阻力损失计算.pdf

精品文档 第五节 阻力损失 1-5-1 两种阻力损失 直管阻力和局部阻力 化工管路主要由两部分组成：一种是直管 , 另一种是弯头、三通、阀门等各种 管件。无论是直管或管件都对流动有一定的阻力 , 消耗一定的机械能。直管造 成的机械能损失称为直管阻力损失 ( 或称沿程阻力损失 ) ；管件造成的机械能损 失称为局部阻力损失。 对阻力损失作此划分是因为两种不同阻力损失起因于 不同的外部条件，也为了工程计算及研究的方便 , 但这并不意味着两者有质的 不同。此外 , 应注意将直管阻力损失与固体表面间的摩擦损失相区别。固体摩 擦仅发生在接触的外表面 , 而直管阻力损失发生在流体内部 , 紧贴管壁的流体 层与管壁之间并没有相对滑动。 图 1-33 阻力损失 阻力损失表现为流体势能的降低 图 1-33 表示流体在均匀直管中作定态流动 , u1=u2 。截面 1、2 之 间未加入机械能 , he=0。由机械能衡算式 (1-42) 可知： p p P P 1 2 1 2 h z g z g (1-71) f 1 2 由此可知 , 对于通常的管路，无论是直管阻力或是局部阻力 , 也不论是层流或湍流 , 阻力损失均主要 表现为流体势能的降低 , 即 P / 。该式同时表明 , 只有水平管道 , 才能以 p ( 即 1 2 ) 代替 以表 p -p P 达阻力损失。 层流时直管阻力损失 流体在直管中作层流流动时 , 因阻力损失造成的势能差可直接由式 (1-68) 求 出： 32 lu P 2 (1-72) d 此式称为泊稷叶 (Poiseuille) 方程。层流阻力损失遂为： 32 lu hf 2 (1-73) d 1-5-2 湍流时直管阻力损失的实验研究方法 层流时阻力损失的计算式是由理论推导得到的。 湍流时由于情况复杂得多， 未能得出理论式，但可以 通过实验研究 , 获得经验的计算式。这种实验研究方法是化工中常用的方法。因此本节通过湍流时直管阻 力损失的实验研究 , 对此法作介绍。实验研究的基本步骤如下： (1) 析因实验──寻找影响过程的主要因素 对所研究的过程作初步的实验和经验的归纳 , 尽可能地列出影响过程的主要因素 对于湍流时直管阻力损失 hf , 经分析和初步实验获知诸影响因素为： 流体性质：密度 、粘度 ； 流动的几何尺寸：管径 d、管长 l 、管壁粗糙度 ( 管内壁表面高低不平 ) ； 流动条件：