阻力损失的计算方法
瓦斯管路阻力损失计算公式推导(一)
瓦斯管道阻力损失计算公式推导（一）一、 管道摩擦阻力的基本方程1．一般方程H=λd L γgV 22（1）式中：H ――管道压力损失，mmH 2O ； λ――管道的摩阻系数，无因次； Ｌ――管道长度，ｍ； d ――管道内径，m ； γ――瓦斯容重，kg/m ３； g ――重力加速度，m/s 2； Ｖ――管道内的瓦斯流速，m/s 。
以V=24d Qπ代入(1)式得：H=λd L γ422216dg Q π= 0.08263λ52d LQ γ (2) 式中：Ｑ――管道内瓦斯流量，m 3/s 。
将流量Q 的单位换算成m 3/h ，管道内径d 的单位换算成cm ，则： H ＝ 64λ52d LQ γ (3)(3)式即为《煤矿抽放瓦斯》209页给出的摩擦阻力计算公式，但该书中对流量Ｑ和管径d 给出的单位是错的，应分别为m 3/h 和cm 。
2．低压管道摩擦阻力的基本方程因Q=Q 00PT TP ，γ=γ0TP PT 00，代入（3）式得： Ｈ＝ 64λ520d LQ γ0PT TP (4) 式中：H ――管道压力损失，mmH 2O ； λ――管道摩阻系数，无因次； Ｌ――管道长度，ｍ；Q 0――标准状态下内的瓦斯流量，Nm 3/h ；d ――管道内径，cm ；γ0――标准状态下的瓦斯容重，kg/Nm ３； P 0――标准状态下的大气绝对压力，Pa ； P ――管道内的瓦斯绝对压力，Pa ；Ｔ――管道内的瓦斯绝对温度（Ｔ＝273＋t ），ºＫ； Ｔ０――标准状态下的瓦斯绝对温度（Ｔ０＝273），ºＫ； t ――管道内瓦斯的温度，℃。
因低压管道（相对压力≤0.005MPa ）的绝对压力P 与标准大气压力P 0的差值较小，为了简化计算，可以忽略压力的影响，将（4）式简化成下式：Ｈ＝ 64λγ52d LQ 0T T(5) 因瓦斯的相对比重Ｓ＝空γγ，则γ0＝Ｓγ空0，代入（5）式得：Ｈ＝ 83λＳ52d LQ 00PT TP (6) 式中：Ｓ――瓦斯的相对比重（空气＝１）；γ空0――空气的比重(γ空0＝1.293)，kg/Nm ３。
流体流动阻力损失
1.013 + 0.45 × 10 = 1.46 × 10 N / m ℘B = ℘2 =（ ）
5 5 2
阀半开时，在A-B面列机械能衡算式：
1 1
le1 u2 le2 u2 hf = hf 1− A + hfAB + hfB2 = λ + hfAB + λ d 2 d 2 p p u减小，hfAB增大 q ↓ pa pa 1 V1 k 2 gz1 + = + hf ρ ρ 2 k A 3 k B 2 总hf不变
A B 1 2 3
阻力控制问题(瓶颈问题)
已知∑hf、L、d，求u或qv
l u hf = λ d 2
试差法：
2
设λ →u →Re →查的λ1→ λ1 ≈λ，u为所求， 否则重设λ。 若可判断λ或已知λ ，则可直接计算
3 900 kg / m 例题：密度为 ，黏度为 30mPa.s 的液体自 敞口容器A流向敞口容器B中，两容器液面视为不变。 管路中有一阀门，阀前管长50m，阀后管长20m ， （均包括局部阻力的当量长度）。当阀门全关时，阀 前、后压力表读数分别为 0.09MPa 和 0.045MPa 。 现将阀门半开，阀门阻力的当量长度为30m。管子内 径40mm。
℘A ℘B = + hfA− B ρ ρ
设为层流， hfAB
1.91 - 1.46 ） × 10 5 32 × 30 × 0.001 × u × 100 （ = 2 900 900 × （ 0.04 ）
32µu ∑ l = ρd 2
液体流动时压降计算
液体流动时压降计算（阻力损失计算）
液体流动时压降计算（阻力损失计算）：
1、牛顿流体和非牛顿流体：温度和压力一定时，牛顿流体的粘度μ为常数，
和流速无关；在非牛顿流体中，粘度μ不是常数，它不仅随温度和压力变化，而且随流速而变。
2、雷诺数：Re=ρDv/μ
式中D(m)为管直径，v(m/s)为平均流速，
ρ（kg/m3）为流体密度，μ（Pa.s）为动力粘度
牛顿流体：
Re<2100为层流
Re>2100为紊流
3、牛顿流体压降计算
层流：ΔP=8μvL/R2
紊流：ΔP=λ（L/D）（ρv2/2）（1）
式中：L：管长，R为管径，λ为阻力系数，对牛顿流体（λ=0.3116/Re0.25）
4、粘性液体流经各种管路附件所产生的压降，可以利用下面给出的相当于
直管的当量长度和上面已确定的直管流动压降（1）来计算。
