管道阻力
水在管路中的阻力计算
水在管路中的阻力计算1.基本概念和定义-流体阻力:流体通过管道时受到的阻碍力,是流体流动过程中能量损失的表现。
-泊肃叶流动:当流体通过管道时,管道内流速分布均匀,流线方向与管道轴线平行。
-局部阻力:由于管道结构,如弯头、三通、突然收缩、扩大等,引起的局部阻力损失。
-摩擦阻力:由于流体分子之间的相互作用而形成的阻力,是流体通过管道的主要阻力。
2.摩擦阻力计算摩擦阻力计算使用的基本公式是达西-魏塞尔巴赫公式(Darcy-Weisbach equation),表示为:ΔP=f*(L/D)*(ρV²/2)其中,ΔP是通过管道的压力损失,f是摩擦系数,L是管道长度,D 是管道直径,ρ是水的密度,V是流速。
摩擦系数f是根据管道壁面粗糙度、雷诺数和所处区域的实验数据确定的。
常用的计算f的公式包括:- 汉密尔顿公式:f = 0.4/((log10((ε/D)/3.7))^2),适用于光滑管壁。
- 罗特金-普拉特公式:f = 0.11/((log10((ε/D)/1.5) +(1/3.7))^2),适用于一般商业钢管。
3.局部阻力计算局部阻力损失的计算需要结合具体的管道结构和特性,一般可以使用以下公式:-突然扩大或收缩:ΔP=K*(V²/2)其中,K是局部阻力系数,可以根据实验数据或经验公式查表获得。
-管道弯头:ΔP=K*(ρV²/2)4.阻力损失计算-分段法:将管道分成若干段,计算每段的局部阻力和摩擦阻力,然后将其累加得到整个管道系统的阻力损失。
-等效长度法:将整个管道系统的阻力损失转化为等效长度,再根据上述的摩擦阻力公式计算出阻力损失。
5.示例计算假设有一个水流经过长度为100m、直径为0.3m的水管。
水的密度为1000kg/m³,流速为2m/s。
根据公式可以计算出摩擦阻力:ΔP=f*(L/D)*(ρV²/2)ΔP=0.04*(100/0.3)*(1000*2²/2)假设在水管中有一个半径为0.2m的弯头,根据公式可以计算出局部阻力:ΔP=K*(ρV²/2)ΔP=K*(1000*2²/2)综合计算整个管道系统的阻力损失,将摩擦阻力和局部阻力进行累加。
管道阻力计算
管道阻力计算公式:R=(λ/D)*(ν^2*γ/2g)。
ν-流速du(m/s);λ-阻力系数;γ-密度(kg/m3);D-管道直径(m);P-压力(kgf/m2);R-沿程摩擦阻力(kgf/m2);L-管道长度(m);g-重力加速度=9.8。
压力可以换算成Pa,方法如下:1帕=1/9.81(kgf/m2)。
管路内的流体阻力流体在管路中流动时的阻力可分为摩擦阻力和局部阻力两种。
摩擦阻力是流体流经一定管径的直管时,由于流体的内摩擦产生的阻力,又称为沿程阻力,以hf表示。
局部阻力主要是由于流体流经管路中的管件、阀门以及管道截面的突然扩大或缩小等局部部位所引起的阻力,又称形体阻力,以hj表示。
流体在管道内流动时的总阻力为Σh=hf+hj。
拓展资料:流体阻力的类型如下:由于空气的粘性作用,物体表面会产生与物面相切的摩擦力,全部摩擦力的合力称为摩擦阻力。
与物面相垂直的气流压力合成的阻力称压差阻力。
在不考虑粘性和没有尾涡(见举力线理论)的条件下,亚声速流动中物体的压差阻力为零(见达朗伯佯谬)。
在实际流体中,粘性作用下不仅会产生摩擦阻力,而且会使物面压强分布与理想流体中的分布有别,并产生压差阻力。
对于具有良好流线形的物体,在未发生边界层分离的情形(见边界层),粘性引起的压差阻力比摩擦阻力小得多。
对于非流线形物体,边界层分离会造成很大的压差阻力,成为总阻力中的主要部分。
当机翼或其他物体产生举力时,在物体后面形成沿流动方向的尾涡,与这种尾涡有关的阻力称为诱导阻力,其数值大致与举力的平方成正比。
在跨声速(见跨声速流动)或超声速(见超声速流动)气流中会有激波产生,经过激波有机械能的损失,由此引起的阻力称为波阻,这是另一种形式的阻力。
降低管路中流体流动阻力的方法
降低管路中流体流动阻力的方法降低管路中流体流动阻力是提高管道效率的关键,以下是10条关于降低管路中流体流动阻力的方法,并对其进行详细描述:1. 使用光滑管道:光滑的内壁表面可以减少摩擦力,降低流体的流动阻力。
选择光滑的管道材料,并定期对内壁进行清洁和维护是降低流体阻力的有效方法。
2. 减小管道长度:流体在管道中流动的距离越长,阻力就越大。
尽量使用较短的管道,可以显著降低流体流动阻力。
3. 减小管道直径:管道直径与流动阻力呈反比关系。
减小管道直径可以增加流体的流速,从而降低流动阻力。
但同时需要考虑流体流速过大可能引起压力损失的问题。
4. 最佳化管道弯曲角度:弯曲角度会引起流体的动量损失和涡流的产生,进而增加流动阻力。
通过合理设计管道弯曲角度,可以最大限度地减少流体的动量损失和涡流的产生,降低流动阻力。
5. 使用流体增压装置:在管道中适当安装流体增压装置,可以增加流体的流速,从而降低流动阻力。
常见的流体增压装置包括泵站和水泵等。
6. 减小阀门和管道接头数量:阀门和管道接头会引起流体流动的方向改变和流通断面的变窄,从而增加流动阻力。
减少阀门和管道接头的数量可以降低流动阻力。
7. 控制流体温度和黏度:流体的温度和黏度会影响其流动性能。
通过控制流体的温度和黏度,可以调整流体的流速,从而降低流动阻力。
8. 优化管道布局:管道的布局对于流体的流动阻力有着重要的影响。
合理设计管道布局,避免过长的管道、过多的弯曲和阻塞等,可以降低流动阻力。
9. 使用流体减阻剂:流体减阻剂可以减少流体之间的黏附和摩擦,从而降低流动阻力。
根据流体的特性选择合适的流体减阻剂,并按照使用说明添加到管道中。
10. 定期保养和清洁管道:定期对管道进行保养和清洁,可以清除管道内的污垢和沉积物,保持管道的内壁光滑,减少流动阻力。
总结:降低管路中流体流动阻力的方法包括使用光滑管道、减小管道长度和直径、最佳化管道弯曲角度、使用流体增压装置、减少阀门和管道接头数量、控制流体温度和黏度、优化管道布局、使用流体减阻剂,以及定期保养和清洁管道。
流体的管道摩擦阻力
流体的管道摩擦阻力管道是生活中常见的一种输送介质的通道结构,而在流体传输过程中,会受到摩擦阻力的影响。
