摩擦阻力损失的计算---圆管内湍流时.pptx

一、湍流时摩擦阻力系数 ? 的计算 主要依靠实验建立经验关系式。实验应在因次分析法指导下进行。只是一种数学分析方法，不能代替实验。可大大减少变量个数 因次分析法（又称为量刚分析法）（1）通过实验找到所有影响因素：粗糙度1.7.2 摩擦损失的计算---直管阻力损失（2）物理量总数n＝7（2）找出各物理量量纲中所涉及的基本量纲 [ d ]=[ l ]=[ ? ]=[ m ]=L [ u ]=[m?s-1]= L?T-1 [ ? ]= [kg?m-3]= M?L-3 [? ]= [Pa?s]= M?L-1?T -1 [wf ]= [J?kg-1]= [(kg?m2?s-2)?kg-1] =L2?T -2可见涉及的基本量纲数目 r＝3，分别为M、L、T （3）选择r＝3个物理量作为基本物理量如选d、u及 ? （不这样选也可以，但将得到不同的结果。）（4）将其余 n－r＝7－3＝4 个物理量逐一与基本物理量组 成特征数 定理：无因次准备＝变量数－所涉及的基本量纲数其余4个物理量是：l、?、?、wf湍流时摩擦阻力系数 ? 的计算（5）根据量纲一致性原则确定上述待定指数 方程的各项必需具有相同的量纲 如无因次湍流时摩擦阻力系数 ? 的计算-----长径比 类似可得-----相对粗糙度 ----欧拉（Euler）数故改写为：考虑到直管摩擦损失与管长成正比，上式可改写为：三者函数关系的实验结果标绘在双对数坐标图上，称为莫狄（Moody）摩擦系数图 湍流时摩擦阻力系数 ? 的计算水力光滑管如何使用摩迪图？根据?/d 值找到一条曲线或内插出一条曲线；根据Re找到交点；几个光滑管内湍流经验公式：柏拉修斯（Blasius）式：（2100Re105 ）顾毓珍等公式：（3000Re3?106）普兰特式（Prandtl）：（2100Re4?106） 使用时注意经验式的适用范围湍流时摩擦阻力系数 ? 的计算几个粗糙管内湍流经验公式：使用时注意经验式的适用范围顾毓珍式：Re = 3000~ 3?106，管内径50~200的新钢管、铁管此式适用范围为 科尔布鲁克式：适用范围：Re=4?103?108，?/d=5?10-2?10-6，从水力学光滑管至完全粗糙管的各种情形。此式适用范围为Re ? 4000，? /d≤0.005 湍流时摩擦阻力系数 ? 的计算仍可按圆管的公式计算或用莫狄图查取，但需引入当量直径。当量直径 1.7.2 非圆管摩擦阻力损失计算式1.7.2 非圆管摩擦阻力损失计算式---当量直径的计算当量直径的计算??润湿?1.7.2 非圆管摩擦阻力损失计算式当量直径方法用于湍流情况的阻力计算才比较可靠。对于层流的阻力计算则应将式 λ=64/Re 修正为式中，C 为常数，无因次。对于正方形和等边三角形，C分别为57和53。 1.7.2 非圆管摩擦阻力损失计算式---合适管径的确定 总费用 费用操作费 设备费指给定输送任务，如流量V，要求设计出经济、合理的管路，主要指确定优化的管径d。 u opt平均流速 ?图 流速与费用关系u 对给定的流量V，若选定的u 越小，则d越大，导致设备费用也越大；反之，u越大，则d 越小，设备费用越小，但流体流动过程中的阻力损失却随u 增大而变大，于是，输送流体所需的有效功率就越大，这意味着操作费用的增加。 使上述总费用为最小的平均流速称为优化流速uopt或经济流速。 1.7.2 非圆管摩擦阻力损失计算式---合适管径的确定表1-3某些流体在管内的常用流速范围 流体类别常用流速范围 m/s 流体类别常用流速范围，m/s水及黏度相近液体 P=0.1~0.3MPa P≤1~8MPa油及黏度大的液体 50mPa?s 100mPa?s乙醚、苯、二硫化碳 0.5?2 2~3 0.5?1.60.1?0.35 1低压蒸汽（1MPa） 中压蒸汽（1~4MPa）高压蒸汽（4~12MPa） 气体（0.3MPa） 气体（0.3~0.6MPa） 15?20 20?4040?60 8?1210?201.7.2 非圆管摩擦阻力损失计算式---合适管径的确定例如： 要安装一根在常压下输水量为30m3/h的管道，试选取合适的管子规格。解：首先选取管中流速，例输水，取1.8m/s：若选无缝钢管：尺寸为Φ89×3.5 mm； 经计算u=1.62m/s，在常用流速的范围内，故选取的管径合适可用。?谢 谢！