第八讲 局部阻力及总能量损失的计算.docVIP

第八讲 局部阻力及总能量损失的计算 【学习要求】 1．知道局部阻力是流体流经管路中的管件、阀门及截面的突然扩大或突然缩小等局部地方所引起的阻力。 2．了解局部阻力系数的求法，掌握阻力系数法求算局部阻力。 3．理解当量长度的概念，会查阅湍流情况下某些管件与阀门的当量长度，掌握用当量长度法求算局部阻力。 4．记住总能量损失的计算公式，会比较熟练地进行总能量损失的计算。 【预习内容】 1．流体在管路中流动的阻力分为 和 两种。 2．用于计算直管阻力的范宁公式为 或 。 3．计算直管阻力时关键是要找出摩擦因数λ。摩擦因数λ的大小与 和 有关。 4．滞流时摩擦因数λ只与 有关，而与 无关。 5．在完全湍流区，摩擦因数λ只与 有关，而与 无关。 6．在计算非圆形管道的Re、hf时，式中的d应换以 。求算λ时ε／d中的d也应换成 ，但式中的流速u是指真实速度，应采用实际流通面积计算，而不能采用 去计算。 【学习内容】 一、阻力系数法 1．阻力系数法的计算公式 h f′= ζ 或 Δp f ′= ζ 2．阻力系数的求法 （1）突然扩大与突然缩小 计算突然扩大与突然缩小的局部阻力时，流速应以 中的流速为准。 （2）进口与出口 ζ进 = ；ζ出 = 。 （3）管件与阀门 管件与阀门的局部阻力系数可通过查表求得 二、当量长度法 1． 称为当量长度。 2．用当量长度法的计算公式为 hf′= λ 或 Δpf′= λ 三、管路总能量损失的计算 1．管路的总阻力为 与 之和。 2．由于局部阻力有两种计算方法，所以总阻力也有两种计算方法，其计算公式分别为： Σhf =λ Σhf =（λ + Σζ） 【典型例题】 例1 相对密度为1.1的某水溶液，由贮槽经20m长的直管流入另一个大贮槽。管路为 φ114×4mm钢管。其上有2个90°标准弯头和1个全开闸阀。溶液在管内的流速为1m／s， 粘度为1cP。试分别用阻力系数法和当量长度法求总压头损失。 例2 用离心泵将密度为1050kg／m3、粘度为1.145cP，从敞口槽A送至敞口高位槽B。两槽液面均维持恒定，其间垂直距离为20m。输送量为50m3／h。采用φ108×4mm无缝钢管，已知全系统的直管总长度为108.8m，管路上装有6个标准弯头、1个直入旁出三通、1个直入直出三通、1个全开截止阀。求离心泵的轴功率，泵的效率为0.8。（管壁粗糙度ε= 0.3mm） 【随堂练习】 一、选择题 1．计算管路系统突然扩大和突然缩小的局部阻力时，流速值应取（ ）。 A．上游截面处流速 B．下游截面处流速 C．小管中流速 D．大管中流速 2．流体自容器进入管内的进口阻力系数为（ ）。 A．0.1 B．0.5 C．1.0 D．2.0 二、填空题 1．流体在管路中流动时的阻力可分为 阻力和 阻力两种。 2．局部阻力有 法和 法两种计算方法。 3．流体在一段装有若干个管件的直管中流过的总能量损失的计算式为Σhf = 其单位是 。 三、计算题 1．密度为1200kg／m3、粘度为1.7mPa·s的盐水，在内径为75mm的钢管中的流量为25m3／h。最初液面与最终液面的垂直距离为24m。管子直管长为112m，管上有两个全开的截止阀和5个90°标准弯头。求泵的有效功率。（钢管的绝对粗糙度为0.3mm） 2．粘度为30cP、密度为900kg／m3的液体，自开口槽A经φ45×2.5mm管道流至开口槽B，两槽液面恒定。如附图所示，在水平管路上设置一个阀门，阀门前、后管长分别为50m及20m（均包括局部阻力的当量长度）。当阀门全关时，阀门前、后的压强表上分别指