《实际流体流动时的阻力》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实际流体流动时的阻力（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4 实际流体流动时的阻力,1.4.1 直管阻力,1.4.2 局部阻力,1.4.3 管路阻力计算,1.4.4 流量的测量,流体流动阻力,直管阻力：流体流经一定直径的直管时由于内摩擦而产生的阻力；局部阻力：流体流经管件、阀门等局部地方由于 流速大小及方向的改变而引起的阻力。,1.4.1 直管阻力,一、阻力的表现形式,流体在水平等径直管中作定态流动,在截面1-1和截面2-2间列柏努利方程,w,若管道为倾斜管，则,流体的流动阻力表现为静压能的减少；水平安装时,流动阻力恰好等于两截面的静压能之差。,(1),二、直管阻力的通式,由于压力差而产生的推动力：,流体的摩擦力：,令,定态流动时,(2),将（1）代
2、入（2）得：,则:,直管阻力通式（范宁公式）,摩擦系数（摩擦因数）,J/kg,其它形式：,压头损失,m,压力损失,Pa,该公式层流与湍流均适用；注意 与 的区别。,三、摩擦系数,1.绝对粗糙度e ：管壁突出部分的平均高度。,2.相对粗糙度e/d ：绝对粗糙度与管径的比值 。,层流:=64/Re,与相对粗糙度无关过渡区不稳定湍流区与Re、e/d 有关完全湍流区阻力平方区,与Re无关,3.影响的因素：,莫狄（Moody）摩擦因数图,四、沿程阻力系数,（131）,当Re2000，当Re4000，当2000 Re 4000，由稳定的滞流到稳定的湍流的过渡状态。,（132）,（133）,当Re2000，
3、当5000 Re 2105，,（132a）,（133a）,1.4.2 局部阻力,一、阻力系数法,将局部阻力表示为动能的某一倍数。,或,局部阻力系数,J/kg,J/N=m,1. 突然扩大,2. 突然缩小,3. 管进口及出口 进口：流体自容器进入管内。进口 = 0.5 进口阻力系数 出口：流体自管子进入容器或从管子排放到管外空间。出口 = 1 出口阻力系数 4 . 管件与阀门,阀 门,或,二、当量长度法,将流体流过管件或阀门的局部阻力，折合成直径相同、长度为le的直管所产生的阻力 。,le 管件或阀门的当量长度，m。,减少流动阻力的途径：,管路尽可能短，尽量走直线，少拐弯；尽量不安装不必要的管件和
4、阀门等；管径适当大些。,流体在管路内的总阻力：,1.4.3 管路阻力计算,简单管路,特点,（1）流体通过各管段的质量流量不变，对于不可压缩流体，则体积流量也不变。,(2) 整个管路的总能量损失等于各段能量损失之和 。,不可压缩流体,（3）管路计算,基本方程：,连续性方程：,柏努利方程：,阻力计算 （摩擦系数）：,例1 如图所示，密度为 950 kg/m3 、粘度为 1.24mPas 的料液从高位槽送入塔内。高位槽内的液面维持恒定，高出塔的进料口4.5米, 料塔内表压为3.82 103 Pa，送液管道为452.5mm、长35m(包括管件及阀门的当量长度，但不包括进、出口损失)，管壁的绝对粗糙度为
5、 0.2mm。试计算输料量为多少m3/h？,(1),解：,取高位槽液面为1-1截面，输液管出口为2-2截面，管出料口为位能基准面,在两截面间列柏努利方程：,式中：,z1=4.5 z2=0 ; w1=0 w2=w p1=0 p2= 3.82 103 Pa,将以上各值代入柏努利方程，并整理：,(1),而：,根据：,设：,代入（1）式得：,=1.70 m/s,于是：,=5.21104,与假设,不符合,重新假设,代入（1）式得：,=1.65 m/s,由此值计算：,=5.06104,根据 Re 和 e/d 查莫狄摩擦系数图得：,再根据 Re 和 e/d 查莫狄摩擦系数图得：,与假设,基本符合，所以取,w
6、 =1.65 m/s,输液量为：,=7.64 m3/h,1.4.4 流量的测量,一、孔板流量计,1. 结构与原理,在1-1截面和2-2截面间列柏努利方程，暂不计能量损失,变形得,2. 流量方程,问题：（1）实际有能量损失；（2）缩脉处A2未知。,解决方法：用孔口速度w0替代缩脉处速度w2，引入校正系数 C。,由连续性方程,令,则,体积流量,质量流量,C0流量系数（孔流系数） A0孔面积。,3. 安装及优缺点,安装在稳定流段，上游l 10d，下游l 5d ；结构简单，制造与安装方便 ；能量损失较大 。,特点：恒截面、变压差差压式流量计,二、 转子流量计,1.结构与原理,从转子的悬浮高度直接读取流量数值。,2.流量方程,转子受力平衡,在1-1和0-0截面间列柏努利方程,流体的浮力,动能差,由连续性方程,CR流量系数,体积流量,特点：恒压差、恒流速、变截面截面式流量计。,考虑流体的粘性和形成涡流所造成的压降，校正得：,令,说明：转子流量计上的刻度，除特别注明外，通常指的是水或空气。,对于其他流体：,对于水和空气：,（1）,（2）,3.安装及优缺点,永远垂直安装，且下进、上出，安装支路，以便于检修。 读数方便，流动阻力很小，测量范围宽，测量精度较高； 玻璃管不能经受高温和高压，在安装使用过程中玻璃容易破碎。,Thank for listening!,
