1、流體在管內(nèi)的流動阻力第1頁，共21頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)2分，星期四一、概述：1、阻力產(chǎn)生的原因（1）流體具有粘性，產(chǎn)生粘性阻力；（2）形體阻力：流體流經(jīng)不規(guī)則障礙物，邊界層分 離，因渦流產(chǎn)生能量損失。2、阻力分類：直管阻力 ：流體流經(jīng)一定直徑的直管時由于內(nèi)摩 擦而產(chǎn)生的阻力； 局部阻力 ：流體流經(jīng)管件、閥門等局部地方由于 流速大小及方向的改變而引起的阻力。 總阻力=直管阻力+局部阻力第2頁，共21頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)2分，星期四一、概述：3、阻力的表示法：(1) :單位質(zhì)量流體產(chǎn)生的阻力損失(J/kg).(2) :單位重量流體產(chǎn)生的阻力損失(J/N=m).(3) :

2、單位體積流體產(chǎn)生的阻力損失(J/m3=Pa).注意：壓力損失 是流體流動能量損失的一種表示形式，與兩截面間的壓力差 意義不同，只有當(dāng)管路為水平、管徑不變且無外功加入時，二者才相等 。第3頁，共21頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)2分，星期四二、阻力的計(jì)算：1、圓形直管內(nèi)阻力計(jì)算公式：如圖所示，對1-1和2-2截面間流體進(jìn)行受力分析：推動力：方向與流動方向相同阻力：方向與流動方向相反定態(tài)流動，受力平衡第4頁，共21頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)2分，星期四二、阻力的計(jì)算：令所以 上式為流體在直管內(nèi)流動阻力的通式，稱為范寧公式。式中為無因次系數(shù)，稱為摩擦系數(shù)或摩擦因數(shù)，與流體流動的Re及管壁

3、狀況有關(guān)。三種形式： 第5頁，共21頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)2分，星期四二、阻力的計(jì)算：2、管壁粗糙度對的影響：1）粗糙度(絕對粗糙度)：壁面凸出部分的平均高度。2）相對粗糙度 ：3）粗糙度對的影響：無影響有影響層流時，無影響。湍流時第6頁，共21頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)2分，星期四二、阻力的計(jì)算：3、層流時的摩擦系數(shù)：將R=d/2代入可得：哈根-泊謖葉公式與范寧公式比較可得：層流時摩擦系數(shù)是雷諾數(shù)Re的函數(shù)。 第7頁，共21頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)2分，星期四二、阻力的計(jì)算：4、湍流時的摩擦系數(shù)： 湍流時既與 Re有關(guān)，又與 有關(guān)，一般通過因次分析法進(jìn)行分析，得

4、到一些經(jīng)驗(yàn)公式，這里只介紹比較常用的柏拉修斯式：適用范圍：光滑管，Re在第8頁，共21頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)2分，星期四二、阻力的計(jì)算：5、摩擦系數(shù)圖（莫狄（Moody）圖）層流區(qū)Re4000虛線以下與Re和 都有關(guān) 一定時，Re越大， 越小完全湍流區(qū)：虛線以上部分只與 有關(guān)，與Re無關(guān)與u的平方成正比過渡區(qū)2000Re4000可按層流區(qū)也可按湍流區(qū)查第9頁，共21頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)2分，星期四二、阻力的計(jì)算：6、非圓形直管阻力損失的計(jì)算：一般以當(dāng)量直徑代替直徑進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)量直徑de：與非圓形直管等長且阻力損失相等的 圓管的直徑。非圓形管內(nèi)流動形態(tài)如何確定？abd2

5、d1第10頁，共21頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)2分，星期四二、阻力的計(jì)算：1）當(dāng)量長度法：以當(dāng)量長度代替范寧公式中直管的長度進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)量長度：管件、閥門產(chǎn)生的阻力相當(dāng)于同直徑且阻力損失相同的圓管的長度，以 表示。當(dāng)量長度共線圖7、局部阻力 ：第11頁，共21頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)2分，星期四局部阻力損失計(jì)算 100mm 的閘閥 1/2 關(guān) le = 22m100mm 的標(biāo)準(zhǔn)三通 le = 2.2m100mm 的閘閥全開 le = 0.75m第12頁，共21頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)2分，星期四說明：變徑時，以細(xì)管內(nèi)流速計(jì)算局部阻力； 突然擴(kuò)大或突然縮小的阻力系數(shù)：

6、 從管路進(jìn)入容器：二、阻力的計(jì)算：因?yàn)樽枇p失與 成正比，所以可以將局部阻力損失表示為從容器進(jìn)入管路：管件、閥門的局部阻力系數(shù)：查手冊7、局部阻力 ：2）局部阻力系數(shù)法：局部阻力系數(shù)第13頁，共21頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)2分，星期四二、阻力的計(jì)算8、管路系統(tǒng)中的總能量損失第14頁，共21頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)2分，星期四例：分別計(jì)算下列情況下，流體流過763mm、 長10m的水平鋼管的能量損失、壓頭損失及壓 力損失。 （1）密度為910kg/m3、粘度為72cP的油品， 流速為1.1m/s； （2）20的水，流速為2.2 m/s。第15頁，共21頁，2022年，5月20

7、日，11點(diǎn)2分，星期四解：（1）油品：所以能量損失 壓頭損失 壓力損失 第16頁，共21頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)2分，星期四（2）20水的物性：取鋼管的絕對粗糙度為0.2mm，則 查得所以能量損失 壓頭損失 壓力損失 第17頁，共21頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)2分，星期四如附圖所示，料液由敞口高位槽流入精餾塔中。塔內(nèi)進(jìn)料處的壓力為30kPa(表壓)，輸送管路為452.5mm的無縫鋼管，直管長為10m。管路中裝有180回彎頭一個，90標(biāo)準(zhǔn)彎頭一個，標(biāo)準(zhǔn)截止閥（全開）一個。若維持進(jìn)料量為5m3/h，問高位槽中的液面需高出進(jìn)料口多少米？操作條件下料液的物性 ： h第18頁，共21頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)2分，星期四解：如圖取高位槽中液面為1-1面，管出口內(nèi)側(cè)為 2-2截面，且以過2-2截面中心線的水平面為基 準(zhǔn)面。在1-1與2-2截面間列柏努利方程：其中：Z1=h; u10; p1=0(表壓); Z2=0; p2=20kPa(表壓)； 管路總阻力 第19頁，共21頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)2分，星期四取管壁絕對粗糙度 則查得摩擦系數(shù)各管件的局部阻力系數(shù)：進(jìn)口突然縮小 180回