变的管路时，如果把局部阻力都按当量长度的概念来表示，则管路的总能量损失为： 　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　 (1-61) 式中 ∑hf ── 管路的总能量损失, J/kg； 　　　l ── 管路上各段直管的总长度, m； 　　∑le ── 管路上全部管件与阀门等的当量长度之和, m； 　　　u ── 流体流经管路的流速, m/s。 1.5.4管路总能量损失 流动阻力小结 ▲ 流体在管中的流动阻力损失包括直管摩擦阻力损失和局部阻力损失，这是两种有本质区别的阻力损失。前者主要是表面摩擦，而后者主要是涡流造成的形体阻力损失。 ▲ 直管中摩擦阻力损失公式可以用基本物理定律十辅助定则的方法获得，其最终表达形式取决于辅助定则，即与过程持征有关。层流可以解析，湍流时不得不借助实验。 ▲ 因次分析法是一种化工中常用的实验规划方法，它可以减少实验工作量，做到“由小见大，由此及被”。其依据是因次一致性原则。应注意的是，此法必须与经验(或初步实验）相结合，在确定过程影响因素时，不能遗漏必要的变量。 流动阻力小结 　　▲ 局部阻力是—种极复杂的流动现象，一般只能以实验测得某些参数(如阻力系数）来进行估算。 ▲ 工程上常采用“当量”的方法去处理一些目前尚不清楚或无法测定的量。即用一个量去代替原有量，而该量容易测得，见其效果与原有量在某方面等效。在非圆形管阻力计算中采用定义“当量直径”的方法以及局部阻力计算中的“当量长度法”就是实例。它依赖于经验，并无可靠的理论根据。 1.6 管路计算 * 本节的学习目的 掌握不同结构管路（简单管路，并联管路及分支管路）的特点，设计型和操作型管路计算方法和步骤，以达到合理确定流量、管径和能量之间的关系。 * 本节重点 重点为不同结构管路的特点，如简单管路能量损失具有加和性；并联管路中各支管中的压强降（或能量损失）相等；分支管路中单位质量流体流动终了时的总机械能和沿程能量损失之和相等，并且在数值上等于在分叉点每kg流体具有的总机械能。能够根据复杂管路的特点，分配各支管中流体的流量。 1.6.1管路计算基本关系式和内容 连续性方程式、柏努利方程式 静力学方程、能量损失计算式 基 本 关系式 计 算 内 容 （1）对于已有管路系统，规定流量，求能量损失或We； （2）对于已有管路系统，规定允许的能量损失或推动力，求流体的输送量； （3）规定输送任务和推动力，选择适宜的管径。 计 算 类 型 操作型问题：已知输入和管径系统，求解或测试管路系统的输送能力。 设计型问题：将给定输入任务和要求，寻求完成给定输送任务和要求的输送管程系统的间接设计类型 1.6.1 简单管路 定义： 由等径或异径管段串联而成的无分支管路系统称为简单管路。 特点 （1）全管路的总阻力等于各段简单管路阻力之和； （2）各段内的质量流量均等于总质量流量。 计算类型： （1）操作型计算 对一定的流体输送管路系统，核 算在给定条件下的输送量或能量损失。 （2）设