对于粘度较高的粘性流体（Re>1000）应将表中给出的当量长度值增加，这可通过将表中所给的L/D乘以Re/1000来进行修正。
管道阻力损失计算公式
管道阻力损失计算公式
管道阻力损失是流体在管道中经历的机械能损失，由其内的摩擦力，压力损失和间断损失组成。
管道阻力损失的计算公式是：
ΔP = L × 0.109 × (V²/ D4) × (f / 2g)
ΔP：管道阻力损失，单位是KPa；
L：管道总长度，单位是m；
V：流体流速，单位是m/s；
D：管道内径，单位是m；
f：管道内摩擦系数；
2g：重力加速度，一般把2g定为9.8。
管道阻力损失计算公式可以帮助我们计算管道中流体的机械能损失，从而更好地控制管道的设计和运行。
管道阻力损失的计算公式可以用于计算水管、汽油管、空气管、蒸汽管等各种流体的阻力损失。
例如，可以用来计算水管中水流的阻力损失，计算公式如下：
ΔP = L × 0.109 × (V²/ D4) × (0.02 / 2g)
ΔP：管道阻力损失，单位是KPa；
L：管道总长度，单位是m；
V：水流流速，单位是m/s；
D：管道内径，单位是m；
0.02：水流的摩擦系数；
2g：重力加速度，一般把2g定为9.8。
通过计算管道的阻力损失，我们可以更好地控制管道的运行，从而更有效地利用管道的资源。
管道阻力损失的计算公式实际上是一种能量守恒定律，它也可以用于分析水力学系统中流体的流动特性，从而发现和解决流体流动中的问题。
总之，管道阻力损失计算公式是一个非常有用的工具，可以帮助我们计算管道中流体的机械能损失，更好地控制管道的设计和运行。
管道压力损失计算
管道压力损失计算(总1页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除管道压力损失计算管道总阻力损失hw=∑hf＋∑hj，hw—管道的总阻力损失（Pa）；∑hf—管路中各管段的沿程阻力损失之和（Pa）；∑hj—管路中各处局部阻力损失之和（Pa）。
hf=RL、hf—管段的沿程损失（Pa）；R—每米管长的沿程阻力损失，又称比摩阻（Pa／m）；L—管段长度（m），R的值可在水力计算表中查得。
也可以用下式计算，hf=[λ×（L／d）×γ ×(v^2)]÷(2×g)，L—管段长度（m）；d—管径（m）；λ—沿程阻力因数；γ—介质重度（N／m2）；v—断面平均流速（m／s）；g—重力加速度（m／s2）。
管段中各处局部阻力损失hj=[ζ×γ ×(v^2)]÷(2×g)，hj—管段中各处局部阻力损失（Pa）；ζ—管段中各管件的局部阻力因数，可在管件的局部阻力因数表中查得。
（引自《简明管道工手册》．P．56—57）管道压力损失怎么计算其实就是计算管道阻力损失之总和。
管道分为局部阻力和沿程阻力：1、局部阻力是由管道附件(弯头，三通，阀等)形成的，它和局阻系数，动压成正比。
局阻系数可以根据附件种类，开度大小通过查手册得出，动压和流速的平方成正比。
2、沿程阻力是比摩阻乘以管道长度，比摩阻由管道的管径，内壁粗糙度，流体流速确定总之，管道阻力的大小与流体的平均速度、流体的粘度、管道的大小、管道的长度、流体的气液态、管道内壁的光滑度相关。
它的计算复杂、分类繁多，误差也大。
如要弄清它，应学“流体力学”，如难以学懂它，你也可用刘光启着的“化工工艺算图手册”查取。
管道主要损失分为沿程损失和局部损失。
Δh=ΣλL/d*（v2/2g）+Σξv2/2g。
其中的λ和ξ都是系数，这个是需要在手册上查询的。
流体力学中的流体阻力与压力损失
流体力学中的流体阻力与压力损失流体力学是研究流动流体的力学性质和规律的学科。
在流体力学中，流体阻力和压力损失是两个重要的概念。
本文将详细讨论流体阻力和压力损失的概念、计算方法以及影响因素。
一、流体阻力流体阻力是指流体在流动中受到的阻碍力。
在实际的流动过程中，流体与管道壁面或物体表面之间会发生摩擦，从而使流体受到阻碍。
流体阻力可以通过以下公式计算：阻力 = 0.5 ×流体密度 ×流速² ×流体阻力系数 ×流体截面积其中，流体密度是指流体的质量除以体积，单位为千克/立方米；流速是指流体在单位时间内通过某一点的体积，单位为米/秒；流体阻力系数是一个与流体性质相关的常量；流体截面积是指垂直于流动方向的截面面积，单位为平方米。
流体阻力的大小与流体的流速、流体性质以及流体所受到的摩擦力密切相关。
在实际工程中，需要考虑阻力对工程设备的影响，合理设计和选择管道和泵等设备，以降低流体阻力的损失。
