4.管内流动阻力计算.ppt

* 1.4 管内流动的阻力损失 流体流动阻力包括：1·直管阻力损失（沿程阻力损失） 2·局部阻力损失（管件、阀门等的阻力损失） 1.4.1 直管阻力损失 (1) 直管阻力损失的直观表现 说明：若管路不为水平或直径不等，则上下游之间的压力 变化除因阻力损失外，还包括位能或动能变化所引 起的部分。 即：p1-p2≠△pf 压力降→阻力损失的直观表现 1 p1 2 p2 R * 阻力损失：△pf ----Pa hf------J/kg Hf------m 直管阻力损失的计算 * (2) 范宁公式 上三式为计算直管阻力损失的范宁公式，它适用于层流和湍流。 * 1.4.2 层流时的摩擦损失 由层流时的最大速度与压力降的关系可得： 与范宁公式比较 哈根（Hagen）－泊谡叶（Poiseyulle)公式 由哈根－泊谡叶公式得层流时阻力损失与速度的一次方成正比、与管长的一次方成正比、与管径的两次方成反比。注意该式适用于层流、牛顿流体 * 1.4.3 湍流流动的阻力损失 （1）因次分析法 因次论的依据： 1·物理量方程的因次一致性 2·π定理：任何因次一致的物理量方程都可以表示为准数关联式 准数个数i=n-m;；n为物理量个数， m为用于表示所有物理量的基本因次数目 直管阻力损失的影响因素有： 1·物性因素：μ和ρ 2·设备因素：l 、d和管壁粗糙度 ε 3·流动因素：u 每个变量做五个点，则实验工作量惊人（56） 因次分析法步骤：分析影响因素→得准数→实验得准数关联式→减少了工作量 因次……就是量纲 ，如质量[M]、长度[L]、时间[T] * 式中各物理量的因次为： [p]=MT –2 L-1 [u]=L T-1 [d]=L [ρ］＝ML－3 [μ ]=ML-1 T-1 [ε]=L 将各物理量的因次代入，整理得： 根据因次一致性原则得： 将b、q、k表示为a、c、j的函数，整理得 （因此分析）Rayleigh法： j+k=1 a＋b+c-3j-k+q=-1 c+k=2 j＝1－k a=-b-k-q c=2-k 带入Δp的幂函数中： * 一般b=1 与范宁公式比较得摩擦系数 * （2）湍流时的摩擦损失 即湍流时的λ不仅与Re有关，还与管壁的粗糙度有关 * 湍流摩擦损失2 对光滑管： 当Re很大时：λ与Re无关,hf与u2成正比，故称为阻力平方区 即层流hf∞u1,湍流hf ∞u1.75~2.0 * 层流与湍流的区别 * 1.4.4 非圆形管内的摩擦损失 方法是用当量直径de代替圆管中的d 定义当量直径为 de仅用于阻力损失和雷诺数的计算中 而速度u为实际平均速度，即 非园管层流时λ＝c/Re,正方形c＝57，环形c=96,等边三角形c=53 * 1.4.5 局部阻力损失 流体流经管件、阀门处由于流道变化大，多发生边界层脱体，产生大量旋涡，消耗了机械能。 1、阻力系数法 2、当量长度法 3、 常见局部阻力 〈1〉突然扩大 u1 A1 A2 u2 〈3〉管出口与管入口 〈2〉突然缩小 u1 A1 A2 u2 le-----当量长度 ζ-----阻力系数 * 例