流体流动阻力与管路计算.ppt

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1、5流体流动阻力与管路计算管道流动阻力的分类:沿程阻力（直管阻力）局部阻力（撞击阻力）流动阻力：流体在流动过程中由于内摩擦阻力及其与管壁间的摩擦、碰撞等造成的机械能损失。（5-1）实际不可压缩流体柏努利方程：流向τrxzyθrdrd图5-1管内层流示意图设不可压缩流体在圆管内作稳定层流流动，如图5-1所示。5.1管流沿程阻力5.1.1圆管内层流流动沿程阻力流体力学中，常将压头损失表示成单位质量流体的动压头的倍数，故上式可改写为达西公式：（5-16）J·kg-1，为沿程流动阻力系数或摩擦系数，则得令达西公式——用来计算层流沿程阻力的

2、。理论分析和实验表明，流体在圆管内紊流流动时，影响压头损失的主要因素有管径d、平均流速v、流体的密度ρ、粘度μ、管长l和管壁粗糙度ε，即（5-17）5.1.2圆管内紊流流动沿程阻力（5-21）J·kg-1此即紊流的沿程流动阻力计算公式，它与计算层流沿程流动阻力的达西公式在形式上完全一致。摩擦系数是一个无量纲量，它是Re数和ε/d的函数，一般需通过实验测定其随Re和ε/d的变化规律。也可由图5-2摩狄摩擦系数图查得。，称之为沿程流动阻力摩擦系数，则有令步骤：a)计算Re和ε/d；b)从图中查得λ。图5-2摩狄摩擦系数图【例5-1】

3、某液体以4.5m·s-1的流速流经内径为0.05m的水平钢管，液体的粘度为4.46×10-3Pa·s，密度为800kg·m-3，工业钢管的绝对粗糙度为4.6×10-5m。试计算流体流经40m管道的阻力损失。【解】步骤：计算Re和ε/d从图1-5-2查得λ由达西公式计算hf流动为紊流根据Re和ε/d值查图5-2，得由式（5-21）可得阻力损失为（1）式中的d以当量直径de代替。对圆形管,截面:A=πd2/4，流体的润湿周边长度:X=πd则d=4A/X=4R水R水——流道截面积与润湿周边长度之比，称为水力半径。de=4R水=4A/X

4、定义:5.1.3非圆形直管沿程阻力对非圆形直管：J·kg-1对一外径为d1的内管与内径为d2的外管构成的环形通道d2d1非圆形管层流流动，除d用de代替外，λ应采用下式计算：λ=C/Re（5-25）式中，C为常数。对边长为a的正方形管道：aa5.2管流局部阻力（1）阻力系数法将阻力损失表示为动压头的倍数（5-26）式中：ξ—局部阻力系数，由实验测定，或用公式计算。流体流经管路的总阻力为：（5-27）a.突然扩大：1122突然扩大（5-28）A1为小管截面，A2为大管截面当A1/A2=1时，ξ=0，当A1/A2≈0时，ξ≈1。11

5、22突然缩小b.突然缩小此时，ξ随A1/A2的增大而减小。管件及阀门的局部阻力系数（2）当量长度法:将管路的局部阻力折合成相当于流体流过相同直径、长度为le的直管阻力，再用达西公式计算。J·kg-1（5-29）式中：le为管件或阀门的当量长度，m；流体流经管路的总阻力采用当量长度法计算时，则（5-30）1.5.3减少流动阻力的途径（1）缩短管长l，以减小hf；（2）减少管件及阀门数量,以减少hfˊ,宜尽量减少流道突变；（3）适当增大管径。由式（5-30）知：当d变为2d时，Σhf减少为原来的1/32。（5-30）