本文将就流体的管道摩擦阻力进行探讨。
一、管道摩擦阻力的定义管道的摩擦阻力是指流体在管道内流动时,由于流体与管道壁面之间的相互作用力而产生的阻碍流体流动的力量。
二、管道摩擦阻力的计算方法管道摩擦阻力的计算需要根据流体特性、管道参数等多个因素来确定,下面将对其中常用的两个计算方法进行介绍。
1. 罗日瑞斯公式罗日瑞斯公式是用来计算层流状态下的管道摩擦阻力的常用方法。
该公式的表达式为:f = 0.3164 * (Re ^ (-0.25))其中,f表示管道摩擦阻力系数,Re表示雷诺数。
2. 柯尔布朗公式柯尔布朗公式适用于计算较大雷诺数下的管道摩擦阻力,适用于液体和气体流体的管道传输。
该公式的表达式为:f = 0.079 / (Re ^ 0.25)其中,f和Re的含义同样表示管道摩擦阻力系数和雷诺数。
三、管道摩擦阻力的影响因素管道摩擦阻力受到多个因素的影响,下面将介绍其中的几个重要因素。
1. 管道壁面的摩擦系数管道壁面的材质和粗糙度是影响管道摩擦阻力的关键因素。
一般来说,壁面越粗糙,则摩擦阻力越大;壁面越光滑,则摩擦阻力越小。
2. 流体的黏性流体的黏性是影响管道摩擦阻力的重要因素。
黏性越大的流体,在管道内的摩擦阻力也会相应增大。
3. 流速流体的流速也会对管道摩擦阻力产生影响。
一般来说,流速越大,摩擦阻力越大。
4. 管道长度和直径管道的长度和直径也是影响摩擦阻力的重要因素。
一般来说,管道越长,摩擦阻力越大;管道直径越大,摩擦阻力越小。
四、管道摩擦阻力的应用管道摩擦阻力在现实生活中有着广泛的应用。
例如,在工业领域中,准确计算管道摩擦阻力可以帮助优化工艺,降低能源消耗。
而在城市供水、石油输送等领域,了解管道摩擦阻力可以保证输送效率和管道的稳定运行。
综上所述,管道摩擦阻力是流体传输中不可忽视的因素之一。
通过准确计算和合理应用管道摩擦阻力,可以优化流体传输系统,提高效率,降低能源消耗。
暖通系统管道阻力计算
暖通系统管道阻力计算暖通系统管道阻力是指流体在管道中运动时所遇到的阻碍,该阻碍取决于管道的几何形状、内壁粗糙度以及流体的流动速度等因素。
管道阻力计算是设计和优化暖通系统的重要一环,合理估计管道阻力可以帮助确定合适的管道尺寸和泵的功率,以保证系统运行稳定且能耗低。
管道阻力的计算通常有两种方法:经验公式法和修正阻力系数法。
1.经验公式法:经验公式法是通过已有的实验数据和理论研究得出的不同管道类型的阻力计算公式。
这些公式通常是经过大量试验和比较验证得出的,适用于一定范围内的具体情况。
常见的经验公式有:Darcy-Weisbach公式、Chézy公式、Manning公式等。
以Darcy-Weisbach公式为例,其计算公式为:Hf=f*(L/D)*(V^2/2g),其中,Hf为管道阻力(Pa),f为阻力系数,L为管道长度(m),D 为管道直径(m),V为流速(m/s),g为重力加速度(m/s^2)。
2.修正阻力系数法:修正阻力系数法通常通过实验和计算得到,相对于经验公式法,其精度更高。
该方法将管道阻力计算分为局部阻力和整体阻力两部分。
局部阻力主要是指管道弯头、三通、放大收缩、扩大变径等构件引起的阻力,通常使用修正阻力系数进行计算;整体阻力主要是指管道直线段的阻力,通常使用经验公式法进行计算。
在计算管道阻力时,还需要考虑何种流体流动,是属于层流或者湍流。
层流流动是指流速低、流体粘性大、流线无交叉的流动状态;湍流流动是指流速高、流体粘性小、流线交叉的流动状态。
不同流动状态下,管道阻力计算公式也不同,一般通过雷诺数(Re)判断。
当Re<2000时,流动属于层流状态,可使用层流管道阻力计算公式;当2000<Re<4000时,流动处于过渡状态,可使用过渡区阻力计算公式;当Re>4000时,流动属于湍流状态,可使用湍流管道阻力计算公式。
综上所述,暖通系统管道阻力计算需要考虑管道的几何形状、内壁粗糙度、流体流动状态等因素,并结合经验公式法和修正阻力系数法进行计算。
管道流动阻力的计算
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,由于克服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。
(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,由于流动发生骤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。
因此,柏努利方程中项应为:说明:流动阻力可用不同的方法表示,——1kg质量流体流动时所损失的机械能,单位为J/kg;——1N重量流体流动时所损失的机械能,单位为m;——1体积流体流动时所损失的机械能,单位为Pa或。
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:[J/kg]或 [m][pa]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;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:将液体克服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:[J/kg] (a)或[m] (b)[pa][pa] (c其中,称为局部阻力系数,通常由实验测定。
下面列举几种常用的局部阻力系数的求法。
*突然扩大与突然缩小管路由于直径改变而突然扩大或缩小,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,局部阻力系数可根据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A1突然进入很小的截面A2,即A2 /A1约等于0。
根据突然扩大与突然缩小的局部阻力系数图的曲线(b),查出局部阻力系数=,这种损失常称为进口损失,相应的系数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A1突然进入很大的截面A2截面即,A1/A2约等于0 ,从突然扩大与突然缩小的局部阻力系数图中曲线(a)可以查出局部阻力系数=1,这种损失常称为出口损失,相应的阻力系数又称为出口阻力系数。