二、压力损失压力损失是指流体在流动过程中由于阻力而引起的压力下降。
流体在流动过程中，摩擦力会导致流体流速的减小，从而使流体所受到的压力降低。
压力损失可以通过以下公式计算：压力损失 = 流体密度 ×重力加速度 ×高度差 + 0.5 ×流体密度 ×流速² ×流体阻力系数 ×管道长度其中，流体密度是指流体的质量除以体积，单位为千克/立方米；重力加速度是指重力对单位质量物体所产生的加速度，单位为米/秒²；高度差是指流体流动过程中的不同高度之差，单位为米；流速是指流体在单位时间内通过某一点的体积，单位为米/秒；流体阻力系数是一个与流体性质相关的常量；管道长度是指从开始点到结束点的距离，单位为米。
压力损失的大小与流体的密度、流速、管道长度以及流体所受到的阻力密切相关。
在实际工程中，需要合理设计管道系统，以降低压力损失的程度，保证流体能够正常流动。
管道压头损失计算式
管道阻力损失计算式一、雷若数Re 的计算 Re ＝d u ρ/μ ＝（m ）（m/s ）（kg/m 3）/（N.s/m 2）＝m 0kg 0s 0 式中：d 管径，u 流速，μ流体粘度，ρ流体密度。
流体粘度μ的计算式：μ=469.0R(00158.0460.0s11）φη--= （mPa.s ）式中：溶剂（水）密度η1（g/cm 3），纯溶质密度η2（g/cm 3）， R ＝η1/η2 ， 固体体积分率Φs 。
（备注：20℃时，水密度η1＝1g/cm 3，石灰密度η2＝0.64g/cm 3，石灰浆液中质量浓度为5％，8％，10％，15％，20％的石灰浆液密度ρ（g/cm 3）和固体体积分率Φs 分别为：1.031，1.055，1.061，1.093，1.126；0.05，0.08，0.1，0.15，0.2。
）二、湍流时的摩擦损失因数 λ （一）光滑管 1. 柏拉修斯式：λ＝0.316/Re 0.25其适用范围为Re ＝5×103~105 2. 顾袖珍式：λ＝0.0056+0.5/ Re 0.32其适用范围为Re ＝3×103～3×106 3. 尼库拉则与卡门式1/λ0.5＝2 logRe λ0.5－0.8此式可用于更广的湍流范围，但由于式两边都含有待求的λ，计算较为不便。
（二）粗糙管 1. 顾袖珍式：λ＝0.01227+0.7543/ Re 0.38上式适用范围为Re ＝3×103～3×106。
此式所指的粗糙管为内径50～200mm 的新钢铁管。
2. 柯尔布鲁克式：1/λ0.5＝1.14－2 log[ e/d + 9.35/ (Re λ0.5）]其适用范围甚广（Re ＝4×103～108，e/d ＝5×10-2～10-6），但由于算式两边都含有待求的λ，计算较为不便。
（e/d为管壁粗糙度与管径之比，即相对粗糙度）三、阻力损失计算直管（管径一至）损失：h f = λL/d×u2/2g = (m)90°弯头损失：h f = ∑ξu2/2g =λ∑Le/d×u2/2g = (m)式中：ξ为90°弯头阻力系数，ξ＝0.75，λ为管道摩擦因数，L/d为管长与管径之比，Le为当量长度，90°弯头的当量长度与管径之比Le/d＝35。
阻力损失hf公式
阻力损失hf公式
阻力损失是流体在管道内流动时受到管壁摩擦、弯曲、收缩和扩
散等因素的影响而产生的能量损失。
它是一种不可避免的现象，会导
致管道内流速降低，流量减少，压力损失增加，从而影响管道系统的
运行。
阻力损失的计算公式为hf=λ(L/D)*(V^2/2g)，其中hf为阻力损失，λ为管道阻力系数，L为管道长度，D为管道直径，V为流速，g
为重力加速度。
根据公式可知，阻力损失与管道长度、管径、流速以及阻力系数
密切相关。
当管道长度和管径增加时，阻力损失会随之增加，流速越大，阻力损失越大。
阻力系数与管道的几何形状和粗糙度有关，不同
管材和管径的阻力系数也不尽相同。
为减少阻力损失，需要从多个方面进行优化。
首先，选择合适的
管道直径和材质，减小管道长度，降低管道的粗糙度，提高管道的光
滑度以及采用合适的管道布局都可以降低阻力损失。
其次，在设计管
道系统时，应考虑采用泵站和阀门等控制措施，使流体在管道内流动
时的速度和压力经过合理的调配。
此外，定期对管道进行清洗、检修
和维护，以保持管道的顺畅和清洁。
总之，阻力损失是管道系统中不可忽略的影响因素，需要在设计、运行和维护管道系统时充分考虑。
通过合理选择管道直径和材质、降
低管道长度和粗糙度、优化管道布局、采用控制措施等多方面的措施，可以有效地降低阻力损失，提高管道系统的运行效率和安全性。
软管阻力损失计算方法
