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1、第四节 流体在管内流动阻力的计算一、 一、 压力降流动阻力的表现 流动阻力产生的根本原因流体具有粘性，所以流动时产生内摩擦力。如图111所示，在贮槽下部连接的水平管上开两个小孔（A、B），分别插入两个竖直敞口玻璃管，调节出口阀开度，观察现象：1) 1) 当调节阀关闭时，即流体静止时，A、B管中液面高度与贮槽液面 平齐（可用静力学方程解释）。2) 2) 当打开阀门，流体开
2、始流动后，发现A管液面低于贮槽液面，而B管液面又低于A管液面。3) 3) 随着流速继续增大，A、B管液面又继续降低，但A仍高于B，分析如下：上述现象可用柏努利方程解释，分别取A、B点为截面，列柏努利方程： +=Z2+说明：（1）流体在无外功加入，直径不变的水平管内流动时，两截面间的压差与流动阻力而引起的压强降数值相等。（2）若流体流动的管子是垂直或倾斜放置的，则两截面间的压差与流动阻力而引起的压强降数值不相等。二、 二、 流体在圆型直管中阻力损失的计算
3、通式流体在圆管内流动总阻力分为直管阻力（又称沿程阻力）和局部阻力两部分。其中直管阻力是流体流经一定管径的直管时，由于流体的内摩擦而产生的阻力，这里讨论它的计算。范宁（Fanning）公式是描述各种流型下直管阻力的计算通式。 （130）或 （130a）式中 摩擦系数，无因次。说明： （1）层流时，； （2）湍流时，。 利用范宁公式计算阻力时，主要问题是的确定。（一） （一） 层流时的求取 利用牛顿粘性定律可推导出推荐精选 （131）则 （132） （132a） 式（132）及（132a）称为哈根泊谡叶方程，是流体层流时直管阻力的计算式，它是有严格理论依据的理论公式。（二）
4、 （二） 湍流时的确定由于湍流过程中质点运动情况复杂，所以尚无严格理论为依据，的求取一般采用经验式或工程图，这里介绍查取方便的图（摩擦因子图），如图1-12所示。图 112 图该图中曲线分成四个区：层流区、过渡区、湍流区和完全湍流区。1. 1. 层流区即,在双数坐标中为一条直线，此时无关。2. 过渡区通常将湍流区的曲线延至此区伸查取值。3.湍流区（图中虚线以下区域） ，（1） （1） 当相对粗糙度一定时， 增大而下降，当增至某一数值后，下降缓慢；（2）
5、 （2）当一定时，增大而增大。推荐精选4.完全湍流区（又称阻力平方区）当达到一定范围时（图中虚线以上所示范围），无关，故，即流动阻力只与速度的平方成正比，故称此区为阻力平方区。（三） （三） 湍流时阻力计算步骤 （1）根据管材及使用情况选取；（2）由已知流体查取流体物性数据和；（3）依Re在摩擦因子图上查取值；（4）将值代入中计算。三、 三、 非圆型管内的阻力计算 （133）式中 当量直径，m； 摩擦系数， 。即模仿圆管计算公式，式中非圆形管尺寸用当量直径来描述具体计算举例：（）圆管：；（）矩形管：；
6、（）环形管：。式中 矩形的长和宽，m。说明：（） （） 当量直径法用于湍流情况下阻力计算较准确，对层流计算时误差较大，应对修正：。（） （） 中，取非圆形管中的真实流速。推荐精选四、 四、 局部阻力计算 流体流经管件、阀门时受到的干扰或冲击而引起的能量损失称为局部阻力损失。计算局部阻力损失通常有以下两种方法：（一） （一） 局部阻力系数法 （134）或 （134a）式中 局部阻力系数，无因次，一般由实验测定。常见的两种情况：（） （） 流体
7、自大容器进入管内，流通截面突然缩小，称为进口损失，c=0.5；（） （） 流体自管子流入容器或直接排入空间，称为出口损失，e=1.0；（） （） 其他情况如图113所示。（二） （二） 当量长度法 （135） 式中le称为管件或阀门的当量长度，单位为m。即流体流经局部的阻力，看成相当于流体流经一段同径直管的直管阻力，由实验测定，由有关手册查取。五、 五、 管路总能量损失计算 (1-36)说明：推荐精选（） （） 为柏努利方程中由截面11至截面22，1Kg质量流体的全部能量损失。通常管路由直管和管件组成，所以管路阻力包括直管阻力和局部阻力两部分。（） （） 计算局部阻力时，可用阻力系数法，也可用当量长度法。对于同一管件，可用任一种方法计算，但不能用两种方法重复计算。计算非圆形管内流体流速时,不能用当量直径计算流体流动截面积.，如套管换热器中环隙的截面积为而不是。 （注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!） 推荐精选