《第7讲 流体在管内的流动阻力课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第7讲 流体在管内的流动阻力课件（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第7讲 1.5 流体在管内的流动阻力,教学目的：掌握流体流动阻力的计算方法,教学内容：1.5.1 流体在直管中的流动阻力 1.5.2 管路上的局部阻力 1.5.3 管路系统中的总能量损失,教学重点：范宁公式的应用,教学难点：范宁公式的推导,1、流体流动的阻力,总流动阻力损失=直管阻力损失+局部阻力损失:hf= hf + hf ,2、阻力损失的三种表示形式,3、区分：p与pf（压强差、与流动阻力损失相当的压强降）,概述,1.5.1 流体在直管中的流动阻力,1. 计算圆形直管阻力的通式：范宁公式,Fanning公式的推导,如图示。水平、等径圆形直管内的稳态流动。,推动力（压力差）：,黏滞阻力（摩擦
2、力）：,又在1-1与2-2截面间列柏努利方程：,稳态流动：,(1-44)Fanning公式,则：,或,（1-44a),2. 管壁粗糙度对的影响：,绝对粗糙度壁面凸出部分的平均高度,相对粗糙度：/d,3. 值的确定,A、层流:=f(Re), (1-46 ),哈根泊谡叶公式：,(1-45),B、湍流：,1、柏拉修斯（Blasius）公式,2、顾毓珍等公式,（适应范围：Re=31033106）,光 滑 管,（适应范围：Re=31031105）,粗 糙 管,1、柯尔布鲁克（Colebrook)公式,2、尼库拉则（Nikuradse)与卡门（Karman)公式,莫 狄 摩 擦 系 数 图,值的确定方法：
3、,1、计算雷诺数Re，管子的相对粗糙度/d 。,层流：,滞流区,过渡区,湍流区,完全湍流区,4. 流体在非圆形直管内的流动阻力,de=4流通截面积/流体润湿周边或 de=4水力半径(rH）,(1) 当量直径de：,例1：矩形（ab）截面的当量直径,例2：套管环隙截面的当量直径,(2) 非圆形直管的流动阻力的计算：,de应用时的注意事项：,1）不能用de来计算流体通道的截面积、流速和流量。,C为无因次系数。,某些非圆形管的常数C值,Re=deu/,1.5.2 管路上的局部阻力,管路系统中常见的管件,管路系统中常见的阀件,1、局部阻力损失的计算,(1) 阻力系数法：,式中 局部阻力系数， 其值由实
4、验测定。不同管件或阀件的局部阻力系数 可从有关手册中查得。,特殊地：,（1）突然扩大与突然缩小,（2）进口与出口,：上述计算式中u用小管流速。若出口截面取在管出口内侧，表示流体未离开管路，截面上仍具有动能，出口损失不计。若出口截面取在管出口外侧，表示流体已离开管路，截面上动能为零，计出口阻力损失。,进口阻力:,出口流体从管子进入容器 或从管子直接排放到管外空间,出口损失:,进口流体自容器进入管内：,突然扩大,突然缩小,图1-28,(2) 当量长度法,当量长度，m。,意义表示流体流过某一管件或阀门的局部阻力相当于一段与其具有相同直径、长度为 的直管阻力。,管件或阀件的当量长度 值由实验测定，见图
5、129。,1.5.3 管路系统中的总能量损失,总流动阻力损失=直管阻力损失+局部阻力损失,注意：不同管径须分段计算，再求其总和。,（1-63）,例1-20：用泵把20的苯从地下贮罐送到高位槽，流量为300 L/min。高位槽液面比贮罐液面高10m。泵吸入管用89mm4 mm的无缝钢管，直管长度为15m，管路中装有一个底阀（可粗略按旋启式止回阀全开计）、一个标准弯头；泵排出管用573.5mm的无缝钢管，直管长度为50m，管路上装有一个全开的闸阀、一个全开 的截止阀和三个标准 弯头。贮罐及高位槽 液面上方均为大气压。 设贮罐液面维持恒定。 试求泵的轴功率， 设泵的效率为70%。,解：如图示。取贮槽
6、液面为上游截面1-1，高位槽液面为下游截面2-2，并以1-1为基准水平面。在1-1和2-2之间列柏努利方程：,式中：z1=0 z2=10m p1=p2=0(表压） u10 u20,代入，得：,（1）吸入管路上的能量损失,查得，25时，苯的物性数据：,取管壁的=0.3mm /d=0.3/81=0.0037,查莫狄摩擦系数图，得=0.029,吸入管内流速：,属湍流,（2）排出管路上的能量损失,式中：d=50mm=0.05m =50m,全开的闸阀：,全开的截止阀：,三个标准弯头：,管路出口阻力系数：,排出管内流速：,取管壁的=0.3mm /d=0.3/50=0.006,查Moody摩擦系数图，得=0.0313,属湍流,（3）管路系统的总能量损失：,泵的有效功率：,泵的轴功率：,苯的质量流量：,小结： 本次课重点：1、范宁公式的应用 2、流体流动过程中阻力的计算方法及过程,课外：1、复习、预习。 2、课外作业：教材P78/79第15、20题。,
