流体动量传输中的阻力损失.ppt

第四流体动量传输中的阻力损失 伯努利方程： 以压头损失 表示流体流动阻力： 其中： 称为摩擦阻力系数 （沿程阻力系数）(P50) 实际应用中，f的确定确定通常通过查表或应用经验公式。如P51，图5.1莫迪（狄）图。 (右纵坐标） 工程计算h f (ΔP f ）的步骤： 首先计算Re，然后根据Re及ε/d确定f，再根据上述公式计算。 例：设有μ=0.1 Pa·s，ρ=850 kg/m3的油，流过长为 L=3000 m，直径d =300mm的管道，其流量Q=41×10-3m3/s，试求摩擦压力损失ΔP？ §4.2 不可压缩流体的局部阻力 当流体流过各种接头，阀门，仪表等局部障碍时，也要产生一定的压力损失，称为局部压力损失。 局部压力损失可表示为： 式中，ξ——局部阻力系数 一、等截面突然扩大的阻力损失  P0 连续方程： 能量方程(忽略其间的粘性切应力)： P0 动量方程: 动量输入量－输出量＋系统作用力总和＝动量的蓄积 动量输入量：ρu12A1?; 动量输出量：ρu22A2? ? 系统作用力总和：P1A1＋P0(A2－A1)－P2A2 近似认为P0=P1 ，系统作用力＝P1A2－P2A2 稳态流动，动量的蓄积 ＝0 ∴ ρu12A1 ＋P1A2 ＝P2A2 ＋ρu22A2 解方程组： ρu12A1 ＋P1A2 ＝P2A2 ＋ρu22A2 等截面突然扩大的阻力损失  管道出口损失 当A2＞＞A1 局部压力损失： 式中，ξ—局部阻力系数 截面突然扩大： 逐渐扩张时的局部阻力损失： 根据塞米金实验公式[1]： ξ1= （1－ ）2 (1 －cos(α/2)） 当扩张角α较小时（7°~10°），局部损失可忽略不计。 不同的研究者有不同的结果，但趋势一致[2]。 截面收缩采用逐渐收缩的形式，有相似的结果。 * * = He 2 P1 Z1 ρg u1 ＋ 2g ＋ ＋ ∑hf 2 P2 Z2 ρg u2 ＋ 2g ＋ ＋ 本章基本内容：如何确定流体流动过程的∑hf ？ §4.1 不可压缩流体的摩擦阻力 ∑hf ＝h1+hf h1 — 局部阻力损失 hf — 直管摩擦阻力（沿程阻力）损失 沿程阻力：流体运动时，由于自身粘性和管壁粗糙度的影响将在流体与壁面间以及流体质点间产生摩擦力，这种沿流程阻碍流体运动的摩擦力称为沿程阻力。 沿程阻力损失：运动流体克服沿程阻力而产生的能量损失。 Fm=F (D, l, u, ρ,μ, ? ) Fm=k ·la·ρb·uc·μd·De· ?m 因次分析的基本原理是因次和谐：即物理方程中各项的因次必须相等。 其中的k、a、b、c、d、e、m均为待定常数 由于影响因素众多，因此迄今还不能完全用理论分析方法建立摩擦阻力与各因素间的准确关系，只能以半经验法或因次分析为基础建立关联式。 因次分析中的基本物理量： 质量：kg, 以M表示 长度：m, 以L表示 时间： s, 以T表示 温度： ℃（K）, 以t表示 其它物理量都是上述基本物理量的组合。 摩擦阻力计算的因次分析主要用前三个基本物理量。 MLT－2= La(ML－3)b ·(LT－1)c ·(ML－1T－1)d ·Le· Lm Fm=k ·la·ρb·uc·μd·De· ?m MLT－2= Mb＋d La－3b＋c－d＋ e＋m T －c－d Fm=k ·la·ρb·u1＋b·μ1－b·D1－a＋b－m· ?m 标准圆管层流条件：f＝64/Re (P50) 非标准圆管需要修正：f＝C/Re (P53，表5.2) 气体压头损失通常以压强降表示： P53 例5.1 P1、u1、A1 P2、u2、A2 流体从小直径的管道流往大直径的管道 取1-1、2-2截面以及它们之间的管壁为控制面，并写出1、2截面的以下方程。 P1、u1、A1 P2、u2、A2 ρ1u1A1=ρ2u2A2 P0 P1、u1、A1 P2、u2、A2 P0 ρ1u1A1=ρ2u2A2 得： 由P53式（5.6a)有： 注意：计算阻力系数ξ时，使用的速度不同，ξ值不同，但h1相同。 ξ值仅与流过管道的形状有关，与流