0.01～0.05 0.1～0.2 0.3 0.2～0.3 0.5 以上 0.85 以上
非圆形管的当量直径 前面讨论的都是圆管的阻力损失。 实验证明, 对于非圆形管内的湍流流动, 如 采用下面定义的当量直径 d e 代替圆管直径, 其阻力损失仍可按式 (1-82)和图 1-34 进行计算。
32
de =
hf l µ 2 = 32 d duρ u
式中每一项都为无因次项, 称为无因次数群。 换言之, 未作无因次处理前, 层流时的阻力的函数形式为：
(1-75)
h f = f (d , l , µ , ρ , u )
作因次处理后, 可写成
λ不
1
2ε = 174 . − 2 log d λ
(1-86)
由于 λ 与 Re 数无关, 由(1-82)可知, 阻力损失 hf 与流速 u 的平方成正比。此区常称为充分湍流区或 阻力平方区。 粗糙度对 λ 的影响 层流时, 粗糙度对 λ 值无影响。在湍流区, 管内壁高低不平的凸出物对λ的影响 是相继出现的。刚进入湍流区时, 只有较高的凸出物才对 λ 值显示其影响, 较低的凸出物则毫无影响。随 着 Re 的增大, 越来越低的凸出物相继发挥作用, 影响 λ 的数值。 上述现象可从湍流流动的内部结构予以解释。前已述及, 壁面上的流速为零, 因此流动的阻力并非直 接由于流体与壁面的摩擦产生, 阻力损失的主要原因是流体粘性所造成的内摩擦。层流流动时, 粗糙度的 大小并未改变层流的速度分布和内摩擦的规律, 因此并不对阻力损失有较明显的影响。 但是在湍流流动时, 如果粗糙表面的凸出物突出于湍流核心中, 则它将阻挡湍流的流动而造成不可忽略的阻力损失。Re 值愈 大, 层流内层愈薄, 越来越小的表面凸出物将相继地暴露于湍流核心之中, 而形成额外的阻力。当 Re 大 到一定程度，层流内层可薄得足以使表面突起物完全暴露无遗，则管流便进入阻力平方区。 实际管的当量粗糙度 人工粗糙管 管壁粗糙度对阻力系数 λ 的影响首先是在人工粗糙管中测定的。 是将大小相同的砂粒均匀地粘着在普通管壁上, 人为地造成粗糙度, 因而其粗糙度可以精确测定。工业 管道内壁的凸出物形状不同, 高度也参差不齐, 粗糙度无法精确测定。实践上是通过试验测定阻力损失 并计算 λ 值, 然后由图 1-34 反求出相当的相对粗糙度, 称之为实际管道的当量相对粗糙度。由当量相对 粗糙度可求出当量的绝对粗糙度 ε 。 化工上常用管道的当量绝对粗糙度示于表 1-1。 表 1-1
过滤器阻力损失计算
过滤器阻力损失计算ΔP－－阻力损失，Paλ－－摩擦系数，无因次Re－雷诺数，Re=(ω·dn)/u，无因次ω－流体速度，m/sρ－流体密度，kg/mμ－动力粘度，kg/m·su－运动粘度u=μ/ρ，m/sL－当量直管段长度，m，类管件过滤器查阅下表“类管件过滤器公称直径与当量直管段长度关系”D－类管件过滤器内径，mdn－当量直径m，类管件过滤器取管件内径"D"，筒壳式过滤器取‘4s/c’S－液体流通面积，mC－液体湿周（湿润周长），C＝2X（筒体内径＋筒体高度）mξ-入口阻力系数，取1.1ξ-出口阻力系数，取0.5过滤器公称通径与当量直管段长度关系:公称通径DN5080100150200当量直管段长度L25∽3018∽2315∽2022∽3832∽40 (×10mm)公称直径DN250300350400450当量直管段长度L27∽4358∽6548∽8560∽9562∽98 (×10mm)1）对于‘Y型’等管件类过滤器，按下式计算：2）对于‘筒壳’类过滤器，按下式计算：过滤器是输送介质的管道上不可缺少的一种装置,通常安装在减压阀、泄压阀、定水位阀或其它设备的进口端，用来消除介质中的杂质，以保护阀门及设备的正常使用。
过滤器选型的一般原则：1、进出口通径：原则上过滤器的进出口通径不应小于相配套的泵的进口通径，一般与进口管路口径一致。
2、公称压力：按照过滤管路可能出现的最高压力确定过滤器的压力等级。
3、孔目数的选择：主要考虑需拦截的杂质粒径，依据介质流程工艺要求而定。
各种规格丝网可拦截的粒径尺寸查下表“滤网规格”。
4、过滤器材质：过滤器的材质一般选择与所连接的工艺管道材质相同，对于不同的服役条件可考虑选择铸铁、碳钢、低合金钢或不锈钢材质的过滤器。