管道的沿程阻力系数
管道的沿程阻力系数一、引言管道的沿程阻力系数是描述流体在管道中传输过程中阻力大小的一个重要参数。
准确求解管道的沿程阻力系数对于尺寸设计和流体运行状态的分析具有重要意义。
本文将从理论和实践两个角度,全面深入地探讨管道的沿程阻力系数的计算方法和影响因素。
二、沿程阻力系数的定义与计算方法2.1 定义沿程阻力系数,通常用符号λ表示,是指在单位长度内,管道内流体流动时所受到的摩擦阻力与单位长度内动压力头之比。
2.2 计算方法根据经验公式和实验数据,常用的计算方法包括Darcy-Weisbach公式、Colebrook-White公式和离散元法等。
2.2.1 Darcy-Weisbach公式Darcy-Weisbach公式是根据实验数据拟合出来的经验公式,可用于计算非常规流体或复杂流动情况下的沿程阻力系数。
公式形式如下:f=2λD⋅v22g其中,f为Darcy摩阻系数,λ为沿程阻力系数,D为管道直径,v为流速,g为重力加速度。
2.2.2 Colebrook-White公式Colebrook-White公式是一种较为常用的计算沿程阻力系数的方法,适用于流速较高的情况。
公式形式如下:1√λ=−2⋅log(ϵ3.7D+2.51Re⋅√λ)其中,ε为绝对粗糙度,D为管道直径,Re为雷诺数。
2.2.3 离散元法离散元法是一种基于数值计算的方法,可以模拟管道内流体传输过程中的微观细节,得到更精确的沿程阻力系数。
该方法需要借助计算机进行模拟和计算,适用于复杂的流体运动情况。
三、沿程阻力系数的影响因素3.1 管道材质管道材质的不同导致其内表面的粗糙度不同,粗糙度对沿程阻力系数有重要影响。
光滑的内表面能减小摩擦阻力,从而减小沿程阻力系数。
3.2 管道直径管道直径的大小会影响雷诺数的大小,进而影响沿程阻力系数的计算。
较大直径的管道有较低的沿程阻力系数。
3.3 流体性质流体的黏度和密度也是影响沿程阻力系数的重要因素。
黏度越大,沿程阻力系数越大;密度越大,沿程阻力系数越小。
(完整版)管道阻力的基本计算方法
管道阻力计算空气在风管内的流动阻力有两种形式:一是由于空气本身的黏滞性以及空气与管壁间的摩擦所产生的阻力称为摩擦阻力;另一是空气流经管道中的管件时(如三通、弯头等),流速的大小和方向发生变化,由此产生的局部涡流所引起的阻力,称为局部阻力。
一、摩擦阻力根据流体力学原理,空气在管道内流动时,单位长度管道的摩擦阻力按下式计算:ρλ242v R R s m ⨯= (5—3) 式中 Rm ——单位长度摩擦阻力,Pa /m ;υ——风管内空气的平均流速,m /s ;ρ——空气的密度,kg /m 3;λ——摩擦阻力系数;Rs ——风管的水力半径,m 。
对圆形风管:4D R s =(5—4)式中 D ——风管直径,m 。
对矩形风管 )(2b a abR s += (5—5)式中 a ,b ——矩形风管的边长,m 。
因此,圆形风管的单位长度摩擦阻力ρλ22v D R m ⨯= (5—6) 摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管内壁的粗糙度有关。
计算摩擦阻力系数的公式很多,美国、日本、德国的一些暖通手册和我国通用通风管道计算表中所采用的公式如下:)Re 51.27.3lg(21λλ+-=D K (5—7)式中 K ——风管内壁粗糙度,mm ;Re ——雷诺数。
υvd=Re (5—8)式中 υ——风管内空气流速,m /s ;d ——风管内径,m ;ν——运动黏度,m 2/s 。
在实际应用中,为了避免烦琐的计算,可制成各种形式的计算表或线解图。
图5—2是计算圆形钢板风管的线解图。
它是在气体压力B =101.3kPa 、温度t=20℃、管壁粗糙度K =0.15mm 等条件下得出的。
经核算,按此图查得的Rm 值与《全国通用通风管道计算表》查得的λ/d 值算出的Rm 值基本一致,其误差已可满足工程设计的需要。
只要已知风量、管径、流速、单位摩擦阻力4个参数中的任意两个,即可利用该图求得其余两个参数,计算很方便。
图5—2 圆形钢板风管计算线解图[例] 有一个10m 长薄钢板风管,已知风量L =2400m 3/h ,流速υ=16m /s ,管壁粗糙度K =0.15mm ,求该风管直径d 及风管摩擦阻力R 。
管道阻力计算
(3)三通汇流要防止出现引射现象, 尽可能做到各分支管内流速相等. 分支管道中心线夹角要尽可能小, 一般要求不大于30°。
如图6-1-3。三通内流速不同的两股气流汇合时的碰撞,以及气流速度改变时形成涡流是造成局部阻力的原因。两股气流在汇合过程中的能量损失一般是不相同的,它们的局部阻力应分别计算。
令
则
(6-1-11)
Dv称为边长为a×b的矩形风管的流速当量直径。
(2)流量当量直径
设某一圆形风管中的空气流量与矩形风管的空气流量相等,并且单位长度摩擦阻力也相等,则该圆形风管的直径就称为此矩形风管的流量当量直径,以DL表示。根据推导,流量当量直径可近似按下式计算。
(6-1-2)
圆形风管单位长度的摩擦阻力(又称比摩阻)为:
(6-1-3)
以上各式中
λ——摩擦阻力系数;
v——风秘内空气的平均流速,m/s;
ρ——空气的密度,kg/m3;
(3)管壁粗糙度的修正
在通风空调工程中,常采用不同材料制作风管,各种材料的粗糙度K见表6-1-1。
当风管管壁的粗糙度K≠0.15mm时,可按下式修正。
Rm=KrRmo Pa/m (6-1-9)
Kr=(Kv)0.25 (6-1-10)
(6-1-4)
式中 K——风管内壁粗糙度,mm;
D——风管直径,mm。
进行通风管道的设计时,为了避免烦琐的计算,可根据公式(6-1-3)和(6-1-4)制成各种形式的计算表或线解图,供计算管道阻力时使用。只要已知流量、管径、流速、阻力四个参数中的任意两个,即可利用线解图求得其余的两个参数。线解图是按过渡区的λ值,在压力B0=101.3kPa、温度t0=20℃、宽气密度ρ0=1.204kg/m3、运动粘度v0=15.06×10-6m2/s、管壁粗糙度K=0.15mm、圆形风管等条件下得出的。当实际使用条件下上述条件不相符时,应进行修正。
