局部损失计算.ppt

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1、当流体流经各种阀门、弯头和变截面管等局部装置，流体将发生变形，产生阻碍流体运动的力，这种力称为局部阻力，由此引起的能量损失称为局部损失.局部损失的计算局部能量损失大致可以分为三类：（1）由于管道断面面积的大小发生变化引起的局部能量损失。例如管道断面突然扩大、突然缩小、逐渐扩大和缩小等；（2）由于管道的方向发生变化，引起的局部能量损失，例如各种圆滑弯头、直角弯头、折管、三通管道等；（3）由于流动的速度大小和方向均发生变化而引起的局部能量损失。例如各种阀门（平板阀、球形阀、锥阀、滑阀等）。计算局部损失用下面的公式：由此可知，计算　

2、归结为求局部阻力系数　的问题，局部阻力产生的原因是十分复杂的，只有极少数的情形才能用理论分析方法进行计算，绝大多数都要由实验测定。流体从小截面的管道流向截面突然扩大的大截面管道是目前唯一可用理论分析得出其计算公式的典型情况，下面对此进行叙述。损失产生的原因同时在流体流动过程中旋涡区的流体质点将不断被主流带走，也不断有新的流体质点从主流中补充进来，即主流与旋涡之间的流体质点不断地交换，发生剧烈的碰撞和摩擦，在动量交换中，产生较大的能量损失，这些能量损失转变为热能而消失。流体从小截面流向突然扩大的大截面管道。由于流体质点有惯性，整

3、个流体在离开小截面管后只能向前继续流动，逐渐扩大，在管壁拐角处流体与管壁脱离形成旋涡区。旋涡区外侧流体质点的运动方向与主流的流动方向不一致，形成回转运动，因此流体质点之间发生碰撞和摩擦，消耗流体的一部分能量。管道突然扩大的流线分布取图大管道的起始截面1—1和流道全部扩大后流速重又均匀的截面2—2以及它们之间的管壁为控制面。设截面1—1,2—2中心点的压强为P1和P2，平均流速为V1和V2，截面积为A1和A2，且不可压缩流体在管中作定常流动。根据一维流动不可压缩流体的连续方程截面1—1和2—2间管壁对流体的切向力（即总摩擦力）忽

4、略不计，则根据动量方程有由于圆环面上的径向加速度非常小，实验证明圆环面上的压强可按静压强规律分布，即p≈p1，于是上式可写为作用于扩大管凸肩圆环面上的总压力列出截面1—1和2—2的伯努利方程式中，ζ称作局部阻力系数用连续方程代入并化简得但是公式中的局部阻力系数值对各种局部装置有各种不同数值，目前还很难进行理论分析和计算，多靠实验测定。各种不同局部装置的局部阻力系数值可查相关的资料。A1A2v1v2A1管路突然缩小A2A1υ1υ2θDd渐扩管弯管折管水头损失的叠加原则：两个过水断面间液流的水头损失等于各段沿程水头损失及各局部水头

5、损失之和。即：hw=Σhf+Σhζ例题：水从一水箱经两段水管流入另一水箱。d1=150mm，l1=30m，λ1=0.03，H1=5m，d2=250mm，l2=50m，λ2=0.025，H2=3m，水箱尺寸很大，箱内水位恒定，计及沿程及局部水头损失，试求通过管路的流量。解：H1-H2=hw,hw=Σhf+Σhm=λ1(l1/d1)(v12/2g)+λ2(l2/d2)(v22/2g)+ζ进口v12/2g+ζ突大v12/2g+ζ出口v22/2g；由连续性方程：v2=v1(ω1/ω2)=v1(d1/d2)2;注意：ζ突大=(1-ω1/

6、ω2)2=(1-d12/d22)2;ζ进口=0.5(直角进口);ζ出口=1.0hw=7.69v12/2g=>v1=sqrt(2ghw/7.69)=2.77m/s;Q=ω1v1=(3.14/4)*0.152*2.77=0.049m3/s解毕水平管道流量计算水平短管从水深H=16m的水箱中排水至大气，管路直径d1＝50mm，d2＝70mm，阀门阻力系数4.0，只计局部损失，不计沿程损失，并认为水箱容积足够大，试求通过此水平短管的流量。【解】列截面0—0和1—1的伯努利方程查得=0.5，=0.24，=0.30，故（m/s）通过水平短

7、管的流量（m3/s）管道水力计算工程上把不同联接方式联接所组成的管系称为管道。管道系统分类按能量损失大小长管：凡局部阻力和出口速度水头在总的阻力损失中，其比例不足5％的管道系统，称为水力长管，也就是说只考虑沿程损失。短管：在水力计算中，同时考虑沿程损失和局部损失的管道系统，称为短管。1）串联管道：不同管径或不同粗糙度的数段管子串联联接所组成的管道系统，如图(b)。2）并联管道：是指数段管道并列联接所组成的管道系统，如图(c)所示。按管道系统结构分简单管道：管径和粗糙度均相同的一根或数根管子串联在一起的管道，如图(a)所示。复杂

8、管道：除简单管道以外的管道系统，称为复杂管道，又可分成：枝状管道：如图(d)所示，各不相同的出口管段在不同位置分流，形状如树枝。网状管道：如图(e)所示，通过多路系统相互连接组成一些环形回路，而节点的流量来自几个回路的管道。管道水力计算主要任务(1)根据给定的流量和允许的压强