管内流动阻力

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1、1.4流体流动阻力1.4.1直管阻力----直管1.4.2局部阻力---管件和阀门2021/9/2012021/9/2022021/9/203蝶阀2021/9/2042021/9/2052021/9/2061.4流体流动阻力直管阻力：流体流经一定直径的直管时由于内摩擦而产生的阻力；局部阻力：流体流经管件、阀门等局部地方由于流速大小及方向的改变而引起的阻力。1.4.1直管阻力一、阻力的表现形式2021/9/207流体在水平等径直管中作定态流动。2021/9/208若管道为倾斜管，则流体的流动阻力表现为

2、总势能的减少；水平安装时，流动阻力恰好等于两截面的静压能之差。2021/9/209二、直管阻力的通式由于压力差而产生的推动力：流体的摩擦力：令定态流动时2021/9/2010——直管阻力通式（范宁Fanning公式）其它形式：——摩擦系数（摩擦因数）则J/kg压头损失m阻力压降Pa该公式层流与湍流均适用；注意与的区别。2021/9/2011三、层流时的摩擦系数速度分布方程又----抛物线分布1、管壁处流速最小为零：u=02、管中心处流速最大：u=umax3、管内平均流速：代入速度分布方程得----（

3、1-44）2021/9/2012阻力损失层流时阻力与速度的一次方成正比。变形：比较得---（1-44a）例题【1-19】---（1-45）2021/9/2013四、湍流时的摩擦系数1.量纲分析法目的：（1）减少实验工作量；（2）结果具有普遍性，便于推广。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。即相同的量纲。2021/9/2014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

4、＝（n－m）个独立的无因次数群表示。湍流时压力损失的影响因素：（1）流体性质：，（2）流动的几何尺寸：d，l，（管壁粗糙度）（3）流动条件：u2021/9/2015物理变量n＝7基本因次m＝3无因次数群N＝n－m＝4无因次化处理式中：——欧拉（Euler）准数即该过程可用4个无因次数群表示。2021/9/2016——相对粗糙度——管道的几何尺寸——雷诺数根据实验可知，流体流动阻力与管长成正比，即或2021/9/2017莫狄（Moody）摩擦因数图：2021/9/2018（1）层流区（Re≤20

5、00）λ与无关，与Re为直线关系，即,即与u的一次方成正比。（2）过渡区（2000

6、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；粗糙管：钢管、铸铁管等。绝对粗糙度：管道壁面凸出部分的平均高度。相对粗糙度：绝对粗糙度与管内径的比值。层流流动时：流速较慢，与管壁无碰撞，阻力与无关，只与Re有关。2021/9/2021湍流流动时：几何光滑管只与Re有关，与无关。完全湍流粗糙管只与有关，与Re无关。2021/9/2022局部阻力一、阻力系数法将局部阻力表示为动能的某一倍数。ζ——局部阻力系数J/kg----（1-52）2021/9/20231.突然扩大2021/9/2

7、0242.突然缩小2021/9/20253.管进口及出口进口：流体自容器进入管内。ζ进口=0.5进口阻力系数出口：流体自管子进入容器或从管子排放到管外空间。ζ出口=1出口阻力系数4.管件与阀门书中表1-4；2021/9/2026二、当量长度法将流体流过管件或阀门的局部阻力，折合成直径相同、长度为Le的直管所产生的阻力。le——管件或阀门的当量长度，m。2021/9/2027管件与阀门的当量长度共线图。2021/9/2028流体在管内流动的总阻力：减少流动阻力的途径：管路尽可能

8、短，尽量走直线，少拐弯；尽量不安装不必要的管件和阀门等；管径适当大些。1、用当量长度法计算局部阻力时：2、用局部阻力系数法计算局部阻力时：2021/9/2029练习1：分别计算下列情况下，流体流过φ76×3mm、长10m的水平钢管（取0.3mm）的阻力损失、压头损失及阻力压降。（1）密度为910kg/m3、粘度为72cP的油品，流速为1.1m/s；（2）20℃的水，流速为2.2m/s。练习2：长度为8米的直管Φ38×3mm中装有180°弯头一个，标准弯头两个和全开的球