管内流体流动的摩擦阻力损失

第一章流体流动第一节流体静力学第二节管内流体流动基本方程式第三节管内流体流动现象第四节管内流体流动的摩擦阻力损失第五节管路计算1第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失2管路系统

当流体流经管、管件及阀门时，为了克服流动阻力需要消耗能量。管：煤气管、污水管、抗腐蚀用管等，材质：钢铁塑料及有色金属等。管件：管与管的连接部件，用来改变方向、连接支管、改变管径等。阀门：用于调节流量。截止阀、闸阀、止逆阀。第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失3第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失

一、直管中流体摩擦阻力损失的测定Mensurationofflowingdragforceforstraightpipehfup1p21122FFdd直圆管内阻力公式的推导4第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失

一、直管中流体摩擦阻力损失的测定Mensurationofflowingdragforceforstraightpipehf流动阻力：

流体微团之间有相对运动时，相互之间产生切应力，对流体运动形成阻力。

能量损失：

单位重量流体的能量损失以hf表示。

A:流体流经等直径的直管，动能没有改变。

5第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失

一、直管中流体摩擦阻力损失的测定Mensurationofflowingdragforceforstraightpipehf能量损失：

B:水平直径管道Z1=Z2=0，则：

对同一根直管，不管垂直或水平安装，所得能量损失相同。

只有水平安装时，能量损失才等于两截面上的静压能之差。6第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失流体阻力的表示方法:对应机械能衡算的三种形式，流体阻力损失亦有三种表达形式：kJ/kgm=kJ/N7第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失

二、层流摩擦阻力损失计算calculationequationoffrictionlossforlaminarflowFractionfactororfactorcoefficient（摩擦因数或摩擦系数）8第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失

三、湍流的摩擦阻力损失calculationequationoffrictionlossforturbulentflow(一)粗糙度的影响

effectofroughness▲Absoluteroughness（绝对粗糙度）Relativeroughness（相对粗糙度）▲effectofroughness9第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失10第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失

三、湍流的摩擦阻力损失(二)量纲分析法

dimensionalanalysis目的:(1)减少实验工作量;(2)结果具有普遍性,便于推广基础:量纲一致性即每一个物理方程式的两边不仅数值相等,而且量纲也必须相等11第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失基本定理：π定理

设影响某一物理现象的独立变量数为n个，这些变量的基本量纲数为m个，则该物理现象可用N=（n-m）个独立的量纲为1的量的数群表示。湍流时压力损失的影响因素：（1）流体性质：ρ，μ（2）流动的尺寸：d，l，ε（管壁粗糙度）（3）流动的条件：u

三、湍流的摩擦阻力损失12第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失

三、湍流的摩擦阻力损失(三)湍流时的摩擦系数frictionfractionλforturbulentflow

摩擦系数λ与Re、ε/d关系图

0.10.010.030.020.070.060.050.040.090.080.0080.0091021041071061051030.010.050.020.0150.030.040.0080.00450.0020.00080.0060.00060.0010.00040.00020.00010.000050.00001λRee/l根据实验，得到莫狄（Moody）摩擦系数图13摩擦系数与雷诺数和相对粗糙度的关系层流区Re≤2000

过渡区2000＜Re≤4000（阻力平方区）

不完全湍流区完全湍流区

湍流区Re＞4000

第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失14第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失

λ的计算式Smoothpipe:BlasiusEquationRoughpipe:HaalandEquation15第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失

四、非圆形管的当量直径

Equivalentdiameterofnon-circularcross-section16第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失

a

b对于长为a，宽为b的矩形管道

d2

d1对于外管内径为d1，内管外径为d2的套管环隙：

四、非圆形管的当量直径17第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失

五、局部摩擦阻力损失Calculationoflocalresistance式中：le——当量长度的获得见下页

式中：----局部阻力系数1）当量长度法2）局部阻力系数法18第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失

五、局部摩擦阻力损失Calculationoflocalresistance19第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失kJ/kgm=kJ/N

五、局部摩擦阻力损失Calculationoflocalresistance沿程阻力表示：20第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失21第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失22第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失

六、管内流体流动的总摩擦阻力损失计算calculationformulaoftotaldragforce23第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失

七、烟囱计算烟囱工作原理由于烟囱内的热烟气受到大气浮力的作用，使之由上而下自然流动，在烟囱底部形成负压，从而可使窑炉内的热烟气源源不断的流入烟囱底部。24第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失火焰空间(1-1)与烟囱底部(2-2)的二流体伯努利方程(1)式中ρ为1-1，2-2两断面间热烟气密度kg/m3，为两断面间所有沿程损失和局部损失之和pa有p1=0则：(2)表示单位体积烟气在窑炉系统中的总能量损失，包括沿程损失、局部损失、气体动压头及几何压头增量。

七、烟囱计算25第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失烟囱底部(2-2)与烟囱顶部(3-3)的二流体伯努利方程(3)式中为烟囱内热烟气密度kg/m3，为烟气在烟囱中的沿程损失pa，有p3=0，则：(4)对砖烟囱和混凝土烟囱为0.05，钢板烟囱为0.02。

七、烟囱计算26第一章流体流动

—第四节管内流体流动摩擦阻力损失将(2)代入(