化工原理经典

化工原理经典课件2023/7/311第1页，课件共25页，创作于2023年2月1.4流体流动阻力直管阻力：流体流经一定直径的直管时由于内摩擦而产生的阻力；局部阻力：流体流经管件、阀门等局部地方由于流速大小及方向的改变而引起的阻力。

1.4.1直管阻力一、阻力的表现形式

2023/7/312第2页，课件共25页，创作于2023年2月流体在水平等径直管中作定态流动。2023/7/313第3页，课件共25页，创作于2023年2月若管道为倾斜管，则

流体的流动阻力表现为静压能的减少；水平安装时，流动阻力恰好等于两截面的静压能之差。

2023/7/314第4页，课件共25页，创作于2023年2月二、直管阻力的通式

由于压力差而产生的推动力：流体的摩擦力：令

定态流动时2023/7/315第5页，课件共25页，创作于2023年2月——直管阻力通式（范宁Fanning公式）

其它形式：——摩擦系数（摩擦因数）

则

J/kg压头损失m压力损失Pa该公式层流与湍流均适用；注意与的区别。2023/7/316第6页，课件共25页，创作于2023年2月三、层流时的摩擦系数

速度分布方程又——哈根-泊谡叶

（Hagen-Poiseuille）方程

2023/7/317第7页，课件共25页，创作于2023年2月能量损失层流时阻力与速度的一次方成正比。变形：比较得2023/7/318第8页，课件共25页，创作于2023年2月四、湍流时的摩擦系数1.因次分析法

目的：（1）减少实验工作量；（2）结果具有普遍性，便于推广。基础：因次一致性即每一个物理方程式的两边不仅数值相等，而且每一项都应具有相同的因次。2023/7/319第9页，课件共25页，创作于2023年2月基本定理：白金汉（Buckinghan）π定理设影响某一物理现象的独立变量数为n个，这些变量的基本因次数为m个，则该物理现象可用N＝（n－m）个独立的无因次数群表示。

湍流时压力损失的影响因素：（1）流体性质：，（2）流动的几何尺寸：d，l，（管壁粗糙度）（3）流动条件：u2023/7/3110第10页，课件共25页，创作于2023年2月物理变量n＝7基本因次m＝3无因次数群N＝n－m＝4

无因次化处理式中：——欧拉（Euler）准数即该过程可用4个无因次数群表示。2023/7/3111第11页，课件共25页，创作于2023年2月——相对粗糙度——管道的几何尺寸——雷诺数根据实验可知，流体流动阻力与管长成正比，即

或2023/7/3112第12页，课件共25页，创作于2023年2月莫狄（Moody）摩擦因数图：2023/7/3113第13页，课件共25页，创作于2023年2月（1）层流区（Re≤2000）

λ与无关，与Re为直线关系，即,即与u的一次方成正比。（2）过渡区（2000<Re<4000)将湍流时的曲线延伸查取λ值。（3）湍流区（Re≥4000以及虚线以下的区域）

2023/7/3114第14页，课件共25页，创作于2023年2月（4）完全湍流区

（虚线以上的区域）

λ与Re无关，只与有关。该区又称为阻力平方区。一定时，经验公式：（1）柏拉修斯（Blasius）式：适用光滑管Re＝5×103～105（2）考莱布鲁克（Colebrook）式2023/7/3115第15页，课件共25页，创作于2023年2月2.管壁粗糙度对摩擦系数的影响

光滑管：玻璃管、铜管、铅管及塑料管等；粗糙管：钢管、铸铁管等。绝对粗糙度：管道壁面凸出部分的平均高度。相对粗糙度：绝对粗糙度与管内径的比值。层流流动时：流速较慢，与管壁无碰撞，阻力与

无关，只与Re有关。2023/7/3116第16页，课件共25页，创作于2023年2月湍流流动时：水力光滑管只与Re有关，与无关。完全湍流粗糙管只与有关，与Re无关。2023/7/3117第17页，课件共25页，创作于2023年2月例1-7分别计算下列情况下，流体流过φ76×3mm、长10m的水平钢管的能量损失、压头损失及压力损失。（1）密度为910kg/m3、粘度为72cP的油品，流速为1.1m/s；（2）20℃的水，流速为2.2

m/s。2023/7/3118第18页，课件共25页，创作于2023年2月1.4.2局部阻力

一、阻力系数法

将局部阻力表示为动能的某一倍数。

或

ζ——局部阻力系数

J/kgJ/N=m2023/7/3119第19页，课件共25页，创作于2023年2月1.突然扩大2023/7/3120第20页，课件共25页，创作于2023年2月2.突然缩小2023/7/3121第21页，课件共25页，创作于2023年2月3.管进口及出口进口：流体自容器进入管内。

ζ进口=0.5进口阻力系数出口：流体自管子进入容器或从管子排放到管外空间。

ζ出口=1出口阻力系数4.管件与阀门2023/7/3122第22页，课件共25页，创作于2023年2月二、当量长度法将流体流过管件或阀门的局部阻力，折合成直径相同、长度为Le的直管所产生的阻力。Le——

管件或阀门的当量长度，m。2023/7/3123第23页，课件共25页，创作于2023年2月总阻力：减少流动阻力的途径：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。2023/7/3124第24页，课件共25页，创作于2023年2月例1-8如图所示，料液由常压高位槽流入精馏塔中。进料处塔中的压力为0.2at（