流动损失及管道计算.ppt

流动损失及管道计算 管道中的实际粘性流动 圆管内定常不可压层流流动 湍流流动及其时均化 湍流流动的速度分布 沿程损失与局部损失 管道计算基础 流动状态 判别流动状态 湍流流动的结构（一） 湍流流动的结构（二） 绕圆球后的湍流流动 绕方形物体后的流场 非圆形截面 湿周长 当量直径 层流沿程损失 在圆管1-2截面运用柏努力方程得 沿程损失系数与壁面摩擦应力的关系 准定常湍流：时均值不随时间变化的湍流。 二、壁面湍流及其结构 壁面湍流：受壁面限制的湍流为壁面湍流 自由湍流：不受壁面限制的湍流为自由湍流 壁面湍流的结构： 粘性底层：很簿， 根据理论分析和实验结果， 粘性底层的厚度表示为： 过渡区：速度分布无规律， 湍流核心区：不受壁面影响 壁面湍流的结构 光滑管、粗糙管与绝对粗糙度 三、湍流的速度分布（一）、粘性底层速度分布 （二）过渡区的速度分布 （三）湍流核心区的速度分布 1.对数速度分布规律 2.幂次方速度分布规律 3.圆管中湍流的最大速度和平均速度 用七分之一方速度分布（下标t示湍流, 示层流） 4.水力粗糙管中的速度分布 粘性底层 过渡区 壁面湍流分区及速度分布 (四)湍流的沿程损失 （一）水力光滑管 例题分析 沿程损失的实验分析 沿程损失的实验分析 一、尼古拉兹曲线 光滑管内沿程损失系数： 压缩性对沿程损失系数的影响 管道内的局部损失 局部损失的产生的原因 当流体经过弯管、流道突然扩大或缩小、阀门、三通等局部区域时，流速大小和方向被迫急剧地改变，因而发生流体质点的撞击，出现漩涡、二次流以及流动的分离及再附壁现象。此时由于粘性的作用，质点间发生剧烈的摩擦和动量交换，从而阻碍着流体的运动。这种在局部障碍物处产生的阻力称为局部阻力。流体为克服局部阻力而消耗的机械能称为局部能量损失，单位重量流体的局部能量损失称为局部能头损失，以 表示 局部损失的计算 局部能量损失可表示为 一、断面突然扩大的局部阻力系数 由柏努力方程得 二、流入大容器 当 远远大于 时， 四、弯管 计算公式 局部压力损失的测试原理与计算方法 如前述，断面突扩和在管道中为了改变流向或改变断面而安装的管件（如弯头、大小接头等），以及为了控制和调节流量而装设的阀门（如分配阀、节流阀）等，流体流经管件或阀件时，便产生局部压损 。下面简述局部压损的测试原理与计算方法。 bn段的沿程压损 1.??? 局部压损的测试原理与计算 如图所示，局部装置ab（为阀件或管件）所产生的压损 ，在全压线上分为两部分：一部分是发生在局部本身范围内的 ；另一部分是发生在局部出口后的直管段bn中（因局部结构，对液流的干扰所形成的漩涡和引起的流速重新分布等影响，到n点为止）的 。 因此，过n点以后静压或全压仍呈线性变化（即无局压损而只有沿程压损）。用此n点为测点进行测量，才能包括全部的局部压损 ，但这种测量方法实际上包括了bn段的沿程压损 。 ??? 一次相扣法 米勒于1971年在其《内部流动—即管件局部压损系统》著作中，采用了“一次相扣”法： 即由上图知 可见，当测出 后，只要在系统的上游或下游直管段中，另外测出相当于 长度的沿程压损 ，并由 中扣除（减去）此 ，便求得了局部压损 。 局部损失的减小与利用 在弯管中加入导流片可减小损失 避免截面积突然变化 装三通（合流板、分流板） 可用于密封装置 4.6管道计算 管道计算的基本内容 串联管道 并联管道 分支管道 管网 管路计算 三类基本问题计算的目的 1）已知管道布局、几何尺寸和通过的流量,求流动损失，即确定管路系统的压力降。 2）已知管道布局、几何尺寸和管路系统允许的压力降，求通过的流量（确定管道的输送能力） 3）已知管道布局、通过的流量和允许的压力降，确定管路几何尺寸。 根据前面的讨论，一条管路中的能量损失等于各段上的沿程损失和局部损失之和，即 经济核算 管径大，初期投资大，流动损失小，所需动力设备小，经常运转的费用小；反之亦然。 工程中需要限定出经济流速，可根据输送的流量定出合适的管径。 可见管路中能量损失的计算是管路计算的关键。 计算思路 一般计算首先确定 ，根据 的范围判别流动状态；根据 的区域计算相应的 ，则可计算出管路系统的沿程损失 串、并联管路的连接方法 串联管道计算 定义：串联管路是指各种不同直