流体在直管内的流动阻力课件.ppt

1、第一章第一章 流体流动流体流动目录目录第一节第一节 流体静力学基本方程式流体静力学基本方程式第二节第二节 流体流动的基本方程式流体流动的基本方程式第三节第三节 流体在管内的流动流体在管内的流动第四节第四节 流速和流量的测量流速和流量的测量 3 3 第三节 流体在管内的流动一、流体流动类型与雷诺数v1.流动类型 v2.流型的判断v3.流体在圆管内的速度分布 4 4 第三节 流体在管内的流动v1.流动类型 雷诺实验雷诺实验装置装置 5 5 第三节 流体在管内的流动v2.流型的判断v雷诺数的大小可作为流型判断的依据。duRe 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

2、体黏度，Pa.s 6 6 第三节 流体在管内的流动v（1）当Re2000时，层流。v（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。v（3）当Re4000时，湍流。 7 7 第三节 流体在管内的流动v3.流体在圆管内的速度分布v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。v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。 8 8 第三节 流体在管内的流动二、边界层v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

3、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。 9 9 第三节 流体在管内的流动v流体在进行湍流流动时，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。v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。v层流内层对流体所受的阻力，对传热、传质都有重大影响。 10 10 第三节 流体在管内的流动三、流体在直管内的流动阻力v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。v管件造成的

4、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。 11 11 第三节 流体在管内的流动v1.管、管件及阀门v2.流体在直管中的流动阻力。v3.层流的摩擦阻力v4.湍流的摩擦阻力v5.流体在非圆形直管内的流动阻力 12 12 第三节 流体在管内的流动v1.管、管件及阀门v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。 13 13 第三节 流体在管内的流动v2.流体在直管中的流动阻力。222212121uuppgZgZhf 14 14 第三节 流体在管内的流动v3.层流的摩擦阻力22udlhf范宁

5、公式范宁公式Re64 15 15 第三节 流体在管内的流动v4.湍流的摩擦阻力22udlhf范宁公式范宁公式dRe, 16 16 第三节 流体在管内的流动穆迪图穆迪图 17 17 第三节 流体在管内的流动v5.流体在非圆形直管内的流动阻力v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。v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Ade4 18 18 第三节 流体在管内的流动四、局部阻力损失v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。v和直

6、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。v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。 19 19 第三节 流体在管内的流动v（一）阻力系数法v1. 管进口与出口的局部阻力损失v2.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。22uhf局部阻力系数局部阻力系数进口进口=0.5，出口出口=1 20 20 第三节 流体在管内的流动v（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22udlhef 21 21 第三节 流体在管内的流动五、流体总能量损失的计算v（一）简单管路 直径相同的管路或不同直径组成的串联管路。v（二）复杂管路v1.并联管路v2.分支管路 22udellhhhfff 22 22 第三节 流体在管内的流动六、降低流动阻力的途径v1. 在不影响管路合理布局的前提下，尽量缩短管路长度。v2. 减少不必要的管件、阀门和突然扩大或突然缩小的安排。v3.适量增加管径。v4.适当增加流体的温度，减小黏度。