应化-流体流动管路计算ppt课件.ppt

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1、第1章流体流动FluidFlow1.4流体流动阻力（复习）1.4.1管路的组成1.4.3局部阻力1.4.2直管阻力1.4.2直管阻力（复习）一、层流时的直管阻力——哈根-泊谡叶（Hagen-Poiseuille）方程适用于流体层流时等径直管阻力计算。——范宁Fanning公式层流二、湍流时的阻力损失1.因次分析法（简介）目的：（1）减少实验工作量；（2）结果具有普遍性，便于推广。基础：因次一致性原则。基本定理：白金汉（Buckinghan）π定理关于量纲分析法的几点说明：*无量纲数群的组合不唯一；*建立在对过程的基本分析基础上

2、；*目的在于确定过程与哪些无量纲数群相关，具体函数关系由实验获得；*减少了影响过程的变量数，减少了实验工作量。——相对粗糙度——管道长径比（几何结构）——雷诺数——欧拉（Euler）准数对于直管阻力问题，经无因次分析，得：Re和Eu的物理意义：——范宁Fanning公式——直管摩擦系数（摩擦因数）该公式层流与湍流均适用；注意与的区别。注意：层流时阻力损失与速度的一次方成正比；和管长l成正比；和管径的平方成反比。变形得：比较得：1.层流λ：与层流时，将实验数据进行关联，得到各种形式的λ的关联式：（1）光滑管ε=0，λ=φ（Re）

3、①柏拉修斯（Blasius）公式适用范围：Re=5000~105光滑管。2.湍流λ：三、直管摩擦系数λ的确定适用范围：Re=3000~3×106光滑管。②顾毓珍公式③尼库拉则（Nikuradse）与卡门(Karman)公式（2）粗糙管①顾毓珍公式适用范围：Re=3000~3×106粗糙管（内径为50~200mm的新钢铁管）。②柯尔布鲁克（Colebrook）公式[P29(1-85)]适用范围：Re=4×103~108，ε/d=5×10-2~10-6③其它计算式(见相关手册、文献)摩擦系数λ与Re、ε/d关系图0.10.010.

4、030.020.070.060.050.040.090.080.0080.0091021041071061051030.010.050.020.0150.030.040.0080.00450.0020.00080.0060.00060.0010.00040.00020.00010.000050.00001Re莫狄（Moody）摩擦系数图（复习）相对粗糙度ε/d摩擦系数λ（双对数坐标）（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、λ值。Moody图解读：（4）完全湍流区（虚线以上的区域）λ与Re无关，只与有关。该区又称为阻力平方区。一定时，（5）光滑管：图中最下面一条曲线。（3）湍流区（Re≥4000以及虚线以下的区域）前面介绍的经验方程中，Colebrook方程是得到工程界普遍认可的、精度高、适用范围广的方程，但是它是隐式方程，计算时要用试差法求解，使用不方便。2004年，王勇和阮奇对他们先前提出的多元非线性多项式智能拟合法（王勇，阮奇.多元非线性多项式智能拟合法[J].计算机与应用化学，2004，21（1）：157-162.）稍加改进，将智能拟合法

6、应用于拟合Colebrook方程解的结果，得：上式的适用范围与Colebrook方程一样广，可代替Moody摩擦系数图中湍流区粗糙管的所有曲线，精度较高。3.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。湍流流动时：水力光滑管，只与Re有关，与无关。湍流程度适中时与、Re都有关。完全湍流粗糙管，只与有关，与Re无关。四、非圆形管内的流动阻力当

7、量直径：套管环隙，内管的外径为d1，外管的内径为d2:边长分别为a、b的矩形管:说明：（1）计算Re与hf时直径应代de；（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：1.4.5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/kgm=J/NPa=J/m31.突然扩大2.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ζ:可查p34表1-1.二、当量长度法将流

8、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。5.总阻力：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。例1-8如图所示，料液由常压高位槽流入精馏塔中。进料处塔