流体流动-(层流时机械能损失)幻灯片.pptVIP

流体流动过程要解决的重要问题之一： 流体流动的阻力 1、流体阻力产生的原因 流体粘性－－产生摩擦阻力的内因 湍流应力－－产生摩擦阻力的外因 3、阻力损失计算通式 - 范宁公式 对匀速运动，合力为零，即： 　已知不可压缩流体在水平等径管内作稳定流动时，柏努利方程为：　　 阻力损失与流速有关，将Wf表示为动能的函数，即： 　 范宁（Fanning)公式，λ为摩擦系数。 1、管内任取一流体柱分析其受力 2、层流的流速分布与最大流速 推出： 平均流速为： 推出： 哈根－泊谡叶公式 2、降低流体粘度可减少阻力损失。 得： 流体在圆直管中的流动阻力计算通式 —范宁（Fanning）公式 层流时的流动阻力计算式 —哈根－泊谡叶公式 层流时的摩擦系数计算公式 层流时的最大流速 例题. 某流体在水平串联的两直管1、2中稳定流动，已知 ， ， 。今测得该流体流径管道1与流径管道2的压力降均为0.64m液柱，试计算管道2的长度。 层流的流速分布 层流时平均流速与最大流速的关系 解： 管1层流 管2层流 由哈根－泊谡叶公式 得： 代入已知条件，得： 相同流量下作层流流动时，若管径加倍，则：同样的阻力降，流体在大管流过的距离是小管的16倍。 直管：平放、直放、斜放都可以 F：拽力 等式左边体现了不可压缩流体在水平等径管流动的推动力，等式右边反映了流体流动的阻力。 范宁公式为计算圆直管阻力引起的能量损失通式。 * * (1)选取截面 连续流体； 两截面均应与流动方向相垂直。 用柏努利方程式解题时的注意事项： (2)确定基准面 基准面是用以衡量位能大小的基准。 强调：只要在连续稳定的范围内，任意两个截面均可选用。不过，为了计算方便，截面常取在输送系统的起点和终点的相应截面。 (3)压力 柏努利方程式中的压力p1与p2只能同时使用表压或绝对压力，不能混合使用。 (4)外加能量 外加能量W在上游截面一侧，能量损失在下游截面一侧。 外加能量W是对每kg流体而言的，若要计算的轴功率，需将W乘以质量流量，再除以效率。 例 用泵将贮槽(通大气)中的稀碱液送到蒸发器中进行浓缩，如附图 所示。泵的进口管为φ89×3.5mm的钢管，碱液在进口管的流速为1.5m/s，泵的出口管为φ76 × 2.5mm的钢管。贮槽中碱液的液面距蒸发器入口处的垂直距离为7m，碱液经管路系统的能量损失为40J/kg，蒸发器内碱液蒸发压力保持在 0.2kgf/cm2（表压），碱液的密度为1100kg/m3。试计算所需的外加能量。 基准 式中，z1=0，z2 =7；p1=0(表压)，p2=0.2kgf/cm2×9.8×104=19600Pa，u1?0, u2=u1(d2/d1)2=1.5( (89-2×3.5) /(76-2×2.5))2=2.0m/s 代入上式， 得W=128.41J/kg 解： 解题要求规范化 管道内流体流动的阻力与能量损失 本节核心内容：分析流阻因素、计算流阻 一、流体流动阻力与范宁公式 2、流体阻力的分类 直管阻力损失（沿程阻力损失） －流体流经直管产生的机械能损失 局部阻力损失 －流体流经管件、阀门产生的机械能损失 分类： 按材料：铸铁管、钢管、特殊钢管、有色金属、塑料管及橡胶管等； 按加工方法：钢管又有有缝与无缝之分； 按颜色：有色金属管又可分为紫铜管、黄铜管、铅管及铝管等。 管子(pipe) 作用： 改变管道方向(弯头); 连接支管(三通); 改变管径(变形管); 堵塞管道(管堵)。 螺旋接头 卡箍接头 弯头 三通 变形管 管件：管与管的连接部件。 管件 (pipe fitting) 截止阀 (globe valve) 闸阀 (gate valve) 止逆阀(check valve): 单向阀 装于管道中用以开关管路或调节流量。 阀门 (Valve) 分析流体在直径为d，长度为l的水平管内的水平受力 圆直管中的范宁公式推导 F F u p1 Ｐ2 l d 1 2 1` 2` 上式为流体在圆形直管流动时，阻力损失与摩擦应力之间的一般关系式。 或： 令： 4、阻力能量损失的各种表示法 －单位质量流体流动阻力能量损失，J/kg －单位重量流体流动阻力能量损失， J/N= m，也称阻力压头。 －单位体积流体流动阻力能量损失，J/m3=Pa，也称为压力降或压力损失。 二、层流时的阻力损失计算 阻力