《流体流动摩擦损失》PPT课件

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1、6FrictionlossinfluidflowA.FormulationoffrictionlossinstraightpipeB.FrictionfactorC.Localfrictionloss*D.FrictionlossinnoncircularconduitsE.Example1第6讲流体流动中的摩擦损失教学目的：能建立机械能衡算方程式中摩擦阻力项wf（或hf）的计算方程。A.直管中的摩擦损失公式粘性流体在直管内流动受壁面拖曳即剪力（与流体流向相反）作用──摩擦阻力──表现为管内压降或压头损失(wf、-Δpf、或hf)──可以从剪力与压降关系推出公式。设

2、流体在直径为d、长度为dl的水平直管内流动壁面摩擦力：τwddl导致压降：-dpf则有：2不可压缩流体流过等截面管时，积分上式可得Fanning公式：3应用Fanning公式的关键在确定摩擦因子。B.摩擦因子a.层流──解析法Poiseuille公式：与Fanning公式比较可得：4b.湍流──实验测定……，通过实验建立经验关联式。……。可见，实验工作量庞大，数据关联麻烦──采用实验规划方法（如因次分析法）──将变量组合成因次为一的数群（如Re数）──大大减少实验次数，并方便了数据关联。因次分析法依据⑴因次一致性原则⑵定理因次为一数个数=变量数-基本因次数5

3、光滑管摩擦因子的因次分析通过分析知道：-Δpf=f(D,l,u,ρ,μ)写为幂指数关系：-Δpf=KDalbucρdμe式中的K及a∼e为待定系数。式中各物理量的因次：-ΔpfDluρμML-1-2LLL-1ML-3ML-1-1代入上面幂指数式：6据因次一致原则，有：d+e=1a+b+c-3d-e=-1-c-e=-2如以b,e表示a,c,,d，可解出：a=-b-ec=2-ed=1-e代回幂指数原式-Δpf=KD-b-elbu2-eρ1-eμe7-Δpf=KD-b-elbu2-eρ1-eμe将同指数量归并：符合定理：准数个数=6-3=3；实验证明b=1。则：

4、与Fanning公式比较得知：8实验确定K，e。层流K32，e1光滑管在5×103

5、装置12C.局部摩擦损失管路阻力损失直管损失局部损失──各种原因使边界层脱体，产生大量旋涡，形成局部阻力损失a.局部阻力系数法其中：──局部损失系数，实验测定，因次为一u──管内流速，m/s对大小截面相差悬殊的突然扩大情况=1，突然缩小=0.5。局部阻力系数法未考虑流型的影响。13b.当量长度法把局部阻力折算成一定长度（le，m，称当量长度）直管阻力──用直管阻力公式计算。──同管件相连管道的摩擦系数（考虑了流型的影响）。当量长度le可以从手册中查出，通常以le/d形式给出。管系总阻力：法le法14*D.非圆形管中的摩擦损失本题目非圆形管中的摩擦损失

6、内容可自学。注意概念“当量直径de”de=4()=4（水力半径）流通截面积润湿周边15■流体在管路中的流动阻力损失包括直管摩擦阻力损失和局部阻力损失，这是两种有本质区别的阻力损失。前者主要是表面摩擦，而后者主要是涡流造成的形体阻力损失。【本讲要点】■直管中摩擦阻力损失公式可以用基本物理定律＋辅助定则的方法获得，其最终表达形式取决于辅助定则，即与过程特征有关。层流可以解析，湍流时不得不借助实验。■因次分析法是一种化工中常用的实验规划方法，它可以减少实验工作量；作到“由小见大，由此及彼”。其依据是因次一致性原则和Π定理。应注意的是，此法必须与经验（或初步实验）相接合，

7、在确定过程影响因素时，不能遗漏必要的变量。16■局部阻力是一种极复杂的流动现象，一般只能以实验测得某些参数（如ζ或le）来进行估算。■工程上常采用“当量”的方法去处理一些目前尚不清楚或无法测定的量。即用一个量去代替原有量，而该量容易测得，且其效果与原有量在某方面等效。在非园形管阻力计算中采用定义“当量直径”的方法以及局部阻力计算中的“当量长度法”就是实例。它依赖于经验，并无可靠的理论根据。17E.例如图所示，……。流体入塔处压强0.02Mpa(表压)输液管：38×3(mm)L=8m=0.3mm管件：90标准弯头2个180回弯头1个标准球心阀(全开)1个流