第四节化工原理

1、管路直管管件直管阻力损失局部阻力损失剪应力边界层分离1、阻力的表现形式、阻力的表现形式第四节第四节 管内流动的阻力损失管内流动的阻力损失一、直管阻力一、直管阻力 fwpugzpugz22221211212121uu 21zz 21ppWfn流体的流动阻力表现为静压能的减少；n水平安装时，流动阻力恰好等于两截面的静压能之差。4) 1 (211dpP4)2(222dpPdlFww) 3(二、直管阻力的通式二、直管阻力的通式 0442221dldpdpwwdlpp4)(21wfdlp42822udlupwf28uw令22udlpf22udlpf22udlwfgudlhf22范宁公式范宁公式：摩擦因数

2、n该公式层流与湍流均适用；24wfcrlpucuu21228dlpuf232dlupf哈根-泊谡叶(Hagen-Poiseuille)方程三、层流时的摩擦因数三、层流时的摩擦因数 du64Re6422322dluudl与范宁公式相比n注意：只适用于层流流动。目的：目的：减少试验工作量；1、基本因次和导出因次、基本因次和导出因次 基本因次：彼此没有相干，也不能相互导出；导出因次：用基本因次可以导出来的因次。2、量纲（因次）分析方法、量纲（因次）分析方法四、湍流时的摩擦因数四、湍流时的摩擦因数 基础：基础： 因次一致性即每一个物理方程式的两边不仅数值相等，而且每一项都应具有相同的因次。基本定理：基

3、本定理：白金汉（Buckinghan) 定理 设影响某一物理现象的独立变量数为n个，这些变量的基本因次数为m个，则该物理现象可用N=(n-m)个独立的无因次数群表示。湍流时压力损失的影响因素：（）流动条件：u),(ldufpf物理变量：n=7基本因次：m=3无因次数群：N=n-m=4即该过程可用个无因次数群表示。绝对粗糙度 ：管道壁面凸出部分的平均高度。相对粗糙度 /d：绝对粗糙度与管内径的比值。（）流体性质：，（）流动的几何尺寸：d，l， 无因次化处理：ddludupf,2雷诺数udRe管道的几何尺寸dl式中：相对粗糙度d根据实验可知，流体流动阻力与管长成正比，即ddlpfRe,2Re,ud

4、dlpWffdRe,（）层流区（Re2000）Re64（）过渡区（2000Re4000）将湍流时的曲线延伸查取值。（）湍流区（Re4000以及虚线以下的区域）)(Re,df（）完全湍流区（虚线以上的区域）与Re无关，只 /d与有关。 /d一定时，Wfu2该区又称为阻力平方区。、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光滑管：玻璃管、铜管、铅管及塑料管等；粗糙管：钢管、铸铁管等。层流流动时： 流速较慢，与管壁无碰撞，阻力与e/d无关，只与Re有关。湍流流动时：一般湍流时：与Re、 /d有关；高度湍流时： 只与 /d有关。当量直径：润湿周边流通截面积4ed)(24baabdel边长分

5、别为a、b的矩形管：1212212244dddddddel套管环隙，内管的外径为d1，外管的内径为d2五、非圆形管内的流动阻力五、非圆形管内的流动阻力22upf22uWfguhf22局部阻力系数PaJ/kgm六、局部阻力损失六、局部阻力损失3、管进口及出口、管进口及出口 进口：进口：流体自容器进入管内。出口：出口：流体自管子进入容器或从管子排放到管外空间。5 . 0进口1出口、管件与阀门、管件与阀门 l当量长度法：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。22udlWefgudlhef22Le管件或阀门的当量长度，m。或总阻力：总阻力：2222u

6、dludllWef减少流动阻力的途径：l管路尽可能短，尽量走直线，少拐弯；l尽量不安装不必要的管件和阀门等；l管径适当大些。基本方程：基本方程： 连续性方程：udVs242)(22222221211udlpugzWpugzedud,柏努利方程：阻力计算（摩擦系数）： 物性、一定时，需给定独立的9个参数，方可求解其它3个未知量。一、简单管路一、简单管路第五节第五节 管路计算管路计算21221dduu1、设计型计算、设计型计算l设计要求：设计要求：规定输液量Vs，确定一经济的管径d及供液点的位能z1（或静压能p1）。l给定条件：给定条件：（1）供液与需液点的距离，即管长管长l；（2）管道材料与管件的配置，即及；（3）需液点的位置z2及压力p2；（4）输送机械We。选择适宜流速流速u确定经济管径管径d2、操作型计算、操作型计算l已知：管子d、 、l管件和阀门，供液点z1、p1， 需液点的z2、p2，输送机械He；求：流体的流速流速u及供液量供液量Vs。l已知：管子d、 、l、管件和阀门流量Vs等，求：供液点的位置z1；或供液点的压力p1；或输送