《工程流体力学》 第六章 管内流动及水力计算.ppt

《工程流体力学》 第六章 管内流动和水力计算 §6.6 沿程损失的实验研究 三、莫迪图应用 单一圆管流动损失 《工程流体力学》 第六章 管内流动和水力计算 §6.6 沿程损失的实验研究 三、莫迪图应用 《工程流体力学》 第六章 管内流动和水力计算 §6.6 沿程损失的实验研究 三、莫迪图应用 [例2] 已知管道参数和压强降求流量。 求： 管内流量qv。 解： 莫迪图完全粗糙区的λ＝0.025 , 设λ1＝0.025 , 由达西公式 查莫迪图得λ2＝0.027 ,重新计算速度 查莫迪图得λ3＝0.027 已知: d＝10cm , l＝400m 的旧无缝钢管比重为0.9, =10 -5 m2/s 的油 [例3] 已知沿程损失和流量求管径. 求： 管径d 应选多大? 解： 由达西公式 已知: l＝400m 的旧无缝钢管输送比重为0.9, =10 -5 m2/s 的油。 qV = 0.0318 m3/s [例3] 已知沿程损失和流量求管径 由ε/ d = 0.2 / 98.4 = 0.002，查莫迪图得λ2 = 0.027 d 2 = (3.69×10 – 4 ×0.027) 1 / 5 = 0.0996 (m) Re2 = 4000 / 0.0996 = 4.01×104 ε/ d = 0.2 / 99.6 = 0.002，查莫迪图得λ3 = 0.027 最后取d =0.1m。 用迭代法设λ1=0.025 《工程流体力学》 第六章 管内流动和水力计算 §6.7 非圆形管道沿程损失的计算 工程中一些场合用非圆管道输送流体，如烟道、风道等。 沿程阻力公式可以使用，采用当量直径D来代替。 非圆管道越接近圆，误差越小； 矩形长短比不宜超过8；圆环长短径比不宜超过3； 《工程流体力学》 第六章 管内流动和水力计算 §6.8 局部阻力损失 流体经过阀门、弯管、突扩和突缩等管件时产生的局部损失。 流体经过部件时，由于通流截面、流动方向的急剧变化，引起速度场的迅速改变，增大了流体间的摩擦、碰撞以及形成旋涡等原因,从而产生局部损失。 《工程流体力学》 第六章 管内流动和水力计算 §6.8 局部阻力损失 一、管道截面突扩时的局部损失 管件截面积突变；漩涡/摩擦/阻碍； 局部损失较大； 已突扩管为例，选择控制体1-2截面。 《工程流体力学》 第六章 管内流动和水力计算 §6.8 局部阻力损失 二、管道截面突然缩小时的局部损失 流体从大直径管道流入小直径管道，流束急剧收缩，由于惯性作用，流束在小直径管道内继续收缩一段距离后再逐渐扩大，由于流速分布不断变化，导致的摩擦和碰撞将产生能量损失； 流体进入小直径管道之前和在缩颈部位存在着旋涡区，将产生不可逆的能量损失。 《工程流体力学》 第六章 管内流动和水力计算 §6.8 局部阻力损失 三、流体在弯管中的局部损失 截面上的速度分布急剧变化，速度梯度较大，切向应力产生的损失； 旋涡产生的损失：弯管的外侧压力大，速度小，内侧压力小，速度大。外侧由A到B段和内侧的由A’到C’段都是增压减速过程，动能转化为压强势能，出现边界层的分离，形成旋涡，造成损失； 由于外侧速度低于内侧，内侧的离心力会大些，所以管道中心会出现内侧流体向外侧的流动，这样在径向平面内形成两个旋转运动，旋转运动与主流束相结合形成二次螺旋流。弯管损失的一半来自于二次螺旋流。在紊流状态下，二次螺旋流将持续100倍管道直径的距离。 ［例］如图所示为用于测试新阀门压强降的设备。21℃的水从一容器通过锐边入口进入管系，钢管的内径均为50mm，绝对粗糙度为0.04mm，管路中三个弯管的管径和曲率半径之比d/R=0.1。用水泵保持稳定的流量12m3／h,若在给定流量下水银差压计的示数为150mm，（1）求水通过阀门的压强降；（2）计算水通过阀门的局部损失系数；（3）计算阀门前水的计示压强；（4）不计水泵损失，求通过该系统的总损失，并计算水泵供给水的功率。 【解】管内的平均流速为 m/s (1)流体经过阀门的压强降 Pa (2)阀门的局部损失系数 由 解得 （3）计算阀门前的计示压强，由于要用到粘性流体总流的伯努利方程，必须用有关已知量确定方程中的沿程损失系数。 21℃的水密度ρ近