化工原理习题第01章04-HJ.pptVIP

以不同的Re(方便地调节u)，不同的人工粗糙管,以水或空气就可做实验。查Re=3×105,ε/d=0.0005时的λλ=0.018查Re=104,ε/d=0.0001时的λλ=0.03区域层流区湍流区阻力平方区（完全湍流区）Re≤2000≥4000图中虚线以上区hfλ值64/Re查λ～Re（ε/d为参数）曲线λ影响因素Reε/d??Reε/dhf～u关系不同区域λ的影响因素1.5.3.2非圆形直管阻力损失用当量直径de这里de仅用于和速度u为实际平均速度非圆形管摩擦损失计算式1.5.4局部阻力损失1、局部阻力定义及形成的原因【定义】化工管路中的管件种类繁多。流体流过各种管件、阀门所产生阻力损失称为局部阻力损失。【局部阻力损失形成的原因】（1）与管路的壁面发生碰撞；（如流过弯头）（2）由于流道的急剧变化使流动边界层分离，产生的大量漩涡，使流体质点运动受到干扰，因而消耗能量，产生阻力。（如流过阀门）【突然扩大现象】由于流道突然扩大，下游压强上升，流体在逆压强梯度下流动，射流与壁面间出现边界层分离，产生漩涡，因此有能量损失。【突然缩小现象】突然缩小时，由于流体有惯性，流道将继续收缩至A－A面后又扩大。这时，流体在逆压强梯度下流动，也就产生了边界层分离和漩涡。录像录像录像1.5.4.1局部阻力计算式工程上取，ζ——阻力系数或，le——当量长度实测的ζ和le已成图表，供设计使用。注意:①两种方法并不一致，都有近似；②计算所取速度要看图表规定。阻力的单位有三种：①损失压降Pa=N/m2②损失能量J/kg③损失压头J/N=m查管道出口损失ζ值【管路的组成】（1）直管；（2）管件、阀门等。1.5阻力损失（1）直管阻力（沿程阻力）——流体流经一定管径的直管时所产生的阻力，是由于内部的粘性力导致的能量消耗。（2）局部阻力——流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大及缩小等局部地方所引起的阻力。1.5.1两种阻力损失【管路中的总阻力】管路中的总阻力＝直管阻力＋局部阻力直管阻力局部阻力如图，在1-2截面间列出机械能衡算式：1.5.1.1直管阻力损失影响因素：①物性因素ρ，μ②设备因素d,l,ε③操作因素u总势能的降低12流动阻力的实验测定1.5.1.2泊谡叶方程层流时，已得得应用条件：①牛顿流体②层流状态③圆直管速度分布稳定段（非入口段）。层流直管阻力也可写成1.5.2湍流直管阻力损失实验研究方法:基本要求：由小见大，由此及彼量纲分析指导下的实验研究方法的主要步骤：(1)析因实验——找出主要影响因素hf=f(d,l,μ,ρ,u,ε)(2)无量纲化——减少工作量量纲分析法的基本依据：物理方程的量纲一致性力学范围内基本量纲。质量[M]，长度[L]，时间[T]其它量纲均为导出量纲，如密度[ML-3]。f(hf,d,l,μ,ρ,u,ε)=0选d,u,ρ为基本变量，将hf,l,μ,ε无量纲化，得实验决定系数(3)实验并数据处理因,习惯用表示速度头，则记摩擦系数长径比，无因次动能摩擦因数-----直管摩擦损失计算通式（1）层流时的?（2）湍流时的?主要依靠实验研究长径比，无因次长径比，无因次1.5.3摩擦系数1.5.3.1莫迪图层流时，管内全部为层流，λ与ε/d无关;湍流时，层流内层厚度δ，δε,水力光滑管,λ与Re有关,与ε/d无关,δ~ε,λ与Re、ε/d都有关,δε,完全湍流粗糙管,λ与Re无关,与ε/d有关。同一根管子，可以既是光滑管，又是粗糙管。管壁粗糙度对摩擦系数的影响【光滑管】玻璃管、铜管、铅管及塑料管等称为光滑管；【粗糙管】钢管、铸铁管等。（1）管壁粗