流体在直管内的流动阻力课件

1、第一章 流体流动目录第一节 流体静力学基本方程式第二节 流体流动的基本方程式第三节 流体在管内的流动第四节 流速和流量的测量第三节 流体在管内的流动一、流体流动类型与雷诺数1.流动类型 2.流型的判断3.流体在圆管内的速度分布第三节 流体在管内的流动1.流动类型 雷诺实验装置第三节 流体在管内的流动2.流型的判断雷诺数的大小可作为流型判断的依据。 管内流体密度，kg/m3 d管内径，m u管内流体平均流速，m/s 管内流体黏度，Pa.s第三节 流体在管内的流动（1）当Re2000时，层流。（2）当2000Re4000时，有时出现层流，有时出现湍流，依赖于环境，此为过渡区。（3）当Re4000时

2、，湍流。第三节 流体在管内的流动3.流体在圆管内的速度分布层流时的速度沿管径按抛物线规律分布，截面上各点速度的平均值u等于管中心处最大速度umax的0.5倍。湍流时圆管内速度分布曲线不再是严格的抛物线，曲线顶部区域比较平均，截面上各点速度的平均值u近似等于0.800.85umax。第三节 流体在管内的流动二、边界层当一流速均匀的流体与一固体界面接触时，由于壁面的阻滞，与壁面直接接触的流体其速度立即降为零。由于流体的黏性作用，近壁面的流体将相继受阻而降速，随着流体沿壁面向前流动，流速受影响的区域逐渐扩大。通常定义，流速降至主体流速的99%以内的区域为边界层。第三节 流体在管内的流动流体在进行湍流

3、流动时，在湍流边界层内紧靠壁面处有一薄层流体作层流流动，称为层流内层。管内流速愈大，流体的湍流程度愈高，层流内层就愈薄；流体黏度愈大，流体的湍流程度降低，层流内层就愈厚。层流内层对流体所受的阻力，对传热、传质都有重大影响。第三节 流体在管内的流动三、流体在直管内的流动阻力直管造成的机械能损失称为直管阻力损失，是由于流体内摩擦而产生的。管件造成的机械能损失称为局部阻力损失，主要是流体流经管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等局部地方所引起的。第三节 流体在管内的流动1.管、管件及阀门2.流体在直管中的流动阻力。3.层流的摩擦阻力4.湍流的摩擦阻力5.流体在非圆形直管内的流动阻力第三节 流体在管内的

4、流动1.管、管件及阀门管路系统是由管、管件、阀门以及输送机械等组成。当流体流经管和管件、阀门时，为克服流动阻力而消耗能量。第三节 流体在管内的流动2.流体在直管中的流动阻力。第三节 流体在管内的流动3.层流的摩擦阻力范宁公式第三节 流体在管内的流动4.湍流的摩擦阻力范宁公式第三节 流体在管内的流动穆迪图第三节 流体在管内的流动5.流体在非圆形直管内的流动阻力对于非圆形管（如方形管、套管环隙等）内的湍流流动，用当量直径de来代替圆管直径，其阻力损失仍可按范宁公式和穆迪图进行计算。当量直径是流体流经管路截面积A的4倍除以湿润周边长度（管壁与流体接触的周边长度） ，即第三节 流体在管内的流动四、局部

5、阻力损失局部阻力损失是由于流道的急剧变化使流体边界层分离，所产生的大量旋涡消耗了机械能。和直管阻力的沿程均匀分布不同，局部阻力损失集中在管件所在处，因而称为局部阻力损失。局部阻力损失的计算有两种近似的方法：阻力系数法及当量长度法。第三节 流体在管内的流动（一）阻力系数法1. 管进口与出口的局部阻力损失2.管件与阀门的局部阻力损失 常用管件及阀门的局部阻力系数见表1-2。局部阻力系数进口=0.5，出口=1第三节 流体在管内的流动（二）当量长度法。 计算管件或阀门的局部阻力损失时，为使计算方便，近似认为局部阻力损失可以相当于某个长度的直管的损失，le为管件及阀件的当量长度，常用管件及阀件的le值可在图1-16中查得第三节 流体在管内的流动五、流体总能量损失的计算（一）简单管路 直径相同的管路或不同直径组成的串联管路。（二）复杂管路1.并联管路2.分支管路 第三节 流体在管内的流动六、降低流动阻力