化工原理（ 第三版） 教学课件 作者 陆美娟张浩勤 主编 流体流动5.pptVIP

尚辅网 尚辅网 1-13 管、管件及阀门 尚辅网 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 等边三角形C=53 （3）从能量损失角度考虑,圆形管道最佳 。 尚辅网 1-19 局部阻力 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/kg J/N=m 尚辅网 1. 突然扩大 尚辅网 2.突然缩小 尚辅网 3. 管进口及出口 进口：流体自容器进入管内。 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。 出口 = 1 出口阻力系数 4 . 管件与阀门 阻力系数值需实测。手册可查。 尚辅网 二、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 。 le —— 管件或阀门的当量长度，m。 需实测。手册可查。 上述两种方法在计算局部阻力时，由于与定义不同，从而使两种计算方法所得的结果不一定会一致，它们都是工程计算中的近似估算值。 * * 尚辅网 第五节 流体流动的阻力 * 本节内容提要 解决流体在管截面上的速度分布及柏努利方程式中流动阻力Σhf的计算问题。 * 本节重点 （1）流体在管路中的流动阻力的计算问题。管路阻力又包括包括直管阻力hf和局部阻力hf’ 尚辅网 （2）流体在直管中的流动阻力因流型不同而采用不同的工程处理方法。对于层流，通过牛顿粘性定律可用解析方法求解管截面上的速度分布及流动阻力；而对于湍流，需借助量纲分析方法来规划试验，采用实验研究方法。 （3）建立“当量”概念（包括当量直径和当量长度）。“当量”要具有和原物量在某方面的等效性,并依赖于经验。 尚辅网 化工管路系统：主要由两部分组成，一部分是直管，另一部分是管件、阀门。 一、管： 各种材料；管子规格 二、管件：用来改变管道流向、连接支管、改变管径及堵塞管道等 三、阀门：用作开关或调节流量 尚辅网 尚辅网 尚辅网 蝶阀 尚辅网 尚辅网 尚辅网 相应流体流动阻力也分为两种： *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，又称沿程阻力，以hf表示。 *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，又称形体阻力，以hf’表示。 所以流体在圆管内流动时的总阻力为： 尚辅网 1-14 流体在直管中的流动阻力 下面来看看流体在直管中流动时阻力的表现形式 流体在水平等径直管中作定态流动。 尚辅网 若管道为倾斜管，则 流体的流动阻力表现为总势能的减少； 水平安装时，流动阻力恰好等于两截面的静压能之差。 尚辅网 问题：附图中所示的高位槽液面维持恒定，管路中ab和cd两段的长度、直径及粗糙度均相同。某液体以一定流量流过管路，液体在流动过程中温度可视为不变。问：（1）液体通过ab和cd两管段的能量损失是否相等？（2）此两管段的压强差是否相等？（3）两U管压差计的指示液相同，压差计的读数是否相等？ 尚辅网 二、直管阻力的通式 由于压力差而产生的推动力： 流体的摩擦力： 令 定态流动时 尚辅网 ——直管阻力通式（范宁Fanning公式） 其它形式： ——摩擦系数（摩擦因数） J/kg 则 压头损失 压力损失 m Pa 该公式层流与湍流均适用； 注意不同场合Δp的区别。(可用Δpf表示压力损失) 尚辅网 1-15 层流的摩擦阻力 层流速度分布方程 又 ——哈根-泊谡叶 （Hagen-Poiseuille）方程 层流时速度分布式的推导当流体在圆形直管内作定常等速层流流动，即Re≤2000时，流体图133层流时管内 速度分布式的推导各同心圆薄层间都存在内摩擦力。 尚辅网 能量损失 层流时阻力与速度的一次方成正比 。 变形： 比较得 J/kg 尚辅网 1-16 湍流的摩擦阻力 一、管壁粗糙度的影响 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。 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。 尚辅网 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。 尚辅网 二、量纲分析法 目的：（1）减少实验工作量；