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第章第章 流体流动流体流动一、阻一、阻力计算例题力计算例题第第四四节节 流体流动阻力计算流体流动阻力计算2024/9/15例1:求以下三种情况下输送求以下三种情况下输送20℃的水的直管阻力的水的直管阻力:(1)(1)管管子子ΦΦ4545××2.5mm2.5mm，，管长管长100m,100m,输水量为输水量为0.06kg/s0.06kg/s2 2））管子管子ΦΦ4545××2.5mm2.5mm，，管长管长50m,50m,输水量为输水量为1.8kg/s1.8kg/s3 3）有一壳内径为）有一壳内径为800mm800mm，内装，内装371371根根2m2m长的长的ΦΦ2525××2.5mm2.5mm钢管的列管换热器，壳内水流量为钢管的列管换热器，壳内水流量为0.32m0.32m3 3/s/s .设管子的粗糙度设管子的粗糙度εε=0.2mm=0.2mm，， 20℃水水ρρ=1000kg/m=1000kg/m3 3，， μμ=10=10-3-3papa. .s s2024/9/15解：（解：（1）） 属层流，则属层流，则 2024/9/15（２）（２） 属层流，且属层流，且查图得查图得 2024/9/15（３）非圆形直管，应采用当量直径（３）非圆形直管，应采用当量直径 查图得查图得 2024/9/15 例例2：：溶溶剂剂由由敞敞开开的的高高位位槽槽流流入入吸吸收收塔塔。

进进液液处处塔塔内内压压强强0.02MPa（（表表压压）），，输输送送管管道道为为 Φ 38×3mm 的的无无缝缝钢钢管管，，总总长长8m，，这这壁壁绝绝对对粗粗糙糙度度为为0.3mm ,这这路路上上有有90度度的的标标准准弯弯头头两两个个，，180度度回回弯弯度度1个个，，球球心心阀阀（（全全开开））一一个个为为使使3m3/h的的流流量量流流入入塔塔内内，，问问高高位位槽槽应应放放置置高高度度为为多多少少？？已已知知操作温度下密度为操作温度下密度为861kg/m3，粒度为，粒度为6.43×10－－4Pa.S.2024/9/152024/9/15 解解：：取取管管出出口口处处平平面面为为基基准准面面，，高高位位槽槽面面1－－1和和管管出出口口内内截截面面2－－2间间列列柏柏努努利利方方程程式式，，其其中中P1 为为零零（（表表压压强强）），，P2为为0.02MPa（表压强），（表压强），z1=h z2=0 u1=02024/9/15查查图图得得：：λ＝＝0.038 再再查查有有关关管管件件的的局局部部阻阻力力系数 进口突然收缩进口突然收缩 90度标准弯头度标准弯头 180度回弯头度回弯头 球心阀（全开）球心阀（全开）2024/9/152024/9/15 例3 用泵把20℃的苯从地下储罐送到高位槽，流量为300 l/min。

高位槽液面比储罐液面高10m泵吸入管路用φ89×4mm的无缝钢管，直管长为15m，管路上装有一个底阀（可粗略的按旋启式止回阀全开时计）、一个标准弯头；泵排出管用φ57×3.5mm的无缝钢管，直管长度为50m，管路上装有一个全开的闸阀、一个全开的截止阀和三个标准弯头储罐及高位槽液面上方均为大气压设储罐液面维持恒定试求泵的轴功率试求泵的轴功率设泵的效率为70%2024/9/152024/9/15解：解：取储罐液面为上游截面1-1，高位槽液面为下游截面2-2， 并以截面1-1为基准水平面在两截面间列柏努利方程式式中：（1）吸入管路上的能量损失2024/9/15式中管件、阀门的当量长度为管件、阀门的当量长度为： 底阀(按旋转式止回阀全开时计） 6.3m 标准弯头 2.7m 进口阻力系数 ξc=0.52024/9/15苯的密度为880kg/m3，粘度为6.5×10-4Pa·s取管壁的绝对粗糙度ε=0.3mm，ε/d=0.3/81=0.0037， 查得λ=0.0292024/9/15（（2）排出管路上的能量损失）排出管路上的能量损失 ∑hf,b式中:管件、阀门的当量长度分别为：全开的闸阀 0.33m全开的截止阀 17m三个标准弯头 1.6×3=4.8 m2024/9/15出口阻力系数 ξe=1仍取管壁的绝对粗糙度ε=0.3mm，ε/d=0.3/50=0.006，查得λ=0.03132024/9/15（（3）管路系统的总能量损失）管路系统的总能量损失:苯的质量流量为：泵的有效功率为：泵的轴功率为：2024/9/15简单管路计算简单管路计算 例：一管路总长为70m，要求输水量30m3/h，输送过程的允许压头损失为4.5m水柱，求管径。

已知水的密度为1000kg/m3，粘度为1.0×10-3Pa·s，钢管的绝对粗糙度为0.2mm分析：求d求u试差法u、d、λ未知2024/9/15设初值λ求出d、u比较λ计与初值λ是否接近是否修正λ2024/9/15解：解：根据已知条件 u、d、λ均未知，用试差法，λ值的变化范围较小，以λ为试差变量 假设λ=0.0252024/9/15解得：d=0.074m，u=1.933m/s查图得：与初设值不同，用此λ值重新计算解得：2024/9/15查图得：与初设值相同计算结果为：按 管 道 产 品 的 规 格 ， 可 以 选 用 3英 寸 管 ， 尺 寸 为φ88.5×4mm内径为80.5mm此管可满足要求，且压头损失不会超过4.5mH2O2024/9/15。