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1.4流体流动阻力

本节支点：直管的力与局部阻力的计算，后擦未救的影响因素。

难点：用因次分法斛决工程实际问题。

流动阻力的大小与流体本身的物理性质、流动状况及壁面的形状等因素有关。

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、阀门等。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；

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。

1.4.1流体在直管中的流动阻力

1.阻力的表现形式

如图1-24所示，流体在水平等径直管中作定态流动。

在1-1和2-2截面间列柏努利方程，

2

+—=zg+1zz+—+W

22f

2P2P

因是直径相同的水平管，

/.W,=%（1-34）

P

若管道为倾斜管，则

%=包（+Z1g）-马（+z,g）（l-34a）

PP

2.由此可见，无论是水平安装，还是倾斜安装，流体的流动阻力均表现为静压能的减少,

仅当水平安装时，流动阻力恰好等于两截面的静压能之差。

3.直管阻力的通式

在图1-24中，对\-lf和2-2,截面间流体进行受力分：

由压力差而产生的推动力为（乩-〃2）罟与流体流动方向相同

流体的摩擦力为F=TA=T7ndl与流体流动方向相反。

流体在管内作定态流动，在流动方向上所受合力必定为零。

，］-p2)—=T7Tdl

4/

整理得P「1％=丁(1-35)

a

将式(1-35)代入式(1-34)中,得

忆=­r(1-36)

将式(1-36)变形，把能量损失表示为动能的某一倍数。

令

则VV..=/1-—(1-37)

d2

式(1-37)为流体在直管内流动阻力的通式，称为范宁(Fanning)公式。式中为无因次

系数，称为摩擦系数或摩擦因数，与流体流动的Re及管壁状况有关。

根据柏努利方程的其它形式,也可写出相应的范宁公式表示式：

压头损失h=4(l-37a)

fd2g

压力损失bp).二九)匚(l-37b)

d2

值得注意的是，压力损失是流体流动能量损失的一种表示形式，与两截面间的压力

差意义不同，只有当管路为水平时，二者才相等.

应当指出，范宁公式对层流与湍流均适用，只是两种情况下摩擦系数