流体阻力及管路计算解析.ppt

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1、2.4流体阻力及管路计算流体流动的阻力来源1、摩擦阻力2、局部阻力流体流经直管路时由流体内摩擦产生的阻力。沿程阻力流体流经管件、阀门、截面变化的部位时产生的阻力。形体阻力总阻力=摩擦阻力+局部阻力摩擦阻力局部阻力2.4.1摩擦阻力损失2.4.1摩擦阻力损失达西公式：……(2-30)hf—摩擦阻力损失，Pa；d—管道的直径或当量直径，m；l—管道的长度，m；w—流体的平均流速，m/s；r—流体的密度，kg/m3；l—摩擦阻力系数；由公式可知，摩擦阻力与:(1)管长和动压头成正比(2)直径成反比(1)与摩擦系数l有关的因

2、素d—管道的内径；e/d—管壁的相对粗糙程度e—管壁内表面突出高度的平均值；金属管绝对粗糙度e非金属管绝对粗糙度e无缝黄铜管、铜管、铝管0.01—0.05干净玻璃管0.0015—0.01新的无缝钢管0.1—0.2橡皮软管0.01—0.03新的铸铁管0.3木管道0.25—1.25旧的铸铁管>0.85平整水泥管0.33光滑管：管道粗糙程度对摩擦系数的影响很小，与层流接近。(2)雷诺数与管道粗糙程度对摩擦系数的影响粗糙管：管道粗糙程度对摩擦系数的影响较大，使湍流加剧。Re<2000时，粗糙度不影响摩擦系数Re>4000时，

3、粗糙度显著影响摩擦系数Re<2000时，粗糙度不影响摩擦系数Re>4000时，粗糙度显著影响摩擦系数光滑管与粗糙管是相对的，对于同一个管，当流速较慢时是粗糙管，当流速增大到一定程度时管的粗糙度对摩擦系数起作用，原来所谓的光滑管就变成了粗糙管。方法是:(1)先根据已知的管道直径与粗糙度计算出相对粗糙度(2)再根据流速与直径、运动黏度系数计算出雷诺数Re(3)再根据雷诺数Re的值与相对粗糙度的值在莫迪图中找出的值计算摩擦系数的公式较多，很不变使用，工程上通过查莫迪图来求摩擦系数。(3)莫迪图(3)莫迪图①层流区，Re<2

4、000，在此区，摩擦系数l仅与雷诺数Re有关与相对粗糙度无关。②过渡区，2000=4000，在这一区，摩擦系数l不仅与雷诺数Re有关还与相对粗糙程度有关。当一定时程度后，l的值下降缓慢，当Re一定时，l随的增加而增大。l随Re增大而减小，Re增大到某一④完全湍流区(阻力平方区)，在此区域摩擦阻力系数l曲线趋于水平线。这时，l的值只随而变，与Re的大小无关。对于确定的管道，相对粗糙度

5、为定值，l等于常数，流体流过截面的长度一定时，阻力hf与动能成正比，所以该区又称为阻力平方区。例题：2-15某热水采暖管道，输送80℃的热水，已知管内流速w=0.6m/s，管长l=10m，管内内径d=50mm，管壁的粗糙度e=0.2mm，试求该管道的阻力损失。解：80℃时，水的运动黏度为雷诺数(管内为湍流状态)Re=81000，相对粗糙度e/d=0.004，查表求得摩擦阻力系数l=0.03管道的阻力损失为2.4.2局部阻力损失2.4.2局部阻力损失局部阻力损失公式：……(2-53)hj—局部阻力损失，Pa；w—流体的

6、平均流速，m/s；r—流体的密度，kg/m3；x—局部阻力系数；局部阻力损失与动压头成正比，与局部阻力系数x有关。局部阻力系数一般由实验测得。几种常见的局部阻力系数的求法：(1)突然扩大或突然缩小突然扩大突然缩小突然扩大突然缩小1.00.80.60.40.200.20.40.60.81.0(2)进口与出口管道设计的原则：尽可能减少局部扩大、收缩、拐弯的次数，避免突然扩大缩小和急转弯，以减少涡流，减低局部损失工业窑炉、通风管摩擦阻力和局部阻力分布：(1)管径较大、管长较短、拐弯较多时，局部阻力占主要地位。(2)细长的直

7、管中，摩擦阻力占主要地位。例题：2-16有一直径由d1突然扩大到d2的水平管道，设通过的水流量为Q，求：(1)突然扩大的水头损失；(2)两端管道中水流的压强差。解：(1)由公式流速局部阻力系数代入公式Pa1122换算成高度m(2)忽略摩擦阻力损失，在管道扩大的前后截面1-1，和2-2列伯努利方程1122由于所以压强差2.4.3管路计算2.4.3管路计算2.4.3.1简单的管路的计算简单管路：单线、直径不变的管路称为简单管路简单管路1122在1-1面与2-2面列伯努利方程由于管道直径不变，由连续性方程可知，管内各截面流

8、速相等，所以方程简化为其中……(2-54)简单管路总阻力等于直管阻力与局部阻力之和，与流速的平方成正比。2.4.3.2管路的串联与并联(1)串联管路不等直径的管路首尾顺次相接构成串联管路。串联管路Hd1d2d3f1f2f3特点：各管流量相等，且管路的总阻力等于各段管路阻力的和……(2-55)……(2-56)(2)并联管路特点：总流量等于各支路流