01流体流动(4)-流体流动阻力.ppt

化工原理（上）第一章流体流动 ——（4）流体流动阻力1.4流体流动阻力1.4.1直管阻力1.4.2局部阻力1.4.1直管阻力一、定义：化学工程中通常以影响因素的幂函数形式表示各因素对所研究量的影响，即表示为如下代数解析式：1.4.2局部阻力2.突然缩小3.管进口及出口进口：流体自容器进入管内。ζ进口=0.5进口阻力系数出口：流体自管子进入容器或从管子排放到管外空间。ζ出口=1出口阻力系数4.管件与阀门南京理工大学化工学院化学工程系南京理工大学化工学院化学工程系直管阻力：流体流经一定直径的直管时由于内摩擦而产生的阻力；局部阻力：流体流经管件、阀门等局部地方由于流速大小及方向的改变而引起的阻力。流体在水平等径直管中作定态流动。若管道为倾斜管，则流体的流动阻力表现为机械能的减少；水平安装时，流动阻力恰好等于两截面的静压能之差。由于压力差而产生的推动力：流体的摩擦力：二、直管阻力的通式——直管阻力通式（范宁Fanning公式）——摩擦系数（摩擦因数）则J/kg令其它形式：压头损失m压力损失Pa该公式层流与湍流均适用；注意与的区别。速度分布方程又——哈根-泊谡叶（Hagen-Poiseuille）方程三、层流时的摩擦系数能量损失层流时阻力与速度的一次方成正比。变形：比较得1.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。绝对粗糙度：管道壁面凸出部分的平均高度。相对粗糙度：绝对粗糙度与管内径的比值。四、湍流时的摩擦系数层流流动时：流速较慢，与管壁无碰撞，阻力与无关，只与Re有关。湍流流动时：水力光滑管?只与Re有关，与无关。完全湍流粗糙管?只与有关，与Re无关。2.因次分析法目的：（1）减少实验工作量；（2）结果具有普遍性，便于推广。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：白金汉（Buckinghan）π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：（1）流体性质：?，?（2）流动的几何尺寸：d，l，?（管壁粗糙度）（3）流动条件：u物理变量n＝7基本因次m＝3无因次数群N＝n－m＝4无因次化处理即该过程可用4个无因次数群表示。——相对粗糙度——管道的几何尺寸——雷诺数——欧拉（Euler）准数根据实验可知，流体流动阻力与管长成正比，即或莫狄（Moody）摩擦因数图：（1）层流区（Re≤2000）λ与无关，与Re为直线关系，即,即与u的一次方成正比。（2）过渡区（2000<Re<4000)将湍流时的曲线延伸查取λ值。（3）湍流区（Re≥4000以及虚线以下的区域）（4）完全湍流区（虚线以上的区域）λ与Re无关，只与有关。该区又称为阻力平方区。一定时，经验公式：（1）柏拉修斯（Blasius）式：适用光滑管Re＝5×103～105（2）考莱布鲁克（Colebrook）式当量直径：五、非圆形管内的流动阻力套管环隙，内管的外径为d1，外管的内径为d2:边长分别为a、b的矩形管:说明：（1）Re与hf中的直径用de计算；（2）层流时：正方形C＝57套管环隙C＝96（3）流速用实际流通面积计算。一、阻力系数法将局部阻力表示为动能的某一倍数。或ζ——局部阻力系数J/kgJ/N=m1.突然扩大