(完整版)管道阻力的基本计算方法
管道阻力计算空气在风管内的流动阻力有两种形式:一是由于空气本身的黏滞性以及空气与管壁间的摩擦所产生的阻力称为摩擦阻力;另一是空气流经管道中的管件时(如三通、弯头等),流速的大小和方向发生变化,由此产生的局部涡流所引起的阻力,称为局部阻力。
一、摩擦阻力根据流体力学原理,空气在管道内流动时,单位长度管道的摩擦阻力按下式计算:ρλ242v R R s m ⨯= (5—3) 式中 Rm ——单位长度摩擦阻力,Pa /m ;υ——风管内空气的平均流速,m /s ;ρ——空气的密度,kg /m 3;λ——摩擦阻力系数;Rs ——风管的水力半径,m 。
对圆形风管:4D R s =(5—4)式中 D ——风管直径,m 。
对矩形风管 )(2b a abR s += (5—5)式中 a ,b ——矩形风管的边长,m 。
因此,圆形风管的单位长度摩擦阻力ρλ22v D R m ⨯= (5—6) 摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管内壁的粗糙度有关。
计算摩擦阻力系数的公式很多,美国、日本、德国的一些暖通手册和我国通用通风管道计算表中所采用的公式如下:)Re 51.27.3lg(21λλ+-=D K (5—7)式中 K ——风管内壁粗糙度,mm ;Re ——雷诺数。
υvd=Re (5—8)式中 υ——风管内空气流速,m /s ;d ——风管内径,m ;ν——运动黏度,m 2/s 。
在实际应用中,为了避免烦琐的计算,可制成各种形式的计算表或线解图。
图5—2是计算圆形钢板风管的线解图。
它是在气体压力B =101.3kPa 、温度t=20℃、管壁粗糙度K =0.15mm 等条件下得出的。
经核算,按此图查得的Rm 值与《全国通用通风管道计算表》查得的λ/d 值算出的Rm 值基本一致,其误差已可满足工程设计的需要。
只要已知风量、管径、流速、单位摩擦阻力4个参数中的任意两个,即可利用该图求得其余两个参数,计算很方便。
图5—2 圆形钢板风管计算线解图[例] 有一个10m 长薄钢板风管,已知风量L =2400m 3/h ,流速υ=16m /s ,管壁粗糙度K =0.15mm ,求该风管直径d 及风管摩擦阻力R 。
管道阻力、流速、流量介绍
04 华气厚普
经济流速
Economic velocity
目前LNG管路输送经济流速还没有严 格的计算公式,流速的选取只能参照
经验值,泵前1m/s,泵后3m/s
LNG船用成套设备研究所
感谢各位聆听
Thanks for Listening
华气厚普
LNG船用成套设备研究所
局部阻力损失与动压头成正比,与局部阻力系数有关。局
部阻力系数一般由实验测得。
LNG船用成套设备研究所
02 华气厚普
局部阻力损失
Part resistance loss
常见的局部阻力系数的求法
突然扩大:
1
A1 A2
2
对于管道出口
0.7 1
并联管路
并联管路:两根或两根以上的管道进口与进口、出口与出口相接构成
Q1, d1, l1
a Q
Q2 , d2 , l2
b
Q3, d3, l3
特点:
(1)总流量等于各支路流量之和 Q Q1 Q2 Q3
(2)各支路压强差相等,各支路总阻力相等
h ab
h1
h2
h3
LNG船用成套设备研究所
华气厚普
流体管路
讲解人:唐 红
LNG船用成套设备研究所
华气厚普
内容
01 摩擦阻力损失 friction resistance loss
02
局部阻力损失
part resistance loss
03
管路计算
Pipeline calculation
04
经济流速
economic velocity
管道阻力计算
管道阻力的计算公式为:r =(λ/ D)*(ν^ 2 *γ/ 2G)。
ν-速度(M / s); λ-电阻系数;γ-密度(kg / m3); D-管道直径(米);P-压力(kgf / m2); R-沿途的摩擦阻力(kgf / m2);L-管道长度(米);G-重力加速度= 9.8。
压力可以按以下方式转换为PA:1 pa = 1 / 9.81(kgf / m2)。
管道中的流体阻力管道中流体的流动阻力可分为摩擦阻力和局部阻力。
摩擦阻力是指当流体流过一定直径的直管时,由流体内部摩擦引起的阻力,也称为摩擦阻力,以HF表示。
局部阻力主要是由流经管件,阀门的流体以及管道横截面的突然膨胀或减小引起的,也称为主体阻力,由HJ表示。
管道中流体的总阻力为∑H = HF + HJ。
开发资料:流体阻力的类型如下:由于空气的粘性作用,物体表面会产生与物体表面相切的摩擦。
所有摩擦力的合力称为摩擦阻力。
耐压降性称为由垂直于物体表面的气压引起的耐压差性。
在不考虑粘度和不存在尾流的情况下,亚音速流中物体的抗压降特性为零(请参见提升线理论)。
在实际流体中,不仅会产生摩擦阻力,而且表面上的压力分布也会与理想流体中的压力分布不同,并且会产生压差阻力。
对于具有良好流线形形状的物体,由于没有边界层分离(请参见边界层)的情况,由粘度引起的压降阻力远小于由摩擦引起的压降阻力。
对于非流线型物体,边界层的分离将导致很大的压降阻力,这成为总阻力的主要部分。
当机翼或其他物体产生升力时,沿着流动方向在物体后面会形成尾流涡流。
与尾涡相关的电阻称为感应电阻,其值与升力的平方大致成比例。
在跨音速流(见跨音速流)或超音速流(见超音速流)中,会产生冲击波,冲击波后会产生机械能的损失,所产生的阻力称为波阻,这是波的另一种形式。
抵抗性。
处于加速运动中的物体将带动周围的流体一起加速,从而导致一部分附加阻力,这通常由虚拟附着质量与物体加速度的乘积表示。
船舶在水上航行时会产生水波,与之相关的阻力称为造波阻力。
压缩空气系统管道阻力计算
压缩空气系统管道阻力计算压缩空气系统是工业中常见的能源传输系统,用于将空气压缩后输送到各个工作站点。
管道阻力是指管道中由于摩擦力和弯曲造成的能量损失,影响着系统的压力和流量。
