2.3液體流動時的壓力損失

1、23 液體流動時的壓力損失 231液體的流動狀態(tài),液體在管道中流動時有兩種流動狀態(tài)：層流和紊流（湍流）。,雷諾實驗,層流：液體質(zhì)點互不干擾，液體的流動呈線性或?qū)訝?，且平行于管道軸線。 紊流：液體質(zhì)點的運動雜亂無章，在沿管道流動時，除平行于管道軸線的運動外，還存在著劇烈的橫向運動，液體質(zhì)點在流動中互相干擾。 通過雷諾實驗還可以證明，液體在圓形管道中的流動狀態(tài)不僅與管內(nèi)的平均流速v有關(guān)，還與管道的直徑d、液體的運動粘度有關(guān)。實際上，液體流動狀態(tài)是由上述三個參數(shù)所確定的稱為雷諾數(shù)Re的無量綱數(shù)來判定，即：,(2.26),對于非圓形截面管道，雷諾數(shù)Re可用下式表示，即：,(2.27),水力直徑dH可用

2、下式計算：,(2.28),式中：,面積相等但形狀不同的通流截面，其水力直徑是不同的。 圓形的最大，同心環(huán)狀的最小。 水力直徑大，通流能力大。,雷諾數(shù)是液體在管道中流動狀態(tài)的判別數(shù)。 臨界雷諾數(shù)，記作Recr。 當(dāng)液流的實際雷諾數(shù)Re小于臨界雷諾數(shù)Recr時，液流為層流；反之，為紊流。 實際液體伯努利方程和動量定律中，其動能修正系數(shù)和動量修正系數(shù)值與液體的流動狀態(tài)有關(guān)，當(dāng)液體紊流時取=1，=1；層流時取=2，=4/3。,雷諾數(shù)的物理意義：雷諾數(shù)是液流的慣性作用對粘性作用的比。當(dāng)雷諾數(shù)較大時，說明慣性力起主導(dǎo)作用，這時液體處于紊流狀態(tài)；當(dāng)雷諾數(shù)較小時，說明粘性力起主導(dǎo)作用，這時液體處于層流狀態(tài)。,

3、232沿程壓力損失,液流在作勻速運動時處于受力平衡狀態(tài)，故有：,1層流時的沿程壓力損失,若令 ，并將 代入上式，整理可得：,對上式進行積分，并代入相應(yīng)得邊界條件，即當(dāng)r=R時，u=0，得：,(2.29),可見管內(nèi)液體質(zhì)點的流速在半徑方向上按拋物線規(guī)律分布。最小流速在管壁r=R處，其值為 最大流速在管軸r=0處，其值為：,對于微小環(huán)形過流斷面面積 ,所通過的流量為：,積分可得：,(2.30),在管道內(nèi)液體的平均流速是：,(2.31),將上式與 值比較可知，平均流速v為最大流速 的1/2。,沿程壓力損失為：,(2.32),(2.33),式中 為沿程阻力系數(shù)。對于圓管層流，理論值 =64/Re?？紤]

4、到實際圓管截面可能有變形，以及靠近管壁處的液層可能被冷卻等因素，在實際計算時，可對金屬管取 =75/Re，橡膠管 =80/Re。,對于光滑管， ；對于粗糙管， 的值可以根據(jù)不同的Re和 從圖2.17所示的關(guān)系曲線中查出。 管壁絕對粗糙度與管道材料有關(guān)，一般計算可參考下列數(shù)值：鋼管=004mm，銅管=00015001mm，鋁管=00015006mm，橡膠軟管=003mm，鑄鐵管=025mm。,2紊流時的沿程壓力損失,(2.34),但式中的阻力系數(shù) 除與雷諾數(shù)有關(guān)外，還與管壁的粗糙度有關(guān)，即 這里的 為管壁的絕對粗糙度，它與管徑d的比值 稱為相對粗糙度。,233局部壓力損失,一般要依靠實驗來確定。

5、局部壓力損失p的計算公式有如下形式：,閥類元件局部壓力損失pv的實際計算常用公式為,(2.35),式中： 局部阻力實數(shù)。,(2.36),式中： 閥在額定流量 下的壓力損失（可以從閥的產(chǎn)品樣本或設(shè)計手冊中 查出） 通過閥的實際流量； 閥的額定流量。,234管路系統(tǒng)總壓力損失 整個管路系統(tǒng)的總壓力損失應(yīng)為所有沿程壓力損失和所有局部壓力損失之和，即：,例2.8 如圖2.18所示，某液壓泵裝在油箱油面以下。液壓泵的流量q= 25L/min，所用液壓油的運動粘度 ，油液密度 ，吸油管為光滑圓管，管道直徑d=20mm，過 濾器的壓力損失為 ，試求油泵入口處的絕對壓 力。,(2.37),解：取泵吸油管的管軸為基準面，列出油箱液面1-1和泵吸油腔斷面2-2的伯努利方程為：,因油箱液面面積較大，所以 。由斷面1-1到2-2的總能量損失 。為確定