5、过滤器阻力损失计算ΔP－－阻力损失，Paλ－－摩擦系数，无因次Re－雷诺数，Re=(ω·dn)/u，无因次ω－流体速度，m/sρ－流体密度，kg/mμ－动力粘度，kg/m·s u－运动粘度u=μ/ρ，m/s L－当量直管段长度，m，类管件过滤器查阅下表“类管件过滤器公称直径与当量直管段长度关系”D－类管件过滤器内径，m dn－当量直径m，类管件过滤器取管件内径"D"，筒壳式过滤器取‘4s/c’S－液体流通面积，m C －液体湿周（湿润周长），C＝2X（筒体内径＋筒体高度）mξ-入口阻力系数，取1.1ξ-出口阻力系数，取0.5过滤器公称通径与当量直管段长度关系：公称通径DN5080200100150当量直管段长度L(×10mm)25∽3018∽2332∽4015∽2022∽38公称直径DN250300500350400当量直管段长度L(×10mm)27∽4358∽6562∽9848∽8560∽951）对于‘Y型’等管件类过滤器，按下式计算：2）3）2）对于‘筒壳’类过滤器，按下式计算：4）水用过滤器，在一般计算额定流速下，压力损失为0.52～1.2kpa。
阻力损失的计算方法
1.5阻力损失1.5.1两种阻力损失直管阻力和局部阻力化工管路主要由两部分组成：一种是直管，另一种是弯头、三通、阀门等各种管件。
直管造成的机械能损失称为直管阻力损失（或称沿程阻力损失）管件造成的机械能损失称为局部阻力注意将直管阻力损失与固体表面间的摩擦损失相区别阻力损失表现为流体势能的降低由机械能衡算式（1-42）可知：(1-71)层流时直管阻力损失流体在直管中作层流流动时，因阻力损失造成的势能差可直接由式（1-68）求出：(1-72)此式称为泊稷叶（Poiseuille)方程。
层流阻力损失遂为：(1-73)1.5.2湍流时直管阻力损失的实验研究方法实验研究的基本步骤如下：（1）析因实验－寻找影响过程的主要因素对所研究的过程作初步的实验和经验的归纳，尽可能的列出影响过程的主要因素。
对湍流时直管阻力损失，经分析和初步实验获知诸影响因素为：流体性质：密度ρ、粘度μ；流动的几何尺寸：管径d、管长l、管壁粗糙度ε（管内壁表面高低不平）：流动条件：流速u。
于是待求的关系式为：(1-74)（2）规划实验－减少实验工作量因次分析法的基础是：任何物理方程的等式两边或方程中的每一项均具有相同的因次，此称为因次和谐或因次的一致性。
以层流时的阻力损失计算式为例，式（1-73）可写成如下形式(1-75)式中每一项都为无因次项，称为无因次数群。
换言之，未作无因次处理前，层流时阻力的函数形式为：(1-76)作无因次处理后，可写成(1-77)湍流时的式（1-74）也可写成如下的无因次形式(1-78)（3）数据处理－实验结果的正确表达获得无因次数群之后，各无因次数群之间的函数关系仍需由实验并经分析确定。
方法之一是将各无因次数群（π1、π2、π3……）之间的函数关系近似的用幂函数的形式表达，(1-79)此函数可线性化为(1-80)对式（1-78）而言，根据经验，阻力损失与管长l成正比，该式可改写为(1-81)1.5.3直管阻力损失的计算式统一的表达方式对于直管阻力损失，无论是层流或湍流，均可将式（1-81）改写成如下的(1-82)形式(范宁公式），以便于工程计算。
阻力损失的计算方法
阻力损失的计算方法
阻力损失（或称为压力损失）是指在流体流动过程中，由于流体流动过程中的摩擦以及其他因素的影响，使得流体的动能转化为热能或其他形式的能量损失。
阻力损失是流体力学中一个重要的概念，对于流体流动的分析和设计都具有重要的意义。
计算阻力损失的方法主要有以下几种：
1.临界雷诺数法：该方法适用于圆管内的层流流动，基于雷诺数（流体的速度与管道内液体的黏性之比）来计算阻力损失。
具体计算公式为：f=16/Re，其中f为摩擦系数，Re为雷诺数。
2.涡旋方法：该方法适用于高雷诺数下的紊流流动，使用实验数据建立涡流管道的阻力系数曲线。
通过读取曲线上的点来计算阻力损失。
3.动量方程法：根据流体力学基本方程动量守恒定律，考虑流体流动中的摩擦损失，可以建立动量方程。
然后通过求解动量方程，计算出阻力损失。
4. Navier-Stokes 方程法：该方法适用于复杂的流动情况，通过求解Navier-Stokes方程组（非线性偏微分方程），可以得到流体速度和压力的分布，从而计算阻力损失。
5.管道描述方法：该方法将管道分成若干小段，每段内均匀流动，根据流体力学基本方程和能量方程，在每段管道内分别计算压力损失，然后累加得到总的阻力损失。
需要注意的是，不同的计算方法适用于不同的流动条件和管道形状。
在实际应用中，根据流体的性质、流动情况和管道的几何形状等因素，选
择合适的计算方法进行阻力损失的计算和分析。
在工程和实验研究中，为了计算阻力损失，通常还需要知道一些相关