如何准确计算压缩空气系统管道的阻力是系统设计和优化的重要问题。
压缩空气管道的阻力主要由管道摩擦阻力和弯曲阻力组成。
管道摩擦阻力是指由于流体与管壁之间的摩擦力而导致的能量损失。
摩擦阻力与管道长度、管道内径和流体速度有关。
根据Darcy-Weisbach公式,可以计算出管道摩擦阻力的大小:ΔP=f*(L/D)*(ρv^2/2)其中,ΔP是单位长度管道上的压力损失,f是摩擦系数,L是管道长度,D是管道内径,ρ是空气密度,v是空气流速。
摩擦系数是一个与管道粗糙度、流体性质和流动状态有关的参数。
一般情况下,可以通过经验公式或实验来估算。
弯曲阻力是指由于管道弯曲而引起的能量损失。
当气体通过弯曲管道时,由于气体在弯曲处的流动变化,会引起阻力。
弯曲阻力与管道的弯曲半径、管道内径和流体速度有关。
实际情况中,通过公式或实验可以计算弯曲阻力。
除了这些基本的阻力,还需考虑一些特殊情况。
例如管道的分支和合流处,由于流体的变化也会引起附加的阻力。
在实际应用中,通常通过计算管道系统中各个部分的阻力,累加得到整个系统的总阻力。
可以使用软件或者手算来计算。
对于复杂的系统,还需考虑其他影响因素,如管道的布局和分支、管道上安装的设备等。
在设计和优化压缩空气系统时,准确计算管道阻力是至关重要的。
通过合理设计和优化,可以降低能源消耗,提高系统的效率和稳定性,从而提高整个工业生产流程的效益。
总之,压缩空气系统管道阻力的计算涉及多个因素,如管道的摩擦阻力、弯曲阻力以及分支和合流处的附加阻力等。
通过合理的计算和优化设计,可以降低能源消耗,提高系统效率和稳定性,进一步提升工业生产的效益。
(完整版)管道阻力的基本计算方法
管道阻力计算空气在风管内的流动阻力有两种形式:一是由于空气本身的黏滞性以及空气与管壁间的摩擦所产生的阻力称为摩擦阻力;另一是空气流经管道中的管件时(如三通、弯头等),流速的大小和方向发生变化,由此产生的局部涡流所引起的阻力,称为局部阻力。
一、摩擦阻力根据流体力学原理,空气在管道内流动时,单位长度管道的摩擦阻力按下式计算:242v R R s m(5—3) 式中Rm ——单位长度摩擦阻力,Pa /m ;υ——风管内空气的平均流速,m /s ;ρ——空气的密度,kg /m 3;λ——摩擦阻力系数;Rs ——风管的水力半径,m 。
对圆形风管:4D R s(5—4)式中D ——风管直径,m 。
对矩形风管)(2b a ab R s(5—5)式中a ,b ——矩形风管的边长,m 。
因此,圆形风管的单位长度摩擦阻力22v D R m (5—6)摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管内壁的粗糙度有关。
计算摩擦阻力系数的公式很多,美国、日本、德国的一些暖通手册和我国通用通风管道计算表中所采用的公式如下:)Re 51.27.3lg(21D K (5—7)式中K ——风管内壁粗糙度,mm ;Re ——雷诺数。
vd Re(5—8) 式中υ——风管内空气流速,m /s ;d ——风管内径,m ;ν——运动黏度,m 2/s 。
在实际应用中,为了避免烦琐的计算,可制成各种形式的计算表或线解图。
图5—2是计算圆形钢板风管的线解图。
它是在气体压力B =101.3kPa 、温度t=20℃、管壁粗糙度K =0.15mm 等条件下得出的。
经核算,按此图查得的Rm 值与《全国通用通风管道计算表》查得的λ/d 值算出的Rm 值基本一致,其误差已可满足工程设计的需要。
只要已知风量、管径、流速、单位摩擦阻力4个参数中的任意两个,即可利用该图求得其余两个参数,计算很方便。
(完整版)管道阻力的基本计算方法.doc
管道阻力计算空气在风管内的流动阻力有两种形式:一是由于空气本身的黏滞性以及空气与管壁间的摩擦所产生的阻力称为摩擦阻力;另一是空气流经管道中的管件时 (如三通、弯头等 ),流速的大小和方向发生变化,由此产生的局部涡流所引起的阻力,称为局部阻力。
一、摩擦阻力根据流体力学原理,空气在管道内流动时,单位长度管道的摩擦阻力按下式计算:v2R m4R s 2 (5— 3)式中Rm——单位长度摩擦阻力,Pa/m;υ——风管内空气的平均流速,m/ s;ρ——空气的密度,kg/ m3;λ——摩擦阻力系数;Rs——风管的水力半径,m。
对圆形风管:R s D4 (5— 4)式中D——风管直径, m。
对矩形风管R sab2(a b) (5— 5)式中a, b——矩形风管的边长, m。
因此,圆形风管的单位长度摩擦阻力R mv2D 2 (5— 6)摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管内壁的粗糙度有关。
计算摩擦阻力系数的公式很多,美国、日本、德国的一些暖通手册和我国通用通风管道计算表中所采用的公式如下:1 2 lg( K 2.51 )3.7D Re (5— 7)式中K ——风管内壁粗糙度,mm;Re——雷诺数。
Re vd(5—8)式中υ——风管内空气流速,m/ s;d——风管内径,m;ν——运动黏度,m2/ s。
在实际应用中,为了避免烦琐的计算,可制成各种形式的计算表或线解图。
图5— 2 是计算圆形钢板风管的线解图。
它是在气体压力B=101. 3kPa、温度 t=20 ℃、管壁粗糙度K = 0.15mm 等条件下得出的。
经核算,按此图查得的Rm 值与《全国通用通风管道计算表》查得的λ/ d 值算出的Rm 值基本一致,其误差已可满足工程设计的需要。
只要已知风量、管径、流速、单位摩擦阻力 4 个参数中的任意两个,即可利用该图求得其余两个参数,计算很方便。
图 5— 2 圆形钢板风管计算线解图[例 ]有一个10m长薄钢板风管,已知风量L = 2400m3/ h,流速υ= 16m/ s,管壁粗糙度 K = 0. 15mm,求该风管直径 d 及风管摩擦阻力R。
管道阻力计算
第三节 管道阻力空气在风管内的流动阻力有两种形式:一是由于空气本身的黏滞性以及空气与管壁间的摩擦所产生的阻力称为摩擦阻力;另一是空气流经管道中的管件时(如三通、弯头等),流速的大小和方向发生变化,由此产生的局部涡流所引起的阻力,称为局部阻力。
