流体流动5-阻力损失讲解学习.ppt

《流体流动5-阻力损失讲解学习.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四节管内阻力损失二、直管内的两种阻力损失：1、直管阻力和局部阻力：（1）直管阻力损失（或称沿程阻力损失、摩擦损失）：直管造成的机械能损失（2）局部阻力损失：管道的出入口和管件（弯头、阀门）造成的机械能损失（1）阻力损失表现为流体势能的降低对于通常的管路，无论是直管阻力或是局部阻力，也不论是层流和湍流，阻力损失均主要表现为流体机械能的降低，即/只有水平管道2、直管流动阻力的计算通式：（2）范宁公式选一个水平等径直管，对它作受力分析：（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——直管阻力通式（范宁Fanning公式）其

2、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。（三）层流时的摩擦系数速度分布方程又——哈根-泊谡叶（Hagen-Poiseuille）方程能量损失层流时阻力与速度的一次方成正比。变形：比较得二、湍流时直管阻力损失1、湍流的直管阻力损失的研究方法：层流时阻力损失的计算：理论推导湍流时由于情况复杂，影响因素多，不可能得出理论式，但可以通过实验研究，获得经验的计算式本节以湍流时直管阻力损失的实验研究为例（1）析因实验：寻找影响过程的主要因素影响湍流时直管阻力损失hf的因素为：流体物性：密度、黏度流

3、动的几何尺寸：管径d、管长l、管壁粗糙度（突出物的平均高度）流动条件：流速u于是待求的关系式应为：量纲分析法：通过将变量组合成无量纲数群，从而减少实验自变量的个数，大幅度地减少实验次数量纲和谐和量纲的一致性：任何完整物理方程的等式两边和方程中的每一项均具有相同的量纲——量纲分析法的基础、主要依据从这一基本点出发，任何物理方程都可以转化为无量纲形式（2）规划实验（量纲分析）——减少实验工作量，即将变量组合成若干个无量纲数群只要通过实验，逐个地改变Re、（l/d）和（/d），即可求出K、b、f、g即可得出求解阻力损失的关系式由此及彼、由大及小对比以上

4、两个公式2、湍流时的摩擦系数：Stanton和Pannell于1914发现的现象实验得到Moody（莫狄）图：双对数图关联全范围流体流动的λ、Re和ε/d三者之间的关系LewisF.Moody（1880-1953）杰出的美国工程师和教授其他贡献：水力机械的相似性和汽蚀现象1944年提出Moody图该图又称为Stanton图，因其首先提出了类似的图层流区：Re＜2000，/Re=64则与Re的关系为一直线，与/d无关过渡区：Re=2000～4000，管内流型因外界条件而异工程上常按湍流处理，按湍流的曲线外延查取湍流区：Re＞4000，随Re的增大

5、而减小随/d的增大而增大充分湍流区(完全湍流区、阻力平方区)：Re足够大时，不再随Re而变，仅取决于/d对比得hfu2光滑管Smoothpipe经验关系式：常用的柏拉修斯式（Blasius，1913年）适用范围：Re=5000～10000的光滑管层流管壁上凸凹不平的地方被层流流体所覆盖粗糙度对值无影响……Prandtl的学生J.Nikuradse于1933年对这个问题有了重要的进展3、粗糙度对的影响当Re较小时,δ>ε，ε对无影响----------水力光滑管随着Re增大，δ<ε，ε对的影响较大管壁粗糙度对阻力系数的影响首先是在人工粗

6、糙管中可以精确测定的工业管道内壁的凸出物形状不同高度也参差不齐粗糙度无法精确测定4、实际管的当量粗糙度当量相对粗糙度：通过试验测定阻力损失并计算值然后由Moody图反求出相当的相对粗糙度化工上常用管道的当量绝对粗糙度示于表1-1三、局部阻力损失化工管路系统中的管件、阀门管件：用来改变管道流向、连接支管、改变管径及堵塞管道等阀门：用作开关或调节流量Pipefittings蝶阀（butterflyvalve）蝶阀的优点1、启闭方便迅速、省力、流体阻力小，可以经常操作2、结构简单，体积小，重量轻3、可以运送泥浆，在管道口积存液体最少4、低压下，可以实现良好

7、的密封5、调节性能好蝶阀的缺点1、使用压力和工作温度范围小2、密封性较差截止阀（stopvalve，GlobeValve）截止阀的优点：1、结构简单，制造和维修比较方便。2、工作行程小，启闭时间短。3、密封性好，密封面间磨擦力小，寿命较长截止阀的缺点1、流体阻力大，开启和关闭时所需力较大2、不适用于带颗粒、粘度较大、易结焦的介质3、调节性能较差截止阀：只适用于全开和全关，不允许作调节和节流闸阀只能作全开和全关不能作调节和节流只能粗略的调节流量半开半闭是对其寿命也是有一些影响的闸阀的特点1、流动阻力小：阀体内部介质通道是直通的2、启闭时较省力：与截止阀相

8、比而言，因为无论是开或闭，闸板运动方向均与介质流动方向相垂直3、高度大，启闭时间长。闸板的启闭