第一章流体流动4

1、2022-2-5食品工程原理食品工程原理 授课教师授课教师 郭春锋郭春锋2022-2-5第第 一一 章章 流流 体体 流流 动动一、一、管内流体流动的直管阻力管内流体流动的直管阻力二、二、管内流体流动的局部阻力管内流体流动的局部阻力第第 四四 节节 流体流动的阻力流体流动的阻力2022-2-5管路中的阻力直管阻力 ：局部阻力： 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 流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大及缩小等局部地方所引起的阻力。fffhhh2022-2-5一、管内流体流动的直管阻力一、管内流体流动的直管阻力1 直管阻力公式直管阻力公式 2211221222fupupg

2、zgzh12fppph因是稳定流动，则推动力和摩擦力平衡，因此因是稳定流动，则推动力和摩擦力平衡，因此24p ddlp 4l d1212zzuu，流体在水平不变径的圆管内做稳定流动流体在水平不变径的圆管内做稳定流动上式中上式中,即即2022-2-5222288224fllduudhulud令令28u则则22fluhd上式是直管阻力计算的通式，既适用于层流，也适用于湍流上式是直管阻力计算的通式，既适用于层流，也适用于湍流-（1）2022-2-52 层流的摩擦因数层流的摩擦因数64Re比较方程比较方程(1)和和(2)得，对于层流得，对于层流(哈根哈根-泊谡叶方程泊谡叶方程) 教材教材42页页又又h

3、f32mlud264du mldu2264Reldu22-（2）232dlupmphf2022-2-53 湍流的摩擦因数湍流的摩擦因数3.1 对于光滑管，对于光滑管，可用柏拉休斯公式，求取摩擦因数可用柏拉休斯公式，求取摩擦因数0.3164Re0.25上式适用于上式适用于3103Re1105的光滑管的光滑管也可用顾毓珍公式，求取摩擦因数也可用顾毓珍公式，求取摩擦因数0.00560.500Re0.32上式适用于上式适用于3103Re3106的光滑管的光滑管2022-2-53.2 对于非光滑管，对于非光滑管， 通过摩擦因数图查取通过摩擦因数图查取Re, fd 2022-2-52022-2-51 局部

4、阻力损失的计算方法局部阻力损失的计算方法为阻力因数，由实验测定为阻力因数，由实验测定 。hfzu22二、管内流体流动的局部阻力二、管内流体流动的局部阻力1.2 当量长度法当量长度法 22efluhd le为管件的当量长度为管件的当量长度。 管路系统中总能量损失管路系统中总能量损失=直管阻力直管阻力+局部阻力局部阻力 对直径相同的管段对直径相同的管段：hfldzu222)(2udlle1.1 阻力因数法阻力因数法z2022-2-5局部阻力损失计算局部阻力损失计算 100 mm 的闸阀的闸阀 1/2 关关 le = 25 m100 mm 的标准弯头的标准弯头 le = 3.6 m100 mm 的闸

5、阀全开的闸阀全开 le = 0.70 m2022-2-5例：例：用泵将果汁从地下储罐送到高位槽，流量用泵将果汁从地下储罐送到高位槽，流量300L/min。高位槽高位槽液面比储罐液面高液面比储罐液面高10m。泵吸入管路用泵吸入管路用894mm无缝钢管，直无缝钢管，直管长为管长为15m，管路上装有一个底阀（可按旋启式止回阀全开时计管路上装有一个底阀（可按旋启式止回阀全开时计）、一个标准弯头；泵排出管用）、一个标准弯头；泵排出管用573.5mm无缝钢管，直管长无缝钢管，直管长度为度为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。储罐及

6、高位槽液面上方均为大气压。果汁的密度为个标准弯头。储罐及高位槽液面上方均为大气压。果汁的密度为1020kg/m3，黏度为黏度为6.510-4Pas。管壁的绝对粗糙度。管壁的绝对粗糙度=0.3mm。设储罐液面维持恒定。试求泵轴功率。设泵的效率为设储罐液面维持恒定。试求泵轴功率。设泵的效率为70%。2022-2-52022-2-5解：解：取储罐液面为上游截面取储罐液面为上游截面1-1，高位槽液面为下游截面，高位槽液面为下游截面2-2，并，并以截面以截面1-1为基准水平面。在两截面间列柏努利方程为基准水平面。在两截面间列柏努利方程gz1p1u122wgz2p2u222hf式中：120; z10 mz

7、 =p1p2 0021 uu219.81 10fg zzhw（表压）2022-2-5u3001036040.08120.9708 m/sRedum10200.0810.97086.51041.2340105管壁的相对粗糙/d=0.3/81=0.0037，查得=0.029(1) 吸入管路上的能量损失吸入管路上的能量损失infh2022-2-5管件、阀门的当量长度为管件、阀门的当量长度为：底阀底阀 (按旋启式止回阀全开）：按旋启式止回阀全开）：7.2 m；标准弯头：；标准弯头：2.8 m 进口阻力系数进口阻力系数 =0.5hfinldu22ledu22Vu22lledVu22 (0.0291510

8、0.0810.5)0.970822 4.4534 (J/kg)2022-2-52022-2-52022-2-5(2) 排出管路上的能量损失排出管路上的能量损失hfout(lledV)u22outfhu3001036040.052 2.5478 m/sRedum8800.052.54786.51041.7247105管壁的相对粗糙度/d=0.3/50=0.006，查得=0.0335723.550 mm0.05 md 50 ml 2022-2-5管件、阀门的当量长度分别为：全开的闸阀：全开的闸阀：0.38 m；全开的截止阀：；全开的截止阀：20 m; 三个标准弯头：三个标准弯头：1.83=5.4 m；出口阻力系数；出口阻力系数 =1hfout(lledV)u22 (0.0335025.780.051)2.547822 157.2133 J/kg2022-2-52022-2-52022-2-52022-2-5(3) 管路系统的总能量损失管路系统的总能量损失:hfhfinhfout 4.4534157.2133161.6667 J/kgw98.1161.6667 259.7667 J/kg