第一章 液体流动和输送.pptVIP

? 层流（或滞流）：流体质点仅沿着与管轴平行的方向作直线运动，质点无径向脉动，质点之间互不混合； 湍流（或紊流） ：流体质点除了沿管轴方向向前流动外，还有径向脉动，各质点的速度在大小和方向上都随时变化，质点互相碰撞和混合。 （二）、流型判据——雷诺准数(Reynolds number) 无因次数群 判断流型 ?Re≤2000时，流动为层流，此区称为层流区； ?Re≥4000时，一般出现湍流，此区称为湍流区； ?2000 Re 4000 时，流动可能是层流，也可能是湍流，该区称为不稳定的过渡区。 2.物理意义 Re反映了流体流动中惯性力与粘性力的对比关系，标志着流体流动的湍动程度。 第四节 管内流动阻力和速度分布 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。 一、 直管阻力 1、阻力的表现形式 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静压能的减少； 水平安装时，流动阻力恰好等于两截面的静压能之差。 2、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 流体柱表面积 单位相同，经常把能量损失表示为动能的函数 ——直管阻力通式（范宁Fanning公式） ——摩擦系数（摩擦因数） 则 J/kg 压头损失 （达西公式） m 压力损失 Pa ? 该公式层流与湍流均适用； ? 注意 与 的区别。 书16页，（１－37b） 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。 3.湍流时的摩擦系数 ? 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。 4、莫狄（Moody）摩擦因数图： 完全湍流、粗糙管 （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（2000Re4000) 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）：当 　一定时， λ随Re的增大而减少，　 Re值增至某一数值后， λ下降缓慢，当　 Re值一定时， λ随　　的增加而增大． （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 5. 非圆形管内的流动阻力 当量直径： 套管环隙，内管的外径为R，外管的内径为r 边长分别为a、b的矩形管 : 二、 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 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 流体从管子直接排放到管外空间时，管子出口内侧截面上的压强可取管外空间的压强． Ａ：若出口截面处在管子出口的内侧，表示流体未离开管路，截面上仍具有动能， ζ出口 = ０； Ｂ：若出口截面处在管子出口的外侧，表示流体已离开管路，截面上动能为０， ζ出口 = 1 ． 4 . 管件与阀门 蝶阀 (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。 若由直径不同的管子组成的管路,应分段求阻力,然后求和. 总阻力： 减少流动阻力的途径： ? 管路尽可能短，尽量走直线，少拐弯； ? 尽量不安装不必要的管件和阀门等； ? 管径适当大些。 1.5.1 简单管路 一、特点 （1）流体通过各管段的质量流量不变，对于不可压缩流体，则体积流量也不变。 (2) 整个管路的总能量损失等于各段能量损失之和 。 Vs1,d1 Vs3,d3 Vs2,d2 不可压缩流体 二、管路计算 基本方程： 连续性