第1章 流体流动3.ppt

（三）湍流时的速度分布与摩擦系数 作业 ⒌摩擦系数曲线图（Friction factor chart） ⒌摩擦系数曲线图（Friction factor chart） （四）非圆形直管内的阻力损失 五、局部阻力损失 a.层流（滞流）区（Re≤2000）: b.过渡区（2000＜Re＜4000）： 在工程计算中一般按湍流计算，将相应湍流时的曲线延伸，以查取λ值。 λ=64/Re c.湍流区（Re≥4000）： 虚线以下，λ=f(Re，ε/d) ?随?/d增加而上升，随Re增加而下降。 d.完全湍流区： 虚线以上，λ=f(ε/d) 阻力平方区 ⒌摩擦系数曲线图（Friction factor chart） A.光滑管： ③尼库拉则与卡门公式： ①柏拉修斯（Blasius）公式： ②顾毓珍的光滑管公式： ⒍湍流时λ的经验公式： B.粗糙管： ③尼库拉茨公式： ①顾毓珍等式： ②柯尔布鲁克公式： 适用范围：d = 50 ~ 200mm，Re = 3×103 ~ 3×106 ⒍湍流时λ的经验公式： 当量直径的定义： 注意： ①只能用de 代替Re 及△Pf中的d，不能用de 来计算流体的流道截面积、流速和流量； 73 62 96 53 57 常数C 长方形 长:宽=4:1 长方形 长:宽=2:1 环形 正三 角形 正方形 非圆形管的 截面形状 ②对于层流流动，用de 计算时，摩擦系数应采用下式计算： λ= c/Re 式中的c 值，根据管道的截面而定，见表1-6。 （四）非圆形直管内的阻力损失 一个套管换热器，内管与外管均为光滑管，直径分别为Φ30×2.5mm和 Φ56×3mm。平均温度为40℃的水以10m/s的流量流过套管的环隙。试估算水通过环隙时每米管长的压力降。 例题： （一）阻力系数法 u—与管件相连的直管中流体的流速 ⒈突然扩大与突然缩小 ⒈突然扩大与突然缩小 ⒉进口与出口 流体自容器进入管内：A2／A1≈0。查图知进口的局部阻力系数： ζ=0.5 流体自管子进入容器或从管子直接排放到管外空间：A1／A2≈0，查图知出口的局部阻力系数：ζ=1 ⒊管件与阀门 当量长度le ：与流体流过管件或阀件等所产生的局部阻力损失相等的同径直管的长度 式中：λ、d、u 均采用直管数据； 管件或阀门的当量长度数值都是由实验确定的。在湍流情况下某些管件与阀门的当量长度可从共线图查得。 （二）当量长度法 （三）管路总能量损失 【例题】 溶剂由容器A流入B 。容器A液面恒定，两容器液面上方压力相等。溶剂由A 底部倒U型管排出，其顶 部与均压管相通。容器A液 面距排液管下端6.0m，排液 管为?60×3.5mm钢管，由容 器A至倒U型管中心处，水 平管段总长3.5m，有球阀1个 (全开)，90°标准弯头3个。 试求：要达到12m3/h的流量，倒U型管最高点距容器A 内液面的高差H。（?=900kg/m3，?= 0.6×10-3 Pa·s）。 取钢管绝对粗糙度 解：溶剂在管中的流速 ?/d = 5.66?10-3 Re =1.2 ?105 查图得摩擦系数 管进口突然缩小 90°的标准弯头 球心阀（全开） 以容器A液面为 1-1 截面，倒U型管最高点处为 2-2 截面，并以该截面处管中心线所在平面为基准面，列柏努利方程有： 【例题】 用泵向压力为0.2MPa(表压)的密闭水箱供水，流量为150m3/h，泵轴中心线距水池 和水箱液面的垂直距离分别为 2.0m 和25m。吸入、排出管内 径为205mm和180mm。吸入管长 10m，装有吸水底阀和90°标 准弯头各一个；排出管长200m， 有全开闸阀和90°标准弯头各 一个。水的物性如下： ? =1000 kg/m3 ? =1.0×10-3 Pa·s 试求泵吸入口处A点的真空表读 数和泵的轴功率（设泵的效率 为65%）。 §4 流体在管内的流动阻力 一、 流体流动的型态 二、 边界层概念 三、 流体流经管路的阻力损失 四、 直管阻力损失 五、 局部阻力损失 一、流体流动的型态 雷诺实验 1.雷诺实验及流体流型 流体的流型 层流(滞流) 过渡流(不稳定流) 湍流(紊流) 影响因素：流速u、流体密度ρ、粘度μ、管径d 2.流型的判别依据——雷诺数 雷诺准数： 流型判别： Re ≤ 2000 层流区 2000 ＜ Re ＜4000 过渡区 Re ≥ 4000 湍流区 3.雷诺数Re 的物理意义： 流体惯性力：使流体质点作无序的自由运动 流体粘性力：使流体保持有序的层流流动 u↑， μ↓ → 惯性力主导 →