化工原理上1.5 阻力和管路计算.ppt

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1、1.4.5流体流动阻力圆管内的剪应力、速度分布，边界层在平板、圆管的发展，边界层分离的条件1、圆管内的剪应力分布规律沿半径线性分布2、圆管内的速度分布规律层流：抛物线性，湍流：幂函数型3、什么是边界层，研究边界层的意义流动阻力(速度梯度)，主要集中在边界层内4、边界层的发展在平板与圆管的区别5、层流内层对传递的影响边界层内的流动阻力，主要集中此6、边界层分离的条件及对阻力的影响粘性流体、逆压梯度、动能耗尽，形体阻力很大提出问题?静动R倾斜等径管倾斜变径管水平变径管提出问题?7、不同管道中压差计读数R反映的信息水平等径管压差及流动阻力压差流动阻力不直接反映压差及流动阻力

2、倾斜变径管提出问题?8、书P78第10题考虑阻力损失时重新分析1）倾斜变为水平后，为何R不变？2）倾斜变为水平后，各种能量有何变化？位能差变为0，静压能差减小,动能差不变。考虑阻力,与不考虑相比，R增加1.4.5流体流动阻力的计算总阻力=直管阻力+局部阻力一、圆形直管内的阻力损失几点讨论1、适用于圆形直管，对管的位置、流型无要求2、变径管中分管径使用FICPi1Pi23、摩擦系数1）层流代入范宁公式：哈根-泊谡叶方程用于层流，2）湍流条件下的摩擦系数影响因素：利用量纲分析法：湍流λ的获得方法：*摩擦因子图（莫狄图）书P47图1.4.18坐标：双对数坐标摩擦系数λ与Re

3、、ε/l关系图0.10.010.030.020.070.060.050.040.090.080.0080.0091021041071061051030.010.050.020.0150.030.040.0080.00450.0020.00080.0060.00060.0010.00040.00020.00010.000050.00001λRee/l根据实验，得到莫狄（Moody）摩擦系数图。摩擦因子图（莫狄图）分四个区域：层流区过渡流区完全湍流区(阻力平方区)工程操作及设计时常用不完全湍流区问题：1、过渡流，按哪种流型查λ按湍流查λ，安全系数大；2、对待过渡流的工程观

4、点工程设计时，避免过渡流（不稳定）湍流区湍流λ的获得方法：*计算公式可参考有关资料，如书P47-48。粗糙度ε对λ的影响书P48层流时，湍流时，高度湍流时，ε获得方法：查手册（书P47表1.4.1）ε对λ无影响。二、流体在非圆形直管中的流动阻力1、计算方法：实验归纳法写成范宁公式的形式当量直径非圆管阻力：3）用于求摩擦系数层流：（C取值，P50表1.4.2）湍流：可查莫狄图（计算时，把Re中d→de）2、当量直径的用途1）计算阻力损失2）计算非圆管中的Re，判断流型非圆管中，3、几种常见流道的当量直径1）圆管2）矩形流道3）环形流道4）三角形流道三、局部阻力指：产生原

5、因：计算方法：管件、阀门、测量接口、管进出口段形体阻力实验，归纳出经验公式方法：把局部阻力折合成直管阻力le：当量长度其它参数：取直管数值le数据见P51-54FICPi1Pi2获得：见有关资料。书P51-53特例：1、突然扩大2、突然缩小管口内管口外注意：选在管口内外压力相同根据实际情况选择管口内、外问题：1、等径管总阻力计算四、系统的总阻力系统总阻力=系统各直管阻力+局部阻力FICPi1Pi22、变径管总阻力计算变径管d,u,λ不同，需分段计算阻力例：从A-C做衡算1.5管路计算1-5-1概述一、目的：解决流体输送问题1.5管路计算1-5-1概述二、依据：流体流动

6、知识的应用*机械能衡算方程*连续性方程*阻力计算公式*另：静力学方程1、设计型计算已知：生产任务(流体物性,流量,操作条件,现场等）设计：管路（管规格、流速），外加输送设备（选型）。在确保输送安全前提下，使管路的设备和操作费用之和最小。三、管路计算基本类型设计型计算操作型计算FICPi1Pi2FICPi1Pi2原则：*常见流体，选常用的流速范围，经济流速(适宜流速)书P64表1.5.1*易燃易爆流体，不超过安全流速。*先保证安全稳定生产，再使总费用最低总费用=操作费+设备费总费用与管内流速关系：书P64图1.5.12）根据流量确定管径设计型计算步骤1）根据流体种类选择

7、流速按国标圆整，重新计算管内流速(P413附录)设计型计算步骤3）计算外加功，选择输送设备4）校核设计型计算实例----书P55例1.7.1FICPi1Pi2已知：管路情况(管及外加功)和操作条件求：生产能力qv或核算外加功率是否够用。依据：1）连续性方程；2）机械能衡算方程；3）静力学方程4）阻力损失计算。常用方法：试差（书P56例1-7-2）2、操作型计算FICPi1Pi2FICPi1Pi2阻力平方区可避免试差，常作为试差初值试差法1-5-1管路的基本类型及特点一、简单管路指：管径相同，无分支的管路，但可以弯曲(有局部阻力)特点：稳态时，流速恒定