管内流体流动的摩擦阻力损失ppt课件.ppt

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1、1.4.1两种阻力损失一、流体阻力的类型直管弯头阀门管件与阀门直管阻力流体流经一定直径的直管时由于内摩擦而产生的阻力.产生阻力损失的外部条件局部阻力流体流经管件、阀门等局部地方由于流速大小或方向的改变而引起的阻力。特点:边界层与固体表面不分离特点:边界层与固体表面分离阻力损失产生的根本原因:流体内部及流体与固体壁面间的粘性摩擦作用。二、阻力损失的表现：流体势能的降低1.通常的管路无论直管阻力或局部阻力，也不论是层流或湍流，阻力损失主要表现为流体势能降低。2.水平均匀管道阻力损失等于静压能的减小。3．非水平均匀管道阻力损

2、失表现为流体势能的降低。三、层流时直管的阻力损失阻力损失水平直管倾斜直管1.4.2湍流时直管阻力损失的实验研究方法一、析因实验：寻找影响过程的主要因素流动的几何尺寸：d，l，ε(粗糙度)；流动条件：u；流体性质：ρ，μhf=f(d，l，ε，u，ρ，μ)绝对粗糙度：管壁粗糙面凸出部分的平均高度相对粗糙度:ε/d粗糙度管道光滑管粗糙管玻璃管铜管钢管铸铁管按管材性质和加工情况分类二、规划实验：减少实验工作量因次分析法基础：因次一致性即每一个物理方程式的两边不仅数值相等，而且每一项都应具有相同的因次。目的：（1）减少实验工作量

3、；（2）结果具有普遍性，便于推广。基本定理：白金汉（Buckinghan）π定理设影响某一物理现象的独立变量数为n个，这些变量的基本因次数为m个，则该物理现象可用N＝(n－m)个独立的无因次数群表示。物理变量n＝7基本因次m＝3即长度、时间、质量无因次数群N＝n－m＝4假设b、c、f为已知a=2-b-c-d+3e+f=2-b-c-2+f-3f+f=-b-c-fd=2-fe=-f无因次化处理欧拉准数雷诺准数管道的几何尺寸相对粗糙度因次分析法的优点：(1)克服了一些实验测定时的困难(2)具有物料由此及彼，设备尺寸由小见大的

4、功效问题：考察物性ρ和μ对阻力损失的影响改变流体种类改变Re三、数据处理：实验结果的正确表达据经验:阻力损失与管长l成正比1.4.3直管阻力损失的计算一、统一的表达方式(范宁公式)二、摩擦系数λ1.层流2.湍流J.NikuradseandL.F.Moody人工粗糙管①光滑管(水力光滑管)——Blasius公式②粗糙管Re很大Haaland关联式Colebrook关联式3.摩擦因数图分界线②过渡区（2000

5、λ与Re成反比例关系流体种类、管径、管长一定，hf∝u阻力一次方区工程设计一般都避免在过渡区操作。④完全湍流区当ε/d一定时，λ为定值λ与Re无关管道、管长、管径一定,阻力平方区三、粗糙度对λ的影响层流流动湍流流动水力光滑管只与Re有关，与ε/d无关完全湍流粗糙管只与ε/d有关，与Re无关流速较慢，λ与管壁无碰撞，阻力与ε/d无关，只与Re有关。层流底层厚度管子的绝对粗糙度例分别计算下列情况下，流体流过φ76×3mm、长10m的水平钢管的能量损失、压头损失及压力损失.密度为910kg/m3、粘度为72cP的油品，流

6、速为1.1m/s；20℃的水，流速为2.2m/s。能量损失压头损失压力损失解:（1）油品流动为层流流动为湍流取钢管的绝对粗糙度为0.2mmλ＝0.027（2）20℃水的物性能量损失压头损失压力损失四、非圆形管的当量直径阻力损失相等原则当量直径de边长分别为a、b的矩形管套管环隙，内管的外径为d1，外管的内径为d2⑤从减小能量的角度看，圆形截面最佳。项目正方形长方形圆形流通截面积/m20.480.480.48几何特征边长0.693m长1.2m,宽0.4m内径0.78m润湿周边长度/m2.773.22.45流动当量直径/m

7、0.6930.60.78说明：（2）流速用实际流通面积计算。（1）Re与hf中的直径用de计算；（3）层流正方形C=57,等边三角形C=53,环形C=961.4.4局部阻力损失一、局部阻力损失的2种近似算法1.阻力系数法——近似地认为局部阻力服从平方定律局部阻力系数(p40表1-2管件和阀件的局部阻力系数)J/kgJ/N几种典型情况的局部阻力系数①突然扩大②突然缩小③管出口与管入口流体自管出口流进容器流体自容器流进管道2．当量长度法流体湍流流过局部障碍物所产生的局部摩擦损失流体流过某一长度为le的同直径的管道所产生的摩

8、擦损失le——当量长度二、管路系统的总阻力损失1．等径管路注意:对于局部阻力，可用任一种方法计算，但不能用两种方法重复计算.2.非等径管路压差送液如附图所示，用压缩空气将密闭密闭容器(酸蛋)中的硫酸压送至敞口高位槽。输送流量为0.1m3/min，输送管路为φ38×3的无缝钢管。酸蛋中的液面离压出管口的位差为10m，在压送过程中设为