高职高专化工原理课件-陆美娟版-1-8-湍流摩擦系数讲解学习

1、高职高专化工原理课件-陆美娟版-1-8-湍流摩擦系数3、湍流时的摩擦系数、湍流时的摩擦系数22udlpf求求 pf28udydue)(e实验研究建立经验关系式的方法实验研究建立经验关系式的方法 物理量方程式物理量方程式左边的因次应与右边的因次相同左边的因次应与右边的因次相同因次一致原则因次一致原则 ：定理：定理： ，0),.,(21ifi=n-m无量纲数群数目无量纲数群数目=物理量数目物理量数目-基本量纲数基本量纲数管径管径 d 管长管长 l 平均速度平均速度 u流体密度流体密度 粘度粘度 管壁粗糙度管壁粗糙度 ),(uldpf用幂函数表示为：用幂函数表示为：1 .gfecbafuldkp（1

2、）分析湍流时影响阻力损失的主要因素）分析湍流时影响阻力损失的主要因素以基本因次以基本因次质量（质量（M）、）、长度长度(L)、 时间时间(T) 表示各物理量表示各物理量 21TMLp Lld 1 LTu 3 ML 11TML L代入（代入（1）式，得：）式，得：gfecbaLTMLMLLTLKLTML)()()(113121fcgfecbafeTLKMTML3211 fe13gfecba2fc以以b，f，g表示表示a，c，e，则有：则有：gfbafc 2fe1gfffbgfbfulKdp12代入代入 1 式，得式，得：（2）根据量纲指数相等得影响摩擦系数的因素）根据量纲指数相等得影响摩擦系数的

3、因素gdfdubdlKufp2整理，得：整理，得：即：即：ddudlupf,2式中：式中：dl /管子的长径比管子的长径比 ：du雷诺数雷诺数Re：2uPf欧拉准数，以欧拉准数，以Eu表示表示 :/d相对粗糙度相对粗糙度涉及的物理量数目：涉及的物理量数目：7涉及的基本量纲数目：涉及的基本量纲数目：3无量纲数群数目：无量纲数群数目：4与范宁公式对比与范宁公式对比gffddudlKuP222udlpfdRe,222udldduKPgff图图1-34 摩擦因数与雷诺数、相对粗糙度的关系摩擦因数与雷诺数、相对粗糙度的关系 （3）摩擦系数图）摩擦系数图a)层流区：层流区：Re2000，与与Re成直线关系

4、，成直线关系，=64/Reb)过渡区：过渡区：2000Re4000，管内流动随外界条件的影响而管内流动随外界条件的影响而 出现不同的流型，一般按湍流处理出现不同的流型，一般按湍流处理 c)湍流区湍流区：Re4000且在图中虚线以下处时，且在图中虚线以下处时，值随值随Re数的数的 增大而减小增大而减小 d)完全湍流区完全湍流区： 图中虚线以上的区域，图中虚线以上的区域，摩擦系数基本上不摩擦系数基本上不随随Re的变化而变化，的变化而变化，值近似为常数值近似为常数 根据范宁公式，若根据范宁公式，若l/d一定，则阻力损失与流速的平方成一定，则阻力损失与流速的平方成正比，称作正比，称作阻力平方区阻力平方

5、区4、管壁粗糙度对摩擦系数的影响、管壁粗糙度对摩擦系数的影响 化工管路化工管路光滑管光滑管 粗糙管粗糙管 玻璃管、黄铜管、塑料管玻璃管、黄铜管、塑料管 钢管、铸铁管钢管、铸铁管 管壁粗糙度管壁粗糙度 绝对粗糙度绝对粗糙度 相对粗糙度相对粗糙度 壁面凸出部分的平均高度，壁面凸出部分的平均高度，以以表示表示绝对粗糙度与管道直径的绝对粗糙度与管道直径的比值比值 即即 /d表表 1-2（1）层流：）层流：管壁粗糙度对摩擦系数无影响管壁粗糙度对摩擦系数无影响（2）湍流：）湍流：层流内层厚度较大时，与管壁粗糙层流内层厚度较大时，与管壁粗糙度无关度无关（光滑管）（光滑管）层流内层厚度较小时，与管壁粗糙层流内

6、层厚度较小时，与管壁粗糙度有关度有关增至阻力平方区，只与管壁粗糙度增至阻力平方区，只与管壁粗糙度有关有关（3） 值的经验关系式值的经验关系式 柏拉修斯柏拉修斯(Blasius)光滑管光滑管公式公式25. 0Re3164. 0适用范围适用范围为为 Re = 51031105 5. 非圆形管内的阻力损失非圆形管内的阻力损失 例例1-20比较不同管材，不同流体、不同流速的、阻力损比较不同管材，不同流体、不同流速的、阻力损失的差别失的差别润湿周边长度流道截面积水力半径水力半径当量直径： 4de 对于一外径为对于一外径为d1的内管和一内径为的内管和一内径为d2的外管构的外管构成的环形通道成的环形通道)()44(4212122ddddde12dd 对于对于圆形管道圆形管道，流体流经的管道截面为：，流体流经的管道截面为：24d 流体润湿的周边长度为：流体润湿的周边长度为：d de=4流道截面积流道截面积 / 润湿周边长度润湿周边长度= d小结小结 1、湍流时摩擦系数的确定、湍流时摩擦系数的确定