流体阻力计算
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1、1,机械能衡算方程,hf 分为两类：,1.4 流体流动阻力,2,1.4.1 直管摩擦损失计算通式,由机械能衡算得：,由受力的平衡得：,引入阻力系数：,3,-直管摩擦损失计算通式,主要依靠实验研究,4,1.4.2 圆形直管内层流流动的阻力损失,由层流时的最大速度与压力降的关系可得：,与范宁公式比较,此式称为哈根（Hagen）泊谡叶（Poiseyulle)公式,由哈根泊谡叶公式得层流时:阻力损失与速度的一次方成正比、与管长的一次方成正比、与管径的两次方成反比。注意该式适用于层流、牛顿流体。,5,因次分析过程：,（1）通过实验找到所有影响因素：,1.4.3 圆形直管内湍流流动的阻力损失,6,7, 定理：,考虑到因次，有,-（A）,（2）根据定理找到无因次数群个数。,8,因次一致性原则： 物理量方程的等号两边不仅数值相等，而且每一项都应具有相同的因次。,将a、c、d代入式A得：,-（A）,9,与直管摩擦损失计算通式 对照可得：,10,莫狄（Moody）摩擦因数图：,11,（2）过渡区（2000Re4000),将湍流时的曲线延伸查取值 。,（1）层流区（Re 2000） 与/d无关，与Re为直线
2、关系，即 =64/Re ,即hf与u的一次方成正比。,（0.008，0.1）,12,（3）湍流区（Re4000以及虚线以下的区域）,当/d一定时，随Re的增大而减小，Re值 增大到一定数值后，值下降缓慢； 当Re值一定时，随/d的增大而增大。,（4）完全湍流区 （虚线以上的区域）,只与有关，而与Re无关，hf成u2成正比。,该区又称为阻力平方区。,13,14,15,16,使用时注意经验式的适用范围,几个光滑管内湍流经验公式：,17,几个粗糙管内湍流经验公式：,18,1.4.4 非圆形管摩擦损失计算式,19,1.4.5 局部摩擦损失计算式,由于流体的流速或流动方向突然发生变化而产生涡流，从而导致形体阻力。,20,21,22,蝶阀,23,24,25,总结： 管路系统的总阻力损失为,机械能衡算方程：,2-2面取在出口内侧时，hf中应不包括出口阻力损失，但,2-2面取在出口外侧时，hf中应包括出口阻力损失，其大小为 ，但2-2面 的动能为零。,26,减小阻力的措施： 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； 改善固壁对流动的影响： 减小管壁粗糙度，防止或推迟流体与壁面的分离 加极少量的添加剂，影响流体运动的内部结构。,27,例：如附图所示，用泵将20的苯从地面以下的储槽送到高位槽，流量为300L/min。高位槽液面比储槽液面高10.0m。泵吸入管用894mm无缝钢管，直管长10m，并有一底阀(可大致按摇板式止逆阀计），一个900弯头；泵的排出管用573.5mm无缝钢管，直管长50m，并有一个闸阀、一个标准阀、3个900弯头和两个三通。阀门都按全开考虑。试求泵的轴功率，泵的效率为70。,28,（1）计算吸入管路的阻力损失,摇板式止逆阀的当量长度：0.081100=8.1,900弯头的当量长度：0.08135=2.8,解：取低位槽液面为11截面，高位槽液面为22截面，列B.E.,29,（3）泵的功率,（2）排出管路的阻力损失：d2=57-23.5=50mm,
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