中国计量学院朱云老师《过程基础》.ppt

流动阻力与管道计算 流动阻力、方式与成因 流动阻力表现： 实际的粘性流体在流动中一定伴随着机械能的损失，因此伯努利方程式在考虑到非理想状况时，应为: 流动阻力与管道计算流动状态与阻力关系 层流时阻力 宏观： 管内水流速度较低，流体具有较小的惯性力，由于粘性力的束缚，流体质点除纵向运动外，并不能在横向作大范围内的迁移。 微观： 不同的分子、分子团之间的迁移造成动量的交换，使得速度较高水层的平均速度下降。被减速了的水层与另一相邻的速度较高的水层之间同样会发生上述动量交换过程。 结果： 低速层流体对高速层流体产生阻滞作用而使之减速，高速层流体对低速层流体产生携带作用而使之加速，这就是流体摩擦阻力产生的原因。 流动阻力与管道计算流动状态与阻力关系 沿程阻力的计算 准则方程： 准则数作为变量组成的反映某种规律的表达式 沿程阻力的计算 局部阻力的计算 局部阻力的计算 令 管道计算 简单管路的计算 计算问题的分析 如果已知Q和d，就可以算出Re数，确定λ的值，因而可直接计算ΔpΣ。 如果已知ΔpΣ和d可根据经验先假定λ值，算出u及Re数，再对λ值进行校核，直到λ的值不存在大的偏差为止。最后用准确的λ值，算出u，从而求出Q。 如果已知ΔpΣ和Q，由于u = Q/A，（以圆管为例，u = 4Q/πd2） 上式即为λ=f(d)的形式， 假定λ即可第一次求得d值（管径d要取得合乎规格）。然后再对所得的管径d进行校核，看先前假定的λ是否正确。 串联管路的计算 串联管路： 由几个简单管路串联而成。 总阻力损失： 串联管路上的总阻力损失等于各简单回路阻力损失之和（各简单管路内质量流量相等） … G = G1 = G2 = … = ρ1Q1=ρ2Q2= … 若ρ1=ρ2=…=ρ,则 Q = Q1 = Q2 = …=u1A1= u2A2= … 计算问题的分析： 计算方法雷同简单管路。 并联管路的计算 并联管路： 几条简单管路或串联管路的入口端与出口端分别连接在一起 总阻力损失： Δpl1 =Δpl2 =Δpl3 =ΔpAB 即 例题 如图过热器,流量130T/h,求其阻力。已知蒸汽压力3.923×106 N/m 2，温度423℃；管径φ42×3.5mm，粗糙度Δ=0.08mm,共108根， 总长l = 24m，每个90o 和102.5o 弯头的阻力系数ζ1 =ζ2 = 0.2，由联箱进入管子的阻力系数ζ3 = 0.7，由管子进入联箱的阻力系数ζ4 = 1.1。 小结 重点： 熟知所述的概念及性质 ，各种阻力计算方法的建立及运用 难点： 阻力、流动状态、物性、几何形状等的相互关系；灵活、有选择地运用计算公式 要求： 掌握阻力形成的原因等相关的概念，正确区分阻力的性质，掌握沿程阻力、典型情况的局部阻力计算方法 作业: 思考题2-10、2-11、2-13、2-15、2-18 练习题2-14 * 流动阻力： 流体在流动中为克服阻力所消耗的功（确定流体流动时能量损失的问题，就是确定流动阻力）。 表示方式： 以阻力形式Δp表示 成因： 实际流体具有粘性是产生流动阻力的根本原因；但流动情况不同具体的原因亦有区别。如 层流： 分子布朗运动（产生粘性的原因） 紊流： 流体微团的碰撞（主要） 影响流动阻力因素： 流动状态、通道的几何形状、表面粗糙程度 差别： 产生动量交换的层面不同。 紊流时阻力 宏观： 管内水流速度较快，粘性力的束缚小，流体质点除纵向运动外，还在横向作大范围内的迁移。 微观： 不同的流体质点之间的碰撞造成动量的交换；大量小旋涡的迁移，使得管内部分流体的速度趋于一致。看上去类似层流时分子级别的动量交换过程。 结果： 流体的流动伴随的动量交换造成了比层流时更可观的能量损失，这就是紊流时摩擦阻力产生的原因。 种类：沿程阻力与局部阻力 沿程阻力: 沿流动路程上由于各流体层之间内摩擦而产生的流动阻力，因此也叫做摩擦阻力。 又 : 沿程阻力最终是用来克服固体表面与流体之间的摩擦力，因此也称为表面阻力。 局部阻力: 由于阻力件而产生的阻力。（如……） 四种类型：涡流损失，加速损失、转向损失及撞击损失。 涡流损失 加速损失 转向损失 撞击损失