项目二任务3-5 流体阻力

工业分析技术专业教学资源库主讲人：

曲玉强

时间：2018年4月TEACHINGRESOURCEBASEFORINDUSTRIALANALYSISTECHNOLOGY基本化工生产技术课程项目二流体输送设备的工作过程及操作技术静态流体的特点01任务三流体流动的基本知识点流量方程式02稳定流动及物料衡算03稳定流动系统的能量衡算——柏努利方程04流体阻力05流体阻力子任务五流体阻力——流体的黏度一、流体的黏度1、流体阻力的表现和来源（1）阻力的表现由两截面间的柏努利方程式可得：即：流体阻力——流体的黏度一、流体的黏度1、流体阻力的表现和来源（2）流体阻力的来源1、内摩擦是产生流体阻力的根本原因2、流体流动状况是产生流体阻力的第二位原因管壁粗糙程度和管子的长度、直径均对流体阻力的大小有影响流体阻力——流体的黏度一、流体的黏度2、流体的黏度黏性：流体流动时流层之间产生内摩擦力的这种特性，称为黏性。黏性是决定流体内摩擦力大小的物理量。黏性↑、内摩擦力↑、流体阻力↑黏度：衡量流体黏性大小的物理量。（黏性系数或动力黏度）符号：

流体阻力——流体的黏度一、流体的黏度（1）黏度的单位物理单位制：（dyn·s/cm2），称为（泊），符号：P黏性是决定流体内摩擦力大小的物理量。黏性↑、内摩擦力↑、流体阻力↑由于泊的单位太大，一般常用的是厘泊（cP）。1P＝100cPSI制中：（N·s/m2）或（Pa·s）流体阻力——流体的黏度一、流体的黏度（2）黏度的单位换算物理单位制中黏度的单位与SI制中黏度单位的换算关系如下：

1Pa·s=10P=1000cP=1000mPa·s或者1cP=1mPa·s流体的黏度随温度而变化。压力对流体黏度的影响可忽略不计。

液体:

T↑，

↓。气体：T↑，

↑。

流体阻力——流体流动的类型二、流体流动的类型1、雷诺实验流体阻力——流体流动的类型二、流体流动的类型2、流体类型及其判定流体的流动类型层流（或带流）湍流（或紊流）流体质点仅沿着与管轴平行的方向作直线运动，质点无径向脉动，质点之间互不混合；即分层流动。流体质点除了沿管轴方向向前流动外，还有径向脉动，各质点的速度在大小和方向上都随时变化，质点互相碰撞和混合。（1）流体类型流体阻力——流体流动的类型二、流体流动的类型2、流体类型及其判定流动类型判定依据——雷诺准数物理意义：反映了影响流体流动类型的主要因素，标志着流体流动的湍动程度流动类型层流区Re≤2000时，流动为层流湍流区Re≥4000时，一般出现湍流过渡区2000<Re<4000时，流动可能是层流，也可能是湍流

（2）流体类型的判定流体阻力——流体流动的类型二、流体流动的类型2、流体类型及其判定例题：密度为800kg/m3，粘度为2.3×10-3Pa.s的液体，以10m3/h的流量通过内径为25mm的圆管路。试判断管中流体的流动类型。解：已知d=25mm=0.025m,μ=2.3×10-3Pa.s，ρ=

800kg/m3qv=10m3/h

所以，管路中液体的流动类型为湍流如果管路的截面不是圆形，Re计算式中的d应用当量直径d当代替。按下式计算：二、流体流动的类型3、当量直径流体阻力——流体流动的类型对于边长为a和b的长方形管路，则流体阻力——圆管内流体的速度分布三、圆管内流体的速度分布2、湍流时的速度分布1、层流时的速度分布流体阻力——圆管内流体的速度分布三、圆管内流体的速度分布3、流体边界层：在湍流时无论流体主体湍动的程度如何剧烈，在靠近管壁处总粘附着一层作层流流动的流体薄层其厚度虽然很小，但对流体传热、传质等方面影响很大。层流边界层的厚度与Re有关，Re值越大，厚度越小；反之越大。流体阻力——流体阻力的计算四、流体阻力的计算直管阻力流体流经一定管径的直管时，由于流体的内摩擦而产生的阻力。（或称沿程阻力）局部阻力流体阻力的计算流体流经管路中的管件、阀门或突然扩大与缩小等局部障碍所引起的阻力流体阻力——流体阻力的计算四、流体阻力的计算1．直管阻力的计算式中：——流体在圆形直管中流动时的损失能量，J/kg；——管长，m；

——管内径，m；

——动能，J/kg；

——摩擦系数，无单位

摩擦系数与管内流体流动时的雷诺数Re有关，也与管道内壁的粗糙程度有关流体阻力——流体阻力的计算1．直管阻力的计算（1）层流时的摩擦系数流体作层流流动时，摩擦系数只与雷诺数Re有关，而与管壁的粗糙程度无关（2）湍流时的摩擦系数当流体呈湍流时，摩擦系数与雷诺数Re及管壁粗糙程度都有关当流体流经非圆形管道时，阻力计算式及Re中的直径值，均应以当量直径代替（3）非圆形管的直管阻力流体阻力——流体阻力的计算四、流体阻力的计算2．局部阻力的计算局部阻力的计算方法当量长度法阻力系数法流体阻力——流体阻力的计算四、流体阻力的计算（1）当量长度法将某一局部阻力折合成相当于同直径一定长度直管所产生的阻力，此折合的直管长度称为当量长度，用符号表示1.jpg流体阻力——流体阻力的计算四、流体阻力的计算（2）阻力系数法式中

ξ为局部阻力系数，简称阻力系数。其值由实验测定，列于右表流体阻力——流体阻力的计算四、流体阻力的计算3．管路总阻力的计算管路系统的总阻力包括了所取两截面间的全部直管阻力和所有局部阻力之和，即柏努利方程中的