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第五章管道流动(中文)报告.ppt

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* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 粗糙管区 阻力平方区 紊 流 过渡区 紊 流 光滑管区 过渡区 层流区 的经验公式 的理论或 半径经验公式 范 围 阻力区 * 表中半经验公式是建立在混合长度理论及速度分布的基础上并配合实验数据而得到的,它们的准确性较高,但是结构较复杂,最末一栏的经验公式准确性稍差,但公式简单便于计算,有时也可以先用经验公式求第一次近似值,然后将其代入光滑管或紊流过渡区的半经验公式右端,从其左端求出第二次近似值,如果将它再代入右端则从左端又可求出第三次近似值,迭代两三次即可得左、右基本相等的准确值。 * 莫迪 依据大量实验资料,并借助于前述各公式对工业用管道制作了关于损失系数 与雷诺数 和相对粗糙度 的图5—13。根据此图表可很方便地求得损失系数 的值,并可以判断所在的阻力区。 图 5—13 莫 迪 图 二、莫迪图 * [例题5—1] 的水在管径为50cm的焊接钢管内流动,若单位管长的能量损失为0.006,试计算管中流量、粘性底层厚度 。 [解] 由式(5—13)得 由上式得到 设 则 * 由莫迪图查得 ,则 再查莫迪图 可见 为所求的速度,则 再由式(5—23) * §5-6 管路中的局部阻力 在液流断面急剧变化以及液流方向转变的地方,发生局部阻力,引起局部水头损失,管路上安装的各种管件虽然多种多样,但产生局部水头损失的原因不外是由于: (1) 液流中流速的重新分布; (2)在旋涡中粘性力作功; (3)液体质点的混掺引起的动量变化。 由于边界的急剧变化,加强了流体流动的紊动程度,故局部损失一般和平均流速的平方成正比。可表达为 (5—32) 式中 * 图5—14管道截面突然扩大 借助于理论分析来确定局部水头损失时,最有代表性的是管路突然扩大的情况。 ——(5—33) 如图5—14所示,由于流体经突然扩大处发生旋涡,经过l 长度后主流扩大到整个断面,断面1—1及断面2—2可认为是渐变流断面,又因1—1与2—2断面间的距离较短,其沿程损失可忽略不计,则应用伯努利方程得 * 再对控制面AB22内流体运用动量方程。首先分析控制面 AB22内流体所受外力沿流动方向的分力有: (1)作用在断面1—1上的总压力 ,其中 为轴线上的压强; (5)断面AB至2—2间流体所受管壁的摩擦阻力,因与上述诸力 相比可忽略不计。 (4)控制面内流体重力沿流动方向的分力为 (3)AB环形面积 管壁对流体的作用力,即旋涡作用于环形面积上的反力,实验表明,环形面积上压强的分布按静压强规律分布,即总压力 ; (2)作用在断面2—2上的总压力 ,其中 为轴线上的压强; * 控制面AB22动量方程有 以 代入,并除以 得 (5—34) 将式(5—34)代入式(5—33)得 此式即为圆管突然扩大的局部损失公式(包达公式)。根据连续性方程 上式又可写成 * 1 、水头损失的叠加原则 虽然它有时比实际值略大,也有时比实际值略小,但一般情况下这种叠加原则还是可信可行的。 如果将局部阻力损失折合成一个适当长度上的沿程阻力损失,则令 (5—36) (5—37) 式中 称为管路的总阻力长度。 式中 称为局部阻力的当量管长,于是一条管路上的总水头损失可以简化为 (5—38) 全管段的总水头损失应为所有沿程水头损失和所有局部水头损失的总和,即 * 反之,如果将
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