第十章 流动阻力和能量损失.ppt

第一节 沿程损失和局部损失 能量损失分为两种形式： 第二节 流体的两种流态 实验过程 实验表明 二、流态的判断依据 流体的流动状态不仅与流体的速度v有关，还与流 体的黏度?、密度ρ和管径d有关。 例10-1 某低速送风管道，内径d?200mm，风速v?3m/s，空气温度为40℃。求：（1）判断风道内气体的流动状态；（2）该风道内空气保持层流的最大流速。 例10-2 某油的黏度为70?10-3Pa·s，密度为1050kg/m3，在管径为?114mm?4mm的管道内流动，若油的流量为30m3/h，试确定管内油的流动状态。 第三节圆形管内的速度分布和边界层概念 1.圆形管内层流速度分布 2.圆形管内湍流结构及速度分布 (2) 湍流时圆管内速度分布 二、边界层的概念 1.边界层的形成和发展 2.边界层分离 第四节流体在管内流动阻力损失的计算 例10-3 用内径为d?10mm，长为L?3m的输油管输送润滑油，已知该润滑油的运动黏度??1.802?10-4m2/s，求流量为qV=75cm3/s时，润滑油在管道上的沿程损失。 表10-1 常用工业管道的绝对粗糙度数值 例10-4 水管为一根长为50m，直径d?0.1m的新铸铁管，水的运动黏度??1.31?10-6m2/s，水的平均流速v?5m/s，试求该管段的沿程压头损失。 例10-5 某钢板制风道，截面尺寸为400mm?200mm，长度为80m，管内平均流速v?10m/s，空气温度t?20℃，求该风道的沿程压力损失?pf。 二、局部损失计算 例10-6 如图10-17所示离心泵从贮水池中抽水。已知吸水管直径d?100mm，吸水管长度L?20m，??0.03，离心泵进口流量qV?15?10-3 m3/s。水泵进口处的最大允许真空度Hv?6mH2O，吸水管底部装有带底阀的滤水网，泵吸水管上采用90o弯头。试求离心泵的安装高度H。 三、减少流动阻力的措施 ?b＜K , ??f（Re，K/d）。 ④ 湍流过渡区 Re≥4000及图中虚线以下、湍流光滑区曲线以上的区域。 ⑤ 湍流粗糙区 Re≥4000及图中虚线以上的区域。 ?b＜＜K，??f（K/d）。此区又称阻力平方区或完全湍流区。 当K/d一定时，? 随Re值的增大而减小，Re值增至某一数值后? 值下降缓慢；当Re值一定时，? 随K/d值的增加而增大 莫迪图 此区域内流体流动阻力所引起的能量损失hf与v2成正比 莫迪图的使用方法 布拉休斯公式 ① 湍流光滑区 （3）湍流?的计算公式 均为计算?的经验公式和半经验公式 （Re＜105）? 尼古拉兹公式 ??f2（Re） 希弗林松公式 ② 湍流粗糙区 尼古拉兹公式 湍流?的计算 ??f（K/d） ③ 湍流过渡区 ? 湍流?的计算 莫迪公式 柯列勃洛克公式 阿里特苏里公式 适合于整个湍流区的综合经验公式 ??f（Re，K/d） 分区计算?，首先要准确地判定湍流所处的区域，然后才能选用恰当的公式进行计算。 （4）湍流分区判别式 湍流光滑区 ? 湍流?的计算 湍流过渡区 湍流粗糙区 ＜Re≤ 2000＜Re≤ Re＞ 5～10 墙内砖砌风道 0.01～0.05 橡皮软管 0.5～3.0 生锈钢管 1.5 矿渣混凝土板风道 0.01 玻璃管 0.06～0.33 新焊接钢管 0.3～3.0 混凝土管 0.150.01～0.05 白铁皮管 0.15 镀锌钢管 1.0 胶合板风道 0.12 涂沥青铸铁管 0.2 旧无缝钢管 0.01 塑料板制风道 0.5～1.6 旧铸铁管 0.04～0.19 新无缝钢管 0.15 钢板制风道 0.25～0.42 新铸铁管 0.0015～0.01 新铜管 K/mm 管道材料 K/mm 管道材料 K/mm 管道材料 在选取管壁的绝对粗糙度K值时，要充分考虑流体对管壁 的腐蚀性，液体中固体杂质是否会黏附在壁面上以及使 用情况等因素。 对非圆形管道，如矩形风道、梯形或三角形明渠等 ，上述计算公式仍适用，但公式中的直径d需采用 “当量直径de”来进行计算 。 4.非圆管内流动的沿程损失 （1）水力半径R ? 流体流经通道的截面积A与湿周x 之比。即： 湿周: 流道截面上流体接触即润湿固体壁面部分的周边长度。 只有在满流情况下湿周才等于周长。 圆管满流时 (?图a) 圆管半流时 （图b