管道流动阻力计算

流动阻力的计算
流体在管道中流动，其流动阻力包括有：
（1）（ 1）直管阻力：流体流经直管段时，由于战胜流体的粘滞性及与管内壁间的磨
擦所产生的阻力。

它存在于沿流动方向的整个长度上，故也称沿程直管流动阻力。

记为 h fz。

（2）（ 2）局部阻力：流体流经异形管或管件（如阀门、弯头、三通等）时，由于流
动发生突然变化引起涡流所产生的能量损失。

它仅存在流体流动的某一局部范围办。

记为 h fJ。

因此，柏努利方程中h f项应为：
h f h fz h fJ
说明：流动阻力可用不相同的方法表示，
h f——1kg质量流体流动时所损失的机械能，单位为J/kg;
h f
m;
—— 1N 重量流体流动时所损失的机械能，单位为
g
h f——1m3体积流体流动时所损失的机械能，单位为Pa 或N / m2。

1. 1. 直管段阻力（h fz）的计算
流体流经直管段时，流动阻力可依下述公式计算：
h fz
l u2
d [J/kg]
2
或
h fz l u2
g [m]
d 2g
l u2
[pa]
h fz
2
d
式中，——磨擦阻力系数；l——直管的长度（ m）； d——直管内直径（m）；
——流体密度 (kg / m3 ) ；u——流体在直管段内的流速（m/s）
2．局部阻力 (h fJ)的计算
局部阻力的计算可采用阻力系数法或当量长度法进行。

1）
1）
阻力系数法：将液体战胜局部阻力所产生的能量损失折合为表示其动
能 若干倍的方法。

其计算表达式可写出为：
le u 2 （ a ）
h fJ
[J/kg]
d
2
或
h fJ le u 2 (b)
g
d [m]
2g
[pa]
le u 2 (c
h fJ
[pa] d 2
其中， 称为局部阻力系数，平时由实验测定。

下面列举几种常用的局部阻力 系数的求法。

* 突然扩大与突然减小
管路由于直径改变而突然扩大或减小，所产生的能量损失按（
b ）或 (c)式计算。

式中的
流速 u 均以小管的流速为准， 局部阻力系数可依照小管与大管的截面积之比从
管件与阀门当
量长度共线图 曲线上查得。

* 进口与出口
流体自容器进入管内，可看作很大的截面
A 1 突然进入很小的截面 A 2，即 A 2 /A 1 约等于
0。

依照 突然扩大与突然减小的局部阻力系数图
的曲线（ b ），查出局部阻力系数
c =，这种
损失态称为进口损失，相应的系数
c 又称为进口阻力系数。

若管口圆滑或喇叭状，则局部
阻力系数相应减少，约为
~。

流体自管子进入容器或从管子直接排放到管外空间，可看作很小的截面
A 1 突然进入很
大的截面 A 2 截面
即，A 1 /A 2 约等于 0 ， 从突然扩大与突然减小的局部阻力系数图
中曲线
（a ）可以查出局部阻力系数
e =1，这种损失态称为出口损失，
相应的阻力系数 e 又称为出
口阻力系数。

* 管件与阀门
管路上的配件如弯头， 三通，活接优等总称为管件。

不相同管件或阀门的局部阻力系数可
从有关手册中查出。

2）2）当量长度法：将流体流经某一管中或阀门等所引起的局部阻力损失折合成与其直径相同的必然长度直管段阻力的方法。

其计算表达式可写出为：
le u 2
h fJ
d2[J/kg]
fJ le u2
h[m]
g d2g
h fJ le u 2
[pa] d2
其中， le 称为管件或阀门的当量长度，单位为(m)。

le 平时由实验测定。

在湍流情况下某些管件与阀门的当量长度从共线图或有关化工手册查得。

3．总阻力（能量）损失的计算
综合考虑直管段阻力与局部阻力，柏努利方程中hf 项的计算式可改写出为：
以 1kg 质量流体流过管道系统表示，
H f hf l le u 2
g()[m]
d2g
以 1N 重量流体流过管道系统表示，
l le
u 2
[J/kg]
hf ()
d2
以 1m3体积流体流过管道系统表示，
P f
lle
)
u2
H f ([pa]
d2
注意：①由直径不相同管段所组成的管路，应先分段计算，尔后再求和；
②u 为相同管径任一截面的流速。

但伯努利方程式中的 u 是指相应衡算截面处
的流速。