一、摩擦阻力根据流体力学原理,空气在管道内流动时,单位长度管道的摩擦阻力按下式计算:ρλ242v R R s m ⨯= (5—3) 式中 Rm ——单位长度摩擦阻力,Pa /m ;υ——风管内空气的平均流速,m /s ;ρ——空气的密度,kg /m 3;λ——摩擦阻力系数;Rs ——风管的水力半径,m 。
对圆形风管:4D R s =(5—4)式中 D ——风管直径,m 。
对矩形风管 )(2b a abR s += (5—5)式中 a ,b ——矩形风管的边长,m 。
因此,圆形风管的单位长度摩擦阻力ρλ22v D R m ⨯= (5—6) 摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管内壁的粗糙度有关。
计算摩擦阻力系数的公式很多,美国、日本、德国的一些暖通手册和我国通用通风管道计算表中所采用的公式如下:)Re 51.27.3lg(21λλ+-=D K (5—7)式中 K ——风管内壁粗糙度,mm ;Re ——雷诺数。
υvd=Re (5—8)式中 υ——风管内空气流速,m /s ;d ——风管内径,m ;ν——运动黏度,m 2/s 。
在实际应用中,为了避免烦琐的计算,可制成各种形式的计算表或线解图。
图5—2是计算圆形钢板风管的线解图。
它是在气体压力B =101.3kPa 、温度t=20℃、管壁粗糙度K=0.15mm 等条件下得出的。
经核算,按此图查得的Rm 值与《全国通用通风管道计算表》查得的λ/d 值算出的Rm 值基本一致,其误差已可满足工程设计的需要。
只要已知风量、管径、流速、单位摩擦阻力4个参数中的任意两个,即可利用该图求得其余两个参数,计算很方便。
图5—2 圆形钢板风管计算线解图[例] 有一个10m 长薄钢板风管,已知风量L =2400m 3/h ,流速υ=16m /s ,管壁粗糙度K =0.15mm ,求该风管直径d 及风管摩擦阻力R 。
管路阻力曲线
管路阻力曲线管路阻力曲线是表示管道阻力与流量的关系的曲线。
当水流通过管道时,由于管道的摩擦和阻力的作用,会损失一部分能量。
这种能量损失与流速、管道长度、管道直径、流体性质等多种因素有关。
管路阻力曲线可以用来表示这种能量损失的变化情况,帮助工程师和设计师更好地了解和预测管道系统的性能。
在管路阻力曲线中,横坐标表示流量,纵坐标表示阻力。
随着流量的增加,阻力通常也会增加。
但在某些情况下,当流量达到一定值时,阻力的增加会逐渐减缓,这是因为管道中的流速达到极限,流体开始出现湍流状态。
此外,管路阻力曲线还可以反映管道系统的效率和能耗。
在理想情况下,管路阻力曲线是一条向下凸出的曲线,表示随着流量的增加,阻力逐渐增加,但增加的速率逐渐减小。
这种曲线的管道系统效率较高,能耗也相对较低。
如果管路阻力曲线向上凸出,则表示随着流量的增加,阻力增加的速率也在增加,这可能会导致管道系统效率降低,能耗增加。
在设计和优化管道系统时,需要仔细考虑管路阻力曲线的影响。
通过选择合适的管道材料、直径和长度,以及优化流体输送方式,可以降低管道系统的阻力,提高输送效率,降低能耗。
此外,通过实验和计算流体动力学模拟等方法,可以预测和优化管道系统的性能,为实际应用提供重要的参考依据。
除了管路阻力曲线,还有其他的因素也会影响管道系统的性能。
例如,流体在管道中的流动状态也会影响阻力的大小。
在层流状态下,流体的流动比较稳定,阻力相对较小;而在湍流状态下,流体的流动比较紊乱,阻力会明显增加。
因此,了解和控制流体在管道中的流动状态也是优化管道系统的重要手段。
另外,管道系统的设计也需要考虑到实际的工况和使用环境。
例如,对于需要承受高温和高压的管道系统,需要选择耐高温和高压的材料,并采取相应的安全措施。
对于需要输送腐蚀性流体的管道系统,需要选择耐腐蚀的材料,并采取相应的防腐措施。
总之,管路阻力曲线是管道系统设计和优化中的重要工具。
通过了解和掌握管路阻力曲线的特点和应用,可以帮助工程师和设计师更好地设计和优化管道系统,提高输送效率,降低能耗和成本。
fluent管路阻力系数
fluent管路阻力系数管路阻力系数是指流体在管道中流动时所受到的阻力大小,它是衡量管道流动特性的重要参数。
在工程实践中,准确地计算管路阻力系数对于设计和优化管道系统具有重要意义。
本文将详细介绍管路阻力系数的定义、计算方法以及影响因素,并探讨一些常见的管路阻力系数计算模型。
首先,我们来定义管路阻力系数。
管路阻力系数通常用K表示,它是流体在单位长度管道中所受到的阻力与流体动能的比值。
根据流体力学原理,管路阻力系数可以通过以下公式计算:K = (ΔP / L) / (0.5 * ρ* V^2)其中,ΔP是管道两端的压力差,L是管道长度,ρ是流体的密度,V是流体的平均流速。
这个公式表明,管路阻力系数与压力差、管道长度、流体密度和流速等因素有关。
在实际工程中,计算管路阻力系数的方法有很多种。
其中,最常用的方法是使用经验公式或实验数据进行估算。
下面介绍几种常见的管路阻力系数计算模型。
1. Darcy-Weisbach公式:这是最常用的管路阻力系数计算模型之一。
它基于实验数据,通过引入摩擦因子f来描述管道内壁面的摩擦阻力。
Darcy-Weisbach 公式可以表示为:ΔP = f * (L / D) * (ρ* V^2 / 2)其中,ΔP是管道两端的压力差,L是管道长度,D是管道直径,ρ是流体的密度,V是流体的平均流速。
摩擦因子f可以通过Colebrook公式或其他经验公式进行估算。
2. Hazen-Williams公式:这是一种简化的管路阻力系数计算模型,适用于水流在管道中的情况。
Hazen-Williams公式可以表示为:ΔP = 10.67 * C * (L / D)^1.852 * Q^1.852 / C^1.852其中,ΔP是管道两端的压力差,L是管道长度,D是管道直径,Q是流体的流量,C是Hazen-Williams系数,它是一个与管道材料和粗糙度有关的常数。
3. Manning公式:这是一种用于计算开放渠道流动阻力的模型,适用于河流、沟渠等开放水流的情况。
100m管长的阻力降