参数，如管道内径、管道长度、流速、流体的性质、管道壁面的光滑度等。
这些参数可以通过实测、实验或者理论计算等方法得到。
局部阻力损失
五、局部阻力损失两种近似计算阻力损失得方法。
（一） 阻力系数法：22'u h f ξ= （1-98）或22'u P f ρξ=∆ （1-99）其中：u —小管线速； ξ—局部阻力系数。
1. 突然扩大与突然缩小（a ）（b ）21A A 或12A A大截面小截面2. 进口与出口进口：流体自容器进入管内 5.0,0/12=≈ξA A （b ） 出口：流体自管道进入容器 0.1,0/21=≈ξA A （a ） 3. 管件与阀门： 查表得到 P 59例1-17. 已知水输送量为20m 3/h ，3/1000m kg =ρ，S P a ⋅⨯=-3101μ，吸入管A 为φ89×4mm 无缝钢管，总长l 1=10m ，其上有一个底阀和一个标准弯头，排出口B 为φ57×3mm 的无缝钢管，总长l 2=40m ，其上有一个3/4开的闸阀和两个标准弯头。
储罐和高位槽上方均通大气，液面恒定，两液面差为10m ，求泵的有效功率N e 。
ξf e h Pu gZ W P u gZ ∑+++=+++ρρ2222121122（书中的“Zu ”改为“2u”）Z 1=0,Z 2=10,P 1=P 2=P a ,0,021≈≈u u 上式简化为：f e h gZ W ∑+=2=98+f h ∑（1）吸入管A 的阻力损失A f h ,∑d A =89-4×2=81mm=0.081ms m d V u AA /08.1)081.0(785.03600/20785.022=⨯==431075.8101100008.1081.0⨯=⨯⨯⨯==-μρA A eA u d R （湍流） 管壁绝对粗糙度查表1-5 为0.2~0.3，取0.3mm0037.0813.0==Ad ε查图1-44查得029.0=A λ查表1-7底阀的局部阻力系数为1.5，进口的局部阻力系数为0.5； 由图1-47查得标准弯头的当量长度为3.4m （书中为2.2m ） 2)(2,',,A A e A Af A f A f u d l l hh h ξλ∑+∑+=+=∑kgJ /96.3208.1)5.05.1081.04.310029.0(2=⨯++++=（2）排出管B 的阻力损失B f h ,∑d B =57-3×2=51mm=0.051ms m u d d u A B A B /72.208.1)5181()(22=⨯== 531034.1101100078.2051.0⨯=⨯⨯⨯==-μρB B eB u d R （湍流） 0059.0513.0==Bd ε查图1-44查得032.0=B λ由图1-47查得3/4开闸阀的当量长度为2.6m （书中为2m ） 标准弯头的当量长度为2.2m （书中为1.5m ） 出口局部阻力系数为12)(2,',,B B e B Bf B f B f u d l l hh h ξλ∑+∑+=+=∑kgJ /8.112272.2)1051.02.226.240032.0(2=⨯+⨯+++=（3）整个管路总阻力损失f h ∑f h ∑=A f h ,∑+B f h ,∑=3.96+112.8=116.76 （J/kg ）则W e =98+116.76=214.76（J/kg ） 泵的有效功率为KW W V W W W N e e e 19.11.1193360010002076.214≈=⨯⨯=⋅=⋅=ρ（二） 当量长度法在管路计算中，当量长度法计算局部阻力损失更为广泛。
流体流动-(湍流阻力损失)
强调：在计算局部阻力损失时，公式中的流速u 强调：在计算局部阻力损失时，公式中的流速u均
为截面积较小管中的平均流速。 为截面积较小管中的平均流速。
如图所示输水系统，已知管路总长度（ 例 如图所示输水系统，已知管路总长度（包括所有当 量长度，下同） 100m，压力表之后管路长度为80m 80m， 量长度，下同）为100m，压力表之后管路长度为80m， 管路摩擦系数为0.03 管路内径为0.05m 0.03， 0.05m， 管路摩擦系数为0.03，管路内径为0.05m，水的密度为 1000kg/m3，泵的效率为0.8 输水量为15m3/h 0.8， 15m3/h。 1000kg/m3，泵的效率为0.8，输水量为15m3/h。求： （1）整个管路的阻力损失，J/kg；（2）泵轴功率， 整个管路的阻力损失，J/kg；（2 泵轴功率， ；（ kw.
