实际流体流动时的阻力

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1、§4实际流体流动时的阻力1.4流体流动阻力1.4.1直管阻力1.4.2局部阻力1.4.3管路阻力计算1.4.4流量的测量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、阻力的表现形式流体在水平等径直管中作定态流动在截面1-1’和截面2-2’间列柏努利方程w若管道为倾斜管，则流体的流动阻力表现为静压能的减少；水平安装时,流动阻力恰好等于两截面的静压能之差。(1)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

2、力：令定态流动时(2)将（1）代入（2）得：则:——直管阻力通式（范宁公式）——摩擦系数（摩擦因数）J/kg其它形式：压头损失m压力损失Pa该公式层流与湍流均适用；注意与的区别。三、摩擦系数1.绝对粗糙度e：管壁突出部分的平均高度。2.相对粗糙度e/d：绝对粗糙度与管径的比值。层流:λ=64/Re,λ与相对粗糙度无关过渡区不稳定湍流区λ与Re、e/d有关完全湍流区——阻力平方区,λ与Re无关3.影响λ的因素：莫狄（Moody）摩擦因数图四、沿程阻力系数（1－31）当Re＜2000，当Re＞4000，当2000＜Re＜4000，由稳

3、定的滞流到稳定的湍流的过渡状态。（1－32）（1－33）当Re＜2000，当5000＜Re＜2×105，（1－32a）（1－33a）1.4.2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。或ζ——局部阻力系数J/kgJ/N=m1z=221)1(AAz-=1.突然扩大=5.0z-=202)1(AAz2.突然缩小3.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.管件与阀门阀门gwdlhef22'l=wdlwef22'l=或二、当量长度法

4、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。减少流动阻力的途径：管路尽可能短，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。流体在管路内的总阻力：1.4.3管路阻力计算简单管路特点（1）流体通过各管段的质量流量不变，对于不可压缩流体，则体积流量也不变。(2)整个管路的总能量损失等于各段能量损失之和。Vs1,d1Vs3,d3Vs2,d2不可压缩流体（3）管路计算基本方程：连续性方程：柏努利方程：阻力计算（摩擦系数）：4.5m例1如图所示，密度为9

5、50kg/m3、粘度为1.24mPa·s的料液从高位槽送入塔内。高位槽内的液面维持恒定，高出塔的进料口4.5米,料塔内表压为3.82×103Pa，送液管道为φ45×2.5mm、长35m(包括管件及阀门的当量长度，但不包括进、出口损失)，管壁的绝对粗糙度为0.2mm。试计算输料量为多少m3/h？11’22’(1)4.5m解：11’22’取高位槽液面为1-1’截面，输液管出口为2-2’截面，管出料口为位能基准面在两截面间列柏努利方程：式中：z1=4.5z2=0;w1=0w2=wp1=0p2=3.82×103Pa将以上各值代入柏努利方程

6、，并整理：(1)而：根据：设：代入（1）式得：=1.70m/s于是：=5.21×104与假设不符合重新假设代入（1）式得：=1.65m/s由此值计算：=5.06×104根据Re和e/d查莫狄摩擦系数图得：再根据Re和e/d查莫狄摩擦系数图得：与假设基本符合，所以取w=1.65m/s输液量为：=7.64m3/h1.4.4流量的测量一、孔板流量计1.结构与原理DdR11’22’在1-1′截面和2-2′截面间列柏努利方程，暂不计能量损失变形得2.流量方程问题：（1）实际有能量损失；（2）缩脉处A2未知。解决方法：用孔口速度w0替代缩脉处

7、速度w2，引入校正系数C。由连续性方程令则体积流量质量流量C0——流量系数（孔流系数）A0——孔面积。3.安装及优缺点安装在稳定流段，上游l>10d，下游l>5d；结构简单，制造与安装方便；能量损失较大。特点：恒截面、变压差——差压式流量计二、转子流量计1.结构与原理从转子的悬浮高度直接读取流量数值。2.流量方程转子受力平衡在1-1′和0-0′截面间列柏努利方程1′10′0流体的浮力动能差由连续性方程CR——流量系数体积流量特点：恒压差、恒流速、变截面——截面式流量计。考虑流体的粘性和形成涡流所造成的压降，校正得：令说明：转子流量

8、计上的刻度，除特别注明外，通常指的是水或空气。对于其他流体：对于水和空气：（1）（2）3.安装及优缺点永远垂直安装，且下进、上出，安装支路，以便于检修。读数方便，流动阻力很小，测量范围宽，测量精度较高；玻璃管不能经受高温和高压，在安装使用过程中玻璃