液压与气压传动 课件 2.4 管道液体的流动特性

第2章

液压流体力学基础液压与气压传动2.4管道液体的流动特性2024/5/222

实际粘性液体在流动时存在阻力，为了克服阻力就要消耗一部分能量，这样就有能量损失。在液压传动中，能量损失主要表现为压力损失。

管道液体流动中的压力损失由沿程压力损失和局部压力损失两部分组成。主要内容雷诺实验、雷诺数计算及流态判断；圆管层流沿程压力损失计算；局部压力损失计算；总压力损失计算。沿程压力损失：液体在等径直管内流动时因摩擦而产生的压力损失。

局部压力损失：是液体流经管道的弯头、接头、阀口以及突然变化的截面等处时，因流速或流向发生急剧变化而在局部区域形成旋涡引起油液质点间、以及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦产生流动阻力所造成的压力损失。2024/5/223

液流在管道中流动时的压力损失和液流运动状态有关。

2024/5/222.4.1液体的流动状态和雷诺数1.流动状态-层流和紊流

通过实验发现液体在管道中流动时存在两种流动状态。层流——粘性力起主导作用紊流——惯性力起主导作用液体的流动状态用雷诺数来判断。

实验证明液体的流动状态与速度v、管径d及运动粘度υ有关，由v、d、υ

组成的数称为雷诺数，记作：该式仅用于圆管Re是一个无量纲的数2024/5/225这说明只要Re相同，运动状态就相同；由层流变紊流时过渡状态的雷诺数称为临界雷诺数：当：Re<临界雷诺数时为层流

Re>临界雷诺数时为紊流对金属圆管：临界雷诺数=23202.雷诺数2024/5/22常见液流管道的临界雷诺数

例1：某输油管，d=25.4mm，q=2.64L/minυ=4cm2/s，判断流动状态。2024/5/2272.4.2圆管流动的沿程压力损失（一）层流时的沿程压力损失1、圆管中速度分布2024/5/228液流在作匀速运动时受力平衡

对上式进行积分，并应用边界条件，当r＝R时，u＝0，得：由此可知：r=0处，即管中心处速度最大2、圆管中层流流量公式微小环形面积：dA=2πr·dr通过微环形面积的流量：2024/5/2293、平均流速4、沿程压力损失:2024/5/2210式中：λ—沿程阻力系数；理论值λ=64/Re由于忽略层流发展段，实际计算，λ=75/Re，橡胶管λ=80/Re

例2、一直径为d=305mm的管道，输送重油，其密度ρ=980kg/m3

，运动粘度υ=4cm2/s，流量q=60L/s，管道起点高z1=85m，终点高z2=105m，管长L=1800m，求：管道中重油起点至终点的压力降p1－p2=？2024/5/2211

解：列起点与终点间的伯努利方程，以大地为基准，则（二）紊流时的沿程压力损失由雷诺实验知：Re>临界雷诺数时为紊流沿程损失计算式仍可沿用：只是λ的取值不同2024/5/2212λ=f（Re，Δ/d）式中，Δ为管壁的绝对粗糙度，它与管径d的比值Δ/d称为相对粗糙度。λ的值可以根据不同的Re和Δ/d从手册上有关曲线查出。2.4.3局部压力损失局部压力损失计算式：2024/5/22132.4.4管路系统中的总压力损失：管路系统中总压力损失等于所有沿程压力损失和局部压力损失的总和2024/5/2214在液压传动系统中，绝大多数压力损失转变为热能，造成系统温度增高，泄漏增大，影响系统的工作性能。减小压力损失的措施：减小流速，缩短管道长度，减少管道截面突变，提高管道内壁的加工质量等。例2：泵从一个大油池中抽吸油液，流量q＝150L／min,油的运动粘度为0.34cm2/s,重度为8900N／m3,吸油管直径d＝60mm,并设泵的吸油高度为H，弯头处局部阻力系数为0.2，吸油口粗滤网的压力损失为0.178×105Pa,如希望泵入口处的真空度不大于0.4×105Pa时,求泵的吸油高度H。（液面到滤网之间的管路的沿程损失可忽略不计）解：1）取适当的基准面：液面

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