绝对粗糙度课件

流体在管内流动时的阻力计算张静复习提问流量的概念与类型;流速的概念与类型;流体的黏性的概念及符号(一)直管阻力流动阻力产生的原因a.流体有粘性，流动时产生内摩擦——阻力产生根源b.固体表面促使流动流体内部发生相对运动——阻力产生的条件c.流动阻力大小与流体本身物性（主要为,）,壁面形状及流动状况等因素有关。流动阻力分类1、范宁公式

直管阻力通常由范宁公式计算式中

hf——直管阻力，J/kg；

λ——摩擦系数，也称摩擦因数，无单位；l——直管的长度，m；d——直管的内径，m；u——流体在管内的流速，m/s。范宁公式中的摩擦因数λ是确定直管阻力损失的重要参数。λ的值与反映流体湍动程度的Re及管内壁粗糙程度的ε大小有关。2、管壁粗糙程度对管流的影响工业生产上所使用的管道，大致可分为光滑管与粗糙管。绝对粗糙度：绝对粗糙度是指管壁突出部分的平均高度，以ε表示相对粗糙度：相对粗糙度是指绝对粗糙度与管道内径的比值，即ε/d。管壁粗糙度对摩擦系数的影响程度与管径的大小有关，所以在流动阻力的计算中，要考虑相对粗糙度的大小。

按材料性质和加工情况，将管道分为两类，即

水力光滑管:

如玻璃管，黄铜管，塑料管等粗糙管:

如钢管，铸铁管，水泥管等。其粗糙度可用绝对粗糙度ε和相对粗糙度ε/d表示某些工业管道的绝对粗糙度

管道类别绝对粗糙度ε/mm无缝黄铜管、铜管及铝管新的无缝钢管或镀锌铁管新的铸铁管具有轻度腐蚀的无缝钢管具有重度腐蚀的无缝钢管旧的铸铁管干净玻璃管很好整平的水泥管0.01～0.050.1～0.20.30.2～0.30.5以上0.85以上0.0015～0.010.333、摩擦系数的确定层流时摩擦系数：流体作层流流动时，与ε/d无关，摩擦系数只是雷诺准数的函数

哈根-伯稷叶方程：流体在圆直管内作层流流动时的阻力计算式湍流时摩擦系数：①使用经验公式计算：各种经验公式，均有一定的适用范围，可参阅有关资料。②查莫狄（Moody）图：可以方便地根据Re与ε/d值从图中查得各种情况下的λ值。

b.莫狄（Moody）图4.高度湍流区:由此决定了工程实际中管道流速不可能太高讨论:1.层流区:λ随Re增大而减小,并不意味着此时阻力随流速增大而下降，而只是说明在层流时阻力损失正比于速度的一次.——一次方定律2.过渡区:3.湍流区:当ε/d一定时,阻力损失与速度的平方成正比——平方定律1.局部阻力产生原因：在局部地方，当流体的流速大小或方向发生变化时，产生边界层分离和大量涡流，增大内磨擦，均产生局部阻力。①非直管件，如三通、弯头；②直形阻力件，如阀门、大小接头；③流体渐扩,渐收及进、出口处（二）局部阻力局部阻力一般有两种计算方法，即阻力系数法和当量长度法。（1）当量长度法当量长度法是将流体通过局部障碍时的局部阻力计算转化为直管阻力损失的计算方法。当量长度是与某局部障碍具有相同能量损失的同直径直管长度。

u——管内流体的平均流速，m/s。le——当量长度，m，由实验测定，某些管件与阀门的当量长度也可以从图1-9查得。当局部流通截面发生变化时，u应该采用较小截面处的流体流速。各种管件阀门的值可查图1-41

称为局部阻力的当量长度,m式中:小管的（2）阻力系数法

将局部阻力表示为动能的一个倍数，则

式中

ζ——

局部阻力系数，无单位，其值由实验测定。常见局部阻力的系数大小，由实验测定可查表获得。（1）管路出口上动能和能量的损失只能取一项.当截面选在出口内侧时取动能,选在出口外侧时取能量损失(ξe=1）；注意:（2）不管突然扩大还是缩小，u均取细管中的流速；管出口弯管阀门管入口22u222u22-2面取在出口内侧时，hf中应不包括出口阻力损失，但2-2面取在出口外侧时，hf中应包括出口阻力损失，其大小为，但2-2面的动能为零。（三）总阻力

1.当量长度法

当用当量长度法计算局部阻力时，其总阻力计算式为

式中

Σle——管路全部管件与阀门等的当量长度之和，m。2.阻力系数法当用阻力系数法计算局部阻力时，其总阻力计算式为

式中

Σζ——管路全部的局部阻力系数之和。

注意：当管路由若干直径不同的管段组成时，管路的总能量损失应分段计算，然后再求和。总阻力的表示方法除了以能量形式表示外，还可以用压头损失Hf（1N流体的流动阻力，m）及压力降Δpf（1m3流体流动时的流动阻力，m）表示。它们之间的关系为hf=HfgΔpf=ρhf=ρHfg

知识补充非圆形直管的流动阻力计算实验表明，对于非圆形截面的通道，可以用一个与圆形管直径d相当的“直径”来代替，称作当量直径，用de表示。当量直径等于4倍水力半径rH。对于梯形管:特别：对于矩形管:对于正方形管:对于正三角形管:对于套环管:对于圆形管:课堂小结管路系统的总能量损失（总阻力损失）是管路上全部直管阻力和局部阻力之和，可写出（1-60）

式中――管路系统总能量损失，J/kg；――管路中管件阀门的当量长度之和，m；――管路中局部阻力（如进口、出口）系数之和l――各段直管总长度，m

注意：1.适用于直径相同的管道或管路系统的计算2.若管路由直径不同的管道组成时，由于各段流速不同，应分段计算，然后求和课堂测试1、计算管路系统突然扩大和突然缩小的局部阻力时，速度值应取为（）。A．上游截面处流速B．下游截面处流速C．小管中流速D．大管中流速2.流体流过管件、阀门及设备进出口时所产生的阻力损失称为_________