化工原理-1.4管内流体流动的摩擦阻力.ppt

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1、1第四节管内流体流动的摩擦阻力损失直管阻力：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。2流体在水平等径直管中作定态流动。一、直管中流体摩擦阻力损失的测定（一）阻力的表现形式3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。4（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5——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压力损失Pa该公式层流与湍流均适用；注意与的区别。6

2、二、层流的摩擦阻力损失计算速度分布方程又——哈根-泊谡叶（Hagen-Poiseuille）方程7能量损失层流时阻力与速度的一次方成正比。变形：比较得8（一）管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。三、湍流的摩擦阻力损失9湍流流动时：水力光滑管只与Re有关，与无关完全湍流粗糙管只与有关，与Re无关10（二）量纲分析法1、量纲分析法的目的（1）减少实验工作量；（2）结果具有普遍性，便于推

3、广。2、量纲分析法的基础量纲一致性：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量纲。113、基本定理：白金汉（Buckingham）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）个独立的无量纲数群表示。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：u12物理变量n＝7基本量纲m＝3无量纲数群N＝n－m＝4无量纲化处理式中：——欧拉（Euler）准数即该过程可用4个无量纲数群表示。13——相对粗糙度——管道的几何尺寸——雷诺数根据实验可知

4、，流体流动阻力与管长成正比，即或141、莫狄（Moody）关联图（三）湍流时的摩擦系数15（1）层流区（Re≤2000）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

5、说明：（1）Re与hf中的直径用de计算；（2）层流时：正方形C＝57套管环隙C＝96（3）流速用实际流通面积计算。19五、局部摩擦阻力损失（一）阻力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=m201.突然扩大212.突然缩小223.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232425蝶阀262728（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。29六

6、、管内流体流动的总摩擦阻力损失计算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。