100m管长的阻力降阻力是指液体或气体通过管道时所受到的阻碍。
当液体或气体通过管道流动时,会受到管道摩擦力的影响,从而产生阻力。
阻力的大小受到管道的直径、液体或气体的流速、管道的粗糙度和管道长度等因素的影响。
在给定管长为100m的情况下,要计算管道的阻力降需要进一步具体确定流体的性质和管道的尺寸。
对于液体流动而言,阻力的计算一般采用达西公式(Darcy-Weisbach equation)如下:∆P = λ * (L/D) * (ρ * V^2 / 2)其中,∆P为单位长度管道的阻力降,λ为摩擦系数,L为管道长度,D为管道直径,ρ为流体的密度,V为流体的速度。
具体计算时,需要知道流体的密度ρ和速度V,以及管道的直径D和粗糙度,然后选择相应的摩擦系数λ。
根据以上参数进行计算即可得到管道的阻力降。
对于气体流动而言,阻力的计算一般采用柯西公式(Colebrook-White equation)如下:1 / √(f) = -2 * log((ε/D)/3.7 + 2.51 / (Re * √(f)))其中,f为摩擦系数,ε为管道壁面粗糙度,D为管道直径,Re为雷诺数。
气体的阻力计算相对复杂,需要通过迭代计算的方式逐步确定摩擦系数f。
具体步骤是根据已知的流体速度V、管道直径D 和管道粗糙度ε估计雷诺数Re,然后通过迭代计算得出摩擦系数f,最后再根据已知的管道长度L、流体密度ρ和速度V 计算阻力降。
需要注意的是,以上公式仅为理论模型,实际工程中还需要考虑其他因素的影响,比如管道弯曲、局部阻力等。
实际计算时还可能需要使用不同的修正因子或修正公式来更准确地估计阻力减小。
因此,在实际工程中,可能需要结合实验数据或经验公式进行精确计算。
入口管阻力系数
入口管阻力系数一、什么是入口管阻力系数?入口管阻力系数是指液体或气体在通过管道入口时,由于管道几何形状、流动速度等因素造成的阻力大小。
它是衡量管道进口处流体阻力大小的一个参数。
二、入口管阻力系数的计算公式入口管阻力系数的计算公式为:K=Δp/ρv²/2其中,K为入口管阻力系数,Δp为进出口压差,ρ为流体密度,v为平均流速。
三、影响入口管阻力系数的因素1. 管道几何形状:不同形状的管道对流体的阻力不同。
一般来说,圆形截面的管道比方形截面的管道具有更小的阻力。
2. 流动速度:当流体速度较小时,粘性作用占主导地位;当流速较大时,则惯性作用占主导地位。
因此,在不同流速下,入口管阻力系数也会有所不同。
3. 管道内壁光滑程度:内壁越光滑,则摩擦损失越小,进而导致入口管阻力系数越小。
4. 流体性质:流体的黏度、密度等物理性质也会影响入口管阻力系数。
四、如何降低入口管阻力系数?1. 优化管道几何形状:通过改变管道的截面形状,可以使得流体在进出口处的阻力降低。
2. 提高流速:当流速较小时,粘性作用占主导地位,因此可以通过提高流速来减少粘性阻力。
3. 提高管道内壁光滑程度:通过采用光滑的材料或表面涂层等方式,可以使得管道内壁光滑程度提高,从而减少摩擦损失。
4. 选择合适的流体:在一定条件下,选择黏度小、密度小的流体可以降低入口管阻力系数。
五、入口管阻力系数在工程中的应用入口管阻力系数是工程设计中一个重要的参数。
它能够反映出进出口处对整个系统产生的影响,因此在液压系统、空气动力学等领域都有广泛应用。
在实际应用中,需要根据具体情况进行计算和优化设计。
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一、实验目的与要求
,管路摩擦系数λ及管件、阀门的局部阻力系数ζ
1. 学习管路阻力损失h
f
的测定方法,并通过实验了解它们的变化规律,巩固对流体阻力基本理论的认识;
2. 测定直管摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系,验证在一般湍流区内λ与Re 的关系曲线。
3. 测定管件、阀门的局部阻力系数ζ。
4. 学会倒U形压差计和涡轮流量计的使用方法。
5. 识辨组成管路的各种管件、阀门,了解其作用。
二、仪器设备
实验装置LB201D如图1所示
1- 离心泵;2-进口压力变送器;3-铂热电阻(测量水温);4-出口压力变送器;5-电器仪表控制箱;6-均压环;7-粗糙管;8-光滑管(离心泵实验中充当离心泵管路);9-局部阻力管;10-管路选择球阀;11-涡轮流量计;12-局部阻力管上的闸阀;13-电动调节阀;14-差压变送器;15-水箱
图1 管路阻力实验装置流程示意图
三、实验原理
1.直管阻力摩擦系数λ与R e的测定
流体在水平等径直管中稳定流动时,阻力损失为:
2
12
2
f
f p p p l u h d λρ
ρ
∆-=
=
= 即,2
222f f
dh d p lu lu λρ∆=
=
湍流时,Re du ρ
μ=
其中测定流体温度可查表得到ρ、μ;ΔP 可从实验结果得出;l 、d 为装置
参数;u 可通过测定流体流量,结合2
900V
u d π=得到。
2. 局部阻力系数ξ的测定
阻力系数法:流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数,局部阻力的这种计算方法,称为阻力系数法。
即:
hf ’=ρ
'
f p ∆=22
u ξ
故 ζ=
2
'
2u
P ρ∆ 其中ΔP ’f 由实验结果得出;ρ、μ与u 与计算直管时相同。
四、实验步骤
1泵启动:把光滑管的三个开关打开,打开总电源和仪表开关,启动水泵。
2 流量调节:调节左边装置到100%,调节右边装置的流量让流量从1到5m ³/H 范围内变化,每次实验变化0.5m ³/h 。
每次改变流量,待流动到达稳定后,记下对应的数据。
然后再换成粗糙管和局部阻力管,重复上述步骤。
换管时,注意先把管开了再关掉原来的管。
3实验结束:关闭出口阀,关闭水泵和仪表电源,清理装置。
4计算:装置确定时,根据∆p 和u 的实验测定值,可计算入和,在等温条件下,雷诺数Re=du ρ/μ=Au ,其中A 为常数,因此只要调节管路流量,即可得到一系列入~Re 曲线。
同理,可画出~Re 曲线。
五、数据与处理
表1 管路阻力实验原始数据及其处理
