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流体在直管中的流动阻力1计算圆形直管阻力的通式
一、流体在直管中的流动阻力 1、计算圆形直管阻力的通式 二、局部阻力损失 1、局部阻力损失的计算 1)阻力系数法 表 各种管件、阀门及流量计等以管径计的当量长度 随堂习题 1.流体流动时的阻力分为 和 。由于流体内摩擦力而引起的是 。 2.流体阻力产生根源是 。 3.滞流流动时λ与Re的关系是 。 3.简述范宁公式的表达式及其中各个量的含义。 4.有一套管换热器,内管的外径为25mm,外管的内径为46mm,冷冻盐水在套管的环隙中流动。盐水的质量流量为3.73t/h,密度为1150kg/m3,黏度为1.2×10-3 Pa·s,试判断盐水的流动类型。 5.某离心泵在输液量为280L/min时的扬程为18m。问该泵是否能将密度为1060kg/m3、流量为15m3/h的液体从敞口贮槽输送到8.5m、表压为0.03MPa的设备中。已知管路尺寸为?70?3.5、管长为124m(包括所有局部阻力的当量长度),摩擦系数取为0.03。 第一章 流体流动 第四节 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 管路中的阻力 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所引起的阻力。 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。 单位体积的流体流动时所损失的机械能 ,Pa 。 是流动阻力引起的压强降。 注意: 与柏努利方程式中两截面间的压强差 的区别 以 表示, △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。 垂直作用于截面1-1’上的压力 : 垂直作用于截面2-2’上的压力 : 平行作用于流体表面上的摩擦力为 : ? —— 圆形直管阻力所引起能量损失的通式 称为范宁公式。 ( 对于滞流或湍流都适用) λ为无因次的系数,称为摩擦因数 。 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 。 4. 滞流时的摩擦损失 与范宁公式 对比,得: ——滞流流动时λ与Re的关系 ξ为阻力系数 ,由实验测定 。 突然扩大与突然缩小 u:取小管的流速 ξ可根据小管与大管的截面积之比查图。 管出口 b) 管出口和管入口 管出口相当于突然扩大, 流体自容器进入管内,相当于突然缩小 A2/A1≈0, 管进口阻力系数,ξc=0.5。 2)当量长度法 le为管件的当量长度。 管件与阀门 不同管件与阀门的局部阻力系数可从手册中查取。 管件与阀门的当量长度由试验测定,湍流时,可查共线图。 三、管路中的总能量损失 管路系统中总能量损失=直管阻力+局部祖力 对直径相同的管段: 例:用泵把20℃的苯从地下储罐送到高位槽,流量为300 l/min。高位槽液面比储罐液面高10m。泵吸入管路用φ89×4mm的无缝钢管,直管长为15m,管路上装有一个底阀(可粗略的按旋启式止回阀全开时计)、一个标准弯头;泵排出管用φ57×3.5mm的无缝钢管,直管长度为50m,管路上装有一个全开的闸阀、一个全开的截止阀和三个标准 弯头。储罐及高位槽液面上方均为大气压。设储罐液面维持 恒定。试求泵的轴功率。设泵的效率为70%。 解:取储罐液面为上游截面1-1,高位槽液面为下游截面2-2, 并以截面1-1为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式。 式中: (1)吸入管路上的能量损失 式中 管件、阀门的当量长度为: 底阀(按旋转式止回阀全开时计) 6.3m 标准弯头
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