duρ ε λ = K µ d
b
e
λ只与两个无因次数群有关。 只与两个无因次数群有关。 两个无因次数群有关
3、湍流摩擦系数的求算 经验公式
常见的几种解析式有： 常见的几种解析式有：
光滑管 柏拉修斯(Blasius) (Blasius)式 （1）柏拉修斯(Blasius)式：
4.1 阻力系数法
h
f
= ζ
u 2 2
ζ为局部阻力系数。由实验得出，可查表或图。 为局部阻力系数。由实验得出，可查表或图。
常见局部阻力系数的求法： 常见局部阻力系数的求法：
1). 突扩管和突缩管 突扩管
ζ = f (
A小 A大
) = ). 进口和出口 进口：容器进入管道，突缩。 进口：容器进入管道，突缩。A小/A大≈0，λ=0.5 出口：管道进入容器，突扩。 出口：管道进入容器，突扩。A小/A大≈0，λ=1.0
局部阻力损失的计算1阻力系数法ξ
d a 89 2 4 81mm 0.081m
la 15m
管件、阀门的当量长度为： 底阀(按旋转式止回阀全开时计） 标准弯头 6.3m 2.7m
le , a 6.3 2.7 9m
进口阻力系数 ξc=0.5
ua
300 1000 60
苯的密度为880kg/m3，粘度为6.5×10-4Pa· s
p2 A2 p2
4
d2
4
d
2
平行作用于流体表面上的摩擦力为 ：F
P 1P 2 F 0 2 2 p1 d p2 d dl 0 4 4
S dl
p1 p2
4 4l p1 p2 d
d dl
2
l u2 hf d 2
第一章
第四节
流体流动
流体在管内的流动阻力
流体具有粘性，流动时存在内部摩擦力.——流动阻力产生的根源 固定的管壁或其他形状的固体壁面 ——流动阻力产生的条件 流体流经一定管径的直管时由 直管阻力 ： 管路中的阻力 于流体的内摩擦而产生的阻力
流体流经管路中的管件、阀门及 局部阻力：
h f h f hf
c) 管件与阀门
不同管件与阀门的局部阻力系数可从手册中查取。 2）当量长度法
le u 2 hf le为管件的当量长度。 d 2
管件与阀门的当量长度由试验测定，湍流时，可查共线图。
三、管路中的总能量损失
管路系统中总能量损失=直管阻力+局部祖力 对直径相同的管段：
2 l u l le u 2 h f ( ) d 2 d 2
u2 P gZ We h f 2
关于管道压力损失的计算方法,管径大变小标准
关于管道压力损失的计算方法,管径大变小标准.
一、管道压力损失计算：
1、流体流动的压力损失：
当流体在管道中流动时，由于流体的阻力和流体内部阻力，会产生压力损失。
其计算公式为：
P=ρ×g×h
其中，ρ为流体的密度，g为重力加速度，h为流体经过管道的高度。
2、管道内壁阻力损失：
当流体在管道内流动时，由于管道内壁的阻力，会产生压力损失。
其计算公式为：
P=f×L×V2
其中，f为管道内壁阻力系数，L为管道的长度，V为流体的流速。
二、管径大变小标准：
1、管径变小时，流速不变：
当管径变小时，流速不变，此时压力损失会增加，因为管径变
小，管道内壁阻力系数会增加，从而使压力损失增加。
2、管径变小时，流速增加：
当管径变小时，流速增加，此时压力损失会增加，因为管径变小，流速增加，从而使压力损失增加。
板式换热器阻力损失估算
板式换热器阻力损失估算板式换热器是一种常用于工业生产过程中的换热设备。
它通过将工作流体和换热介质分别流经板式换热器的两侧，利用板与板之间的热交换来实现能量的传递。
然而，在实际应用中，板式换热器存在一定的阻力损失，影响着其换热效率和性能。
本文将对板式换热器的阻力损失进行估算，并探讨其相关性质和优化方法。
1. 阻力损失的概念阻力损失是指在流体通过板式换热器时由于摩擦和其他因素导致的流动能量损失。
阻力损失会使得流体在流过板式换热器时增加阻力，降低了其流速和流量。
板式换热器的阻力损失不仅会导致能量浪费，还会影响流体的换热效果。
2. 阻力损失的计算方法板式换热器的阻力损失主要包括板间阻力损失、进出口阻力损失和流体在通道中的阻力损失。
其中，板间阻力损失是指由于板与板之间的摩擦而产生的阻力，可通过计算板的摩擦系数和板间间隙来估算。
进出口阻力损失是指流体进出板式换热器时由于流道结构变化引起的阻力，可通过计算进出口流道的形状和尺寸来估算。
流体在通道中的阻力损失与流速、管道尺寸和流体性质等因素相关，可通过使用流体力学公式和计算方法来估算。
3. 相关性质和影响因素板式换热器的阻力损失与多个因素相关。
板间间隙的大小和形状会直接影响阻力损失的大小，较小的板间间隙会导致更大的阻力损失。
