流体输送技术课件任务四流动阻力的计算与测定

1、任务四任务四 流动阻力的计算及测定流动阻力的计算及测定主讲教师主讲教师 赵佩赵佩湍流：湍流： 主体做轴向运动，同时有径向脉动； 特征：流体质点的脉动 。 层流：层流： * 流体质点做直线运动； * 流体分层流动，层间不相混合、不碰撞； * 流动阻力来源于层间粘性摩擦力。 过渡流过渡流： 不是独立流型，流体处于不稳定状态4.1 流体的流动型态流体的流动型态、ud流动型态的判定流动型态的判定雷诺准数雷诺准数Re是无因此数群，单位为1 （2）判据 Re2000 稳定的层流 Re 4000 稳定的湍流2000 Re 4000 不稳定的过渡流duRe（1）影响因素：（3）流体在非圆形截面系统中流动型态的

2、判定（当量直径de）udeRe的周边长度流道截面上被流体浸润流道截面积4ed其中：举例：环隙、矩形的de 1. 流体在园管内作层流流动时的速度分布流体在园管内作层流流动时的速度分布 圆管中的流速分布圆管中的流速分布抛物线 max5 . 0 uu max8 . 0 uu 2. 流体在园管内作湍流流动时的速度分布流体在园管内作湍流流动时的速度分布 类似抛物线 层流与湍流在圆管内的速度分布层流与湍流在圆管内的速度分布对于湍流流体： 靠近管壁处始终有一薄层流体保持层流流动，称为层流层流底层底层。 湍流边界层中，速度梯度主要集中在层流底层。 层流底层的厚度随Re的增加而减小，但永远不会消失，层流底层的存

3、在对传质和传热过程有很大的影响。cPmkg903. 0,/95.9963smdquv/43. 2054. 0785. 0360020785. 0222525水在水在60603 3mmmm的管道中流动，流量为的管道中流动，流量为20m20m3 3/h/h，试判断流型。，试判断流型。解解: : 查附录查附录2525水物性水物性: : 为湍流例例 题题40001045. 110903. 043. 295.996054. 0Re53du1. 流动阻力产生原因流动阻力产生原因 （1）根本原因： 流体具有粘性，流动时内部产生内摩擦力 （2）流动条件： a. 流动型态不同阻力大小不同 b. 管路设置不同阻力

4、大小不同 管路长度 管件和阀门设置 管路直径变化 流道截面改变或流动方向改变产生涡流4.2 流体阻力的计算流体阻力的计算2、流动阻力的组成、流动阻力的组成流动阻力包括：1. 直管阻力直管阻力直管阻力是流体流经一定管径的直管时，由于流体的内摩擦而产生的阻力。2. 局部阻力局部阻力局部阻力是流体流经管路中的管件、阀门及截面的突然扩大和突然缩小等局部地方由于边界层分离产生涡流而引起的阻力。3. 管路中的总阻力管路中的总阻力 总阻力总阻力直管阻力直管阻力+局部阻力局部阻力gudlHf2222udlpfJ/kgmPa22udlhf范宁公式：3 流动阻力计算流动阻力计算 （1） 直管阻力计算直管阻力计算

5、计算流体流动阻力的一般公式管壁粗糙程度管壁粗糙程度绝对粗糙度：绝对粗糙度： 指管壁突出部分的平均高度，以表示。 相对粗糙度：相对粗糙度： 指绝对粗糙度与管道内径的比值，即/d。 管道类别管道类别绝对粗糙度绝对粗糙度/mm/mm无缝黄铜管、铜管及铝管无缝黄铜管、铜管及铝管新的无缝钢管或镀锌铁管新的无缝钢管或镀锌铁管新的铸铁管新的铸铁管具有轻度腐蚀的无缝钢管具有轻度腐蚀的无缝钢管具有重度腐蚀的无缝钢管具有重度腐蚀的无缝钢管旧的铸铁管旧的铸铁管干净玻璃管干净玻璃管很好整平的水泥管很好整平的水泥管0.010.050.10.20.30.2 0.30.5以上0.85以上0.00150.010.33某些工业

6、管道的绝对粗糙度某些工业管道的绝对粗糙度层流时的摩擦系数层流时的摩擦系数流体作层流流动时，摩擦系数与/d无关，只是雷诺准数的函数 64Re因此，流体在圆直管内作层流流动时的阻力为 232dulhf查莫狄（Moody）图湍流时的摩擦系数湍流时的摩擦系数使用经验公式湍流时摩擦系数的计算：湍流时摩擦系数的计算： 摩擦系数与Re、/l关系图 0.10.010.030.020.070.060.050.040.090.080.0080.0091021041071061051030.010.050.020.0150.030.040.0080.00450.0020.00080.0060.00060.0010.

7、00040.00020.00010.000050.00001Ree/l根据雷诺准数的不同，可在图中分出四个不同的区域：莫狄图使用方法莫狄图使用方法1）层流区层流区 Re20002）过渡区过渡区 2000Re4000且在图中虚线以下区域4）完全湍流区完全湍流区 图中虚线以上的区域，只取决于/d。 式中 ： le 当量长度 le及的获得获得：实验，见有关资料。2efl uhd 22fuh2 0 . 15 . 0式中 ： 局部阻力系数 1 1）当量长度法）当量长度法2 2）局部阻力系数法）局部阻力系数法 突然缩小突然缩小特例特例：突然扩大突然扩大 （2） 局部阻力局部阻力 （3）系统的总阻力）系统的总阻力系统总阻力=系统各直管阻力+局部阻力1. 1. 当量长度法当量长度法2efll uhd2 式中式中 为管路全部管件与阀门等的当量长度之和。为管路全部管件与阀门等的当量长度之和。le2. 2. 阻力系数法阻力系数法2)(2udlhf式中式中 为管路全部的局部阻力系数之和。为管路全部的局部阻力系数之和。 4.减小流动阻力的措施减小流动阻力的措施（1）在满足工艺要求的前提下，应尽可能减短管路；（2）在管路长度基本确定的前提下，尽可能减少管件、阀件，尽量避免管径的突变；（3）在可能的前提下