流體在直管內(nèi)的流動(dòng)阻力課件

1、第一章 流體流動(dòng)目錄第一節(jié) 流體靜力學(xué)基本方程式第二節(jié) 流體流動(dòng)的基本方程式第三節(jié) 流體在管內(nèi)的流動(dòng)第四節(jié) 流速和流量的測(cè)量第三節(jié) 流體在管內(nèi)的流動(dòng)一、流體流動(dòng)類型與雷諾數(shù)1.流動(dòng)類型 2.流型的判斷3.流體在圓管內(nèi)的速度分布第三節(jié) 流體在管內(nèi)的流動(dòng)1.流動(dòng)類型 雷諾實(shí)驗(yàn)裝置第三節(jié) 流體在管內(nèi)的流動(dòng)2.流型的判斷雷諾數(shù)的大小可作為流型判斷的依據(jù)。 管內(nèi)流體密度，kg/m3 d管內(nèi)徑，m u管內(nèi)流體平均流速，m/s 管內(nèi)流體黏度，Pa.s第三節(jié) 流體在管內(nèi)的流動(dòng)（1）當(dāng)Re2000時(shí)，層流。（2）當(dāng)2000Re4000時(shí)，有時(shí)出現(xiàn)層流，有時(shí)出現(xiàn)湍流，依賴于環(huán)境，此為過(guò)渡區(qū)。（3）當(dāng)Re4000時(shí)

2、，湍流。第三節(jié) 流體在管內(nèi)的流動(dòng)3.流體在圓管內(nèi)的速度分布層流時(shí)的速度沿管徑按拋物線規(guī)律分布，截面上各點(diǎn)速度的平均值u等于管中心處最大速度umax的0.5倍。湍流時(shí)圓管內(nèi)速度分布曲線不再是嚴(yán)格的拋物線，曲線頂部區(qū)域比較平均，截面上各點(diǎn)速度的平均值u近似等于0.800.85umax。第三節(jié) 流體在管內(nèi)的流動(dòng)二、邊界層當(dāng)一流速均勻的流體與一固體界面接觸時(shí)，由于壁面的阻滯，與壁面直接接觸的流體其速度立即降為零。由于流體的黏性作用，近壁面的流體將相繼受阻而降速，隨著流體沿壁面向前流動(dòng)，流速受影響的區(qū)域逐漸擴(kuò)大。通常定義，流速降至主體流速的99%以內(nèi)的區(qū)域?yàn)檫吔鐚?。第三?jié) 流體在管內(nèi)的流動(dòng)流體在進(jìn)行湍流

3、流動(dòng)時(shí)，在湍流邊界層內(nèi)緊靠壁面處有一薄層流體作層流流動(dòng)，稱為層流內(nèi)層。管內(nèi)流速愈大，流體的湍流程度愈高，層流內(nèi)層就愈薄；流體黏度愈大，流體的湍流程度降低，層流內(nèi)層就愈厚。層流內(nèi)層對(duì)流體所受的阻力，對(duì)傳熱、傳質(zhì)都有重大影響。第三節(jié) 流體在管內(nèi)的流動(dòng)三、流體在直管內(nèi)的流動(dòng)阻力直管造成的機(jī)械能損失稱為直管阻力損失，是由于流體內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的。管件造成的機(jī)械能損失稱為局部阻力損失，主要是流體流經(jīng)管件、閥門及管截面的突然擴(kuò)大或縮小等局部地方所引起的。第三節(jié) 流體在管內(nèi)的流動(dòng)1.管、管件及閥門2.流體在直管中的流動(dòng)阻力。3.層流的摩擦阻力4.湍流的摩擦阻力5.流體在非圓形直管內(nèi)的流動(dòng)阻力第三節(jié) 流體在管內(nèi)的

4、流動(dòng)1.管、管件及閥門管路系統(tǒng)是由管、管件、閥門以及輸送機(jī)械等組成。當(dāng)流體流經(jīng)管和管件、閥門時(shí)，為克服流動(dòng)阻力而消耗能量。第三節(jié) 流體在管內(nèi)的流動(dòng)2.流體在直管中的流動(dòng)阻力。第三節(jié) 流體在管內(nèi)的流動(dòng)3.層流的摩擦阻力范寧公式第三節(jié) 流體在管內(nèi)的流動(dòng)4.湍流的摩擦阻力范寧公式第三節(jié) 流體在管內(nèi)的流動(dòng)穆迪圖第三節(jié) 流體在管內(nèi)的流動(dòng)5.流體在非圓形直管內(nèi)的流動(dòng)阻力對(duì)于非圓形管（如方形管、套管環(huán)隙等）內(nèi)的湍流流動(dòng)，用當(dāng)量直徑de來(lái)代替圓管直徑，其阻力損失仍可按范寧公式和穆迪圖進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)量直徑是流體流經(jīng)管路截面積A的4倍除以濕潤(rùn)周邊長(zhǎng)度（管壁與流體接觸的周邊長(zhǎng)度） ，即第三節(jié) 流體在管內(nèi)的流動(dòng)四、局部

5、阻力損失局部阻力損失是由于流道的急劇變化使流體邊界層分離，所產(chǎn)生的大量旋渦消耗了機(jī)械能。和直管阻力的沿程均勻分布不同，局部阻力損失集中在管件所在處，因而稱為局部阻力損失。局部阻力損失的計(jì)算有兩種近似的方法：阻力系數(shù)法及當(dāng)量長(zhǎng)度法。第三節(jié) 流體在管內(nèi)的流動(dòng)（一）阻力系數(shù)法1. 管進(jìn)口與出口的局部阻力損失2.管件與閥門的局部阻力損失 常用管件及閥門的局部阻力系數(shù)見(jiàn)表1-2。局部阻力系數(shù)進(jìn)口=0.5，出口=1第三節(jié) 流體在管內(nèi)的流動(dòng)（二）當(dāng)量長(zhǎng)度法。 計(jì)算管件或閥門的局部阻力損失時(shí)，為使計(jì)算方便，近似認(rèn)為局部阻力損失可以相當(dāng)于某個(gè)長(zhǎng)度的直管的損失，le為管件及閥件的當(dāng)量長(zhǎng)度，常用管件及閥件的le值可在圖1-16中查得第三節(jié) 流體在管內(nèi)的流動(dòng)五、流體總能量損失的計(jì)算（一）簡(jiǎn)單管路 直徑相同的管路或不同直徑組成的串聯(lián)管路。（二）復(fù)雜管路1.并聯(lián)管路2.分支管路 第三節(jié) 流體在管內(nèi)的流動(dòng)六、降低流動(dòng)阻力