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1、2018/10/14,1,1.4 管内流动的阻力损失,流体流动阻力包括：,1、直管阻力损失（也称沿程阻力损失）,2、局部阻力损失（管件、阀门等的阻力损失）,2018/10/14,2,1.4.1 直管阻力损失,1、 直管阻力损失的直观表现,说明：若管路直径不等或不水平，则上下游截面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-p2pf,压力降阻力损失的直观表现,2018/10/14,3,阻力损失的形式： hf-J/kgHf-mpf -Pa,直管阻力损失的计算,2018/10/14,4,2、 范宁公式,上三式为计算直管阻力损失的范宁(Fanning)公式，适用于层流和湍流
2、。,称为摩擦系数或摩擦因数,2018/10/14,5,1.4.2 层流时的摩擦损失,由层流时哈根泊谡叶公式可得：,代入范宁公式,层流时，直管阻力损失与速度一次方和管长一次方成正比、与管径的两次方成反比。 该式适用于稳定层流流动的牛顿流体。,2018/10/14,6,1.4.3 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（2）定理：任何因次一致的物理量方程都可表示为准数关联式；准数个数为 i=n-m,式中：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,因次就是量纲 ，如质量M、长度L、时间,2018/10/14,7,影响直管阻力压力损失的因数有三个： （
3、1）物性因数: 和; （2）设备因数: L 、d和管壁粗糙度 ; （3）流动因数: u。 以上因素可以函数形式表示为：,因此，流动阻力损失若按每个变量做五个点，则实验量为56次。 采用因次分析法步骤：找出影响因数得准数实验得准数关联式减少了工作量。,2018/10/14,8,式中七个物理量的因次为：, p =M 2 L-1 u =L -1 d =L ML3 =ML-1 -1 =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,带入p的幂函数中：,2018/10/14,9,一般 b=1,与范宁公式比较得摩擦系数,上式可进一步转化为：,201
4、8/10/14,10,2、湍流时的摩擦损失,即湍流时的不仅与Re有关，还与管壁的粗糙度有关,2018/10/14,11,湍流摩擦损失,对光滑直管内的湍流流动，有经验式Blasius公式：,适用范围：Re=51033106。 针对不同流型范围，也可采用其他经验公式计算。,对粗糙直管内的湍流流动，可采用各种经验公式求解 （1）顾毓珍公式； （2）科尔布鲁克公式； （3）其他经验式；等等,2018/10/14,12,湍流摩擦损失,摩擦因数法：采用Moody摩擦因数图解法。,因此，流体在粗糙管内做湍流流动时，需考虑管内管壁粗糙度对阻力损失的影响。一般以绝对粗糙度与管径之比的相对粗糙度/d 表示。,20
5、18/10/14,13,即: 层流流动时hf u，湍流流动时hf u1.752.0,Moody摩擦因数图的三个区域：,当Re很大时:与Re无关，hf与u2成正比，故称为阻力平方区.,（1）Re较小，流体呈层流时，与Re为线性关系，与/d无关；,（2）流体呈过渡状态时，流动型态不稳定，一般按湍流处理；,（3）Re较大，流体呈湍流时，与Re和/d有关，分光滑管、粗糙管不同处理；,（4）Re很大，流体呈完全湍流时，与/d有关，可以视为与Re无关。,2018/10/14,14,1.4.4 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。当量直径定义为,注意这里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,非圆管层流时 式中管截面形状：正方形 c57，环形 c=96, 等边三角形 c=53,2018/10/14,15,1.4.5 局部阻力损失,流体流经管件、阀门处由于流道变化大，多发生边界层脱离，产生大量旋涡，消耗了机械能。,1、阻力系数法,-阻力系数le -当量长度实测的和le见表,3、 常见局部阻力 1突然扩大,3管出口与管入口,2突然缩小,2018/10/14,16,1.4.6 流体管内流动总阻力损失计算,对包含有直管阻力损失和局部阻力损失的管路系统来说，流体管内流动的总阻力损失应为直管阻力和局部阻力之和，即：,2018/10/14,17,17,例,
