化工流体流动与传热1920

1、第一章 流体流动1.8 湍流1.8.1 湍流的特点1.8.2 湍流的表征1.8.3 湍流时的运动方程与雷诺应力 （选读） 1.8.4 普兰德混合长理论（选读） 1.8.5 圆管中的轴向稳态湍流2.平均速度三、数学模型的求解由udaauab1代入*)5 . 5ln5 . 2(*uyuuu积分得*)75. 1*ln5 . 2(uuruib当iry maxuu *)5 . 5*ln5 . 2(maxuurui*75. 3maxuuub三、数学模型的求解对于圆管中的稳态湍流7/1max)1 (irruu柏拉休斯1/7次方定律由udaauab1积分得max817. 0uub3. 摩擦系数由三、数学模型的

2、求解*)75. 1*ln5 . 2(uuruib75. 1)*2reln(5 . 275. 1)*ln(5 . 2*bbbibuuuuuruu由22bufssbuf222*fuub比较得三、数学模型的求解601.0)ln(re768.11ff913.0)ln(re884.01适用范围6104 .3re卡门公式（半经验公式）4. 各层厚度5y设层流内层厚度为*5*1uyyyb当30y缓冲层厚度为*30*2uyyym湍流主体厚度为c*51uyb*2512uyymmbicr三、数学模型的求解【例1-26】自学第一章 流体流动1.8 湍流1.9 量纲分析（自学选读）自学提纲通过自学应了解以下内容：v

3、何为量纲分析法。 v 基本量纲的表示方法。 v 量纲分析法的原则。 v 伯金汉 定理。 1.9.1 量纲分析法 的基本概念1.9.3 伯金汉 定理第一章 流体流动1.9 量纲分析1.10.1 流动阻力的类型1.10 流动阻力计算1.8 湍流流动阻力的类型流动阻力直管阻力 流体流经一定管径的直管时，由于摩擦产生的阻力。 局部阻力 流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大或突然缩小等局部地方所引起的阻力。 形体阻力管路系统的总能量损失fffhhhfhfh直管阻力fh局部阻力总阻力fehwpuzg22流动阻力的类型直管能量损失局部能量损失第一章 流体流动1.9 量纲分析1.10.1 流动阻力的类

4、型1.10 流动阻力计算1.8 湍流1.10.2 管内流动阻力的计算一、直管中的流动阻力1.层流时的摩擦系数 22bfudlhre64对于管内的稳态层流流动 re16f或 则 适用范围3102re2.湍流时的摩擦系数一、直管中的流动阻力（1）管壁粗糙度对摩擦系数的影响 粗糙管和管壁粗糙度管道光滑管玻璃管塑料管黄铜管 钢 管铸铁管水泥管 粗糙管 一、直管中的流动阻力管壁粗糙度绝对粗糙度 壁面凸出部分的平均高度。e相对粗糙度 绝对粗糙度与管道直径比值。de/某些工业管道的绝对粗糙度（表1-2） 管壁粗糙度对摩擦系数的影响流体湍流流过壁面的情况层流流体质点与管壁凸出部分不发生碰撞，故摩擦系数与管壁粗

5、糙度无关。湍流一、直管中的流动阻力层流内层厚度基本无影响有很大影响bebe一、直管中的流动阻力（2）湍流摩擦系数公式 光滑管b. 经验公式25.0re316.0适用范围a. 半经验公式适用范围6104 .3re43101re105913.0)ln(re884.01布拉修斯（blasius）公式卡门（karman）公式一、直管中的流动阻力a. 柯尔布鲁克（colebrook）公式)re/35. 91lg(214. 1lg21eded适用范围005. 0re/ed 粗糙管b. 尼库拉则（nikurades) 与卡门公式14. 1lg21ed适用范围005. 0re/ed一、直管中的流动阻力3. 摩

6、擦系数图 为了方便计算，可将摩擦系数 对雷诺数 re 和相对粗糙度 e/d 的关系曲线标绘在双对数坐标图上，该图称为莫狄（moody）摩擦系数图。适用范围82101re10625105/101de摩擦系数与雷诺数及相对粗糙度的关系(re)f)/(re,def)/(def四个区域层流区2000re (re)fre过渡区4000re2000层流或湍流的曲线均可应用。湍流区4000re)/(re,defrede /完全湍流区（阻力平方区）)/(defde /一、直管中的流动阻力二、管路上的局部阻力1.局部阻力的形成 流体在管路的进口、出口、弯头、阀门、扩大、缩小等局部位置流过时，其流速大小和方向发生

7、变化，流体受到干扰或冲击，涡流现象加剧而消耗能量 管路局部阻力。突然扩大 突然缩小 2.局部阻力的计算 （1）阻力系数法 由圆形直管阻力通式22bfuh 设22bfuh局部阻力局部阻力系数22bfudlh二、管路上的局部阻力 突然扩大与突然缩小二、管路上的局部阻力突然扩大局部阻力系数221)1 (aae突然缩小局部阻力系数)1 (5 . 012aac1a2a突然扩大1a2a突然缩小突然扩大和突然缩小的局部阻力系数图(a) 突然扩大(b) 突然缩小二、管路上的局部阻力 入口和出口由管路入口：流体自容器流入管路。0/12aa5 . 0i二、管路上的局部阻力21aa )1 (5 . 012aac入口

8、阻力系数相当于管路突然急剧缩小由管路出口：流体自管路流入容器或直接排放至管 外空间。0/21aa0 . 1o二、管路上的局部阻力12aa 221)1 (aae出口阻力系数相当于管路突然急剧扩大注意事项aaaa选在出口截面外侧ubb1o212uhfbb选在出口截面内侧0fh22u动能022u动能不能重复计算二、管路上的局部阻力 管件与阀门管件弯头 三通活接头管件与阀门的阻力系数 （表1-3） 阀门球阀 闸阀截止阀 二、管路上的局部阻力（2）当量长度法 为便于计算，将局部阻力折算成一定长度直管的阻力 当量长度法。22befudlh当量长度当量长度实验确定 查共线图二、管路上的局部阻力管路与阀门的当量长度共线图示例： 100mm 闸阀 1/2关m20el三、管路系统中的总能量损失2)(2befudllh部阻力全部直管阻力全部局总阻力 总阻力各段直管总长