直管基本参数:光滑管径20.0mm 光滑管长度 100cm 光滑管材质不锈钢管
粗糙管径 21.0mm 粗糙管长度100cm 粗糙管材质镀锌铁管
局部阻力(闸阀)管径20.0mm 开度全开
计算举例
取实验温度为35.7℃,近似与35℃
则在这个温度下,水的密度为(995.7+992.2)/2=994.0kg/m 3 水的粘度为(80.12+65.32)/2=72.72510-⨯Pa s ⋅
光滑管实验中 hf=
ρ
f
p ∆=
kg/m 0.994100025.03
Pa
⨯=0.25J/kg 2900V u d π==2302.0900/00.1m h
m ⨯π=0.88m/s
2222f f dh d p lu lu λρ∆===s
m m m kg Pa
m /88.01/0.994100025.002.022
3⨯⨯⨯⨯⨯=0.01299 Re=μρ
du =s
Pa m kg s m m ⋅⨯⨯⨯-5
3
1072.72/0.994/88.002.0=24057.21 粗糙管实验中
粗糙管、局部阻力管实验中水的温度与直管实验中相似,所以水的密度与粘度与直管时的一样。
hf=
ρ
f
p ∆=
kg/m 0.994100061.03
Pa
⨯=0.61J/kg 2900V u d π==2
3021.0900/00.1m
h
m ⨯π=0.80 m/s 2
2
22f f
dh d p lu lu λρ∆=
=
=
s
m m m kg Pa
m /80.01/0.994100061.0021.022
3⨯⨯⨯⨯⨯=0.04027 Re=μρ
du =s
Pa m kg s m m ⋅⨯⨯⨯-5
3
1072.72/0.994/80.0021.0=22963.70 局部阻力管中, 2900V u d π==2302.0900/00.1m h
m ⨯π=0.88m/s
hf ’=ρ'f p ∆=ρP P ∆-∆'=
kg/m 0.9941000)25.043.0(3
Pa ⨯-=0.18 J/kg ζ=
2'2u P ρ∆=2)'(2u P P ρ∆-∆=2
23/88.0/9941000)25.043.0(2s m m kg Pa ⨯⨯-⨯=0.4677 Re=μρ
du =s
Pa m kg s m m ⋅⨯⨯⨯-5
3
1072.72/0.994/88.002.0=24057.21
六、结果与讨论
1.粗糙管的λ~Re曲线如图2所示:
图2 粗糙管λ~Re曲线
对照食品工程原理有关曲线图,该管的相对粗糙度为0.008,则绝对粗糙度为0.008 20mm=0.16mm
根据图2可知,在一定范围内,随着Re的增大,λ也跟着增大。
而实际的λ~Re应是呈下降趋势,且第一个数据偏离直线较远,因此本实验存在较大的误差,可能的原因有:(1)还没有等仪器稳定工作就读数,导致实验误差。
(2)实验装置本身存在问题,在测定时,其仪器上读数呈现不稳定状态,会忽高忽低。
左(3)仪器工作时温度不断变化,导致实验误差。
(4)实验仪器出现故障。
2.对光滑管实验结果使用布拉修斯方程λ=计算结果如下表:
根据表2光滑管的布拉修斯方程结果可知,随着Re 的增大,λ的误差逐渐减小,幅度为19.39%—48.86%。
λ的误差较大,说明实验数据可信度不高。
造成误差的原因可能有:(1)前几个数据因为流体不稳定,而导致有较大的误差。
(2)仪器工作时温度不断变化,导致实验误差。
(3)实验仪器出现故障。
3局部阻力管的ξ~Re 曲线如图3所示:
图3 局部阻力管的ξ~Re 曲线
ξ平均值:(0.2275+0.1927+0.2019+0.2034+0.2149+0.2200+0.2388+0.2379)
8 =0.2171(去掉第一个数据,因为误差太大)
根据图3的ξ~Re 曲线可知,在一定范围内,随着Re 的增大,ξ有轻微上升的趋势。
而实际的ξ~Re 曲线应是一条水平线,且前2个数据与直线偏离较远,说明本实验存在较大的误差。
可能的原因有:(1)前2个数据因为仪器中流体太不稳定,导致实验误差。
(2)实验装置本身存在问题,在测定时,其仪器上读数呈现不稳定状态,会忽高忽低。
(3)仪器工作时温度不断变化,导致实验误差。
(4)实验仪器出现故障。
ξ的平均值为0.2171与实际闸阀全开的系数0.17相差较远,不能从ξ的平均值从而得出闸阀的开度,说明本次的实验数据并不可靠,可信度低。
七、思考题
1.在对装置做排气时,是否一定要关闭流程尾部的出口阀?为什么?
答:应该关闭。
应为这样可以把管道中的气泡全部排出。
2.如何检测管路中的空气已经被排除干净?
答:在流动测定中气体在管路中,对流动的压力测量产生偏差,在实验中一定要排出气体,让流体在管路中流动,这样流体的流动测定才能准确。
当流出的液体无气泡是就可以证明空气已经排干净了。
3.以水做介质所测得的λ~Re关系能否适用于其他流体?如何应用?
答:可以用于牛顿流体的类比,牛顿流体的本构关系一致。
应该是类似平行的曲线,但雷诺数本身并不是十分准确,建议取中间段曲线,不要用两边端数据。
雷诺数本身只与速度,粘度和管径一次相关,不同流体的粘度可以查表。
4.在不同设备上(包括不同管径),不同水温下测定的λ~Re数据能否关联在同一条曲线上?
答: 一次改变一个变量,是可以关联出曲线的,一次改变多个变量时不可以的。
另外,不要奢望可以做出一个多项式之类的好的曲线,这是不可2.一次改变一个变量,是可以关联出曲线的,一次改变多个变量时不可以的。
5.如果测哑口、孔边缘有毛刺或安装不垂直,对静压的测量有何影响?
答:没有影响.静压是流体内部分子运动造成的.表现的形式是流体的位能.是上液面和下液面的垂直高度差.只要静压一定.高度差就一定.如果用弹簧压力表测量压力是一样的.所以没有影响.
6.将实验曲线与教材上相应曲线比较。
分析其误差及误差产生的原因。
答:λ-Re曲线图可知,在一定的范围内,随着Re的增大, 摩擦系数λ随之减小,当Re在28000左右时,λ变成平缓下降;ζ-Re曲线图可知,随着Re的增大,阻力系数ζ先减少,后稍有上升,再平缓下降。
两者可能是由于压力没有平衡好导致读数产生误差,从而引起实验误差。