流体的流速和性质也对阻力损失产生影响，较高的流速和较高的流体粘度会引起更大的阻力损失。
流体的入口和出口流道的设计和尺寸也会对阻力损失产生一定的影响。
4. 优化方法和注意事项为降低板式换热器的阻力损失，可以采取一些优化方法。
合理选择板式换热器的板间间隙，使其既能够满足换热要求，又能尽量减小阻力损失。
通过合理设计流体的进出口流道，减小流道的变化和阻力，从而降低进出口阻力损失。
流体的流速应合理控制，避免过高的流速导致阻力损失增大。
总结回顾：本文深入探讨了板式换热器的阻力损失估算问题。
我们了解了阻力损失的概念和计算方法，以及其与板间间隙、流速和流体性质等因素的相关性质。
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1.5阻力损失
1.5.1两种阻力损失
直管阻力和局部阻力 化工管路主要由两部分组成：一种是直管，另一种是弯头、三通、阀门等各种管件。
直管造成的机械能损失称为直管阻力损失（或称沿程阻力损失） 管件造成的机械能损失称为局部阻力
注意 将直管阻力损失与固体表面间的摩擦损失相区别
阻力损失表现为流体势能的降低 由机械能衡算式（1-42）可知：
ρρρ212211P P g z p g z p h f -=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+= (1-71)
层流时直管阻力损失 流体在直管中作层流流动时，因阻力损失造成的势能差可直接由式（1-68）求出：
232d lu μϕ=
∆ (1-72)
此式称为泊稷叶（Poiseuille)方程。
层流阻力损失遂为：
232d lu h f ρμ=
(1-73)
1.5.2湍流时直管阻力损失的实验研究方法
实验研究的基本步骤如下：
（1）析因实验－寻找影响过程的主要因素
对所研究的过程作初步的实验和经验的归纳，尽可能的列出影响过程的主要因素。
对湍流时直管阻力损失f
h ，经分析和初步实验获知诸影响因素为：
流体性质：密度ρ、粘度μ；
流动的几何尺寸：管径d 、管长l 、管壁粗糙度ε（管内壁表面高低不平）：
流动条件：流速u 。
于是待求的关系式为：
)
,,,,,(ερμu l d f h f = (1-74)
（2）规划实验－减少实验工作量
因次分析法的基础是：任何物理方程的等式两边或方程中的每一项均具有相同的因次，此称为因次和谐或因次的一致性。
以层流时的阻力损失计算式为例，式（1-73）可写成如下形式
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛dup d l u h f μ322 (1-75)
式中每一项都为无因次项，称为无因次数群。
换言之，未作无因次处理前，层流时阻力的函数形式为：
)
,,,,(u l d f h f ρμ= (1-76)
作无因次处理后，可写成
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭
⎫ ⎝
⎛d l du u h f ,2μρϕ (1-77) 湍流时的式（1-74）也可写成如下的无因次形式
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭
⎫ ⎝
⎛d d l du u h f εμρϕ,,2 (1-78)
（3）数据处理－实验结果的正确表达
获得无因次数群之后，各无因次数群之间的函数关系仍需由实验并经分析确定。
方法之一是将各无因次数群（π1、π2、π3……）之间的函数关系近似的用幂函数的形式表达，
b a K 321πππ= (1-79)
此函数可线性化为
321log log log log πππb a K ++= (1-80)
对式（1-78）而言，根据经验，阻力损失与管长l 成正比，该式可改写为
⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛d d l u h f εϕRe,2 (1-81)
1.5.3直管阻力损失的计算式
统一的表达方式 对于直管阻力损失，无论是层流或湍流，均可将式（1-81）改写成如下的
22
u d l h f λ= (1-82)
形式(范宁公式），以便于工程计算。
式（1－82）中摩擦系数λ为Re 数和相对粗糙度的函数，即
⎪⎭⎫ ⎝
⎛=d εϕλRe, (1-83)
摩擦系数λ 对Re<2000的层流直管流动，根据理论推导，将式（1-73）改写成（1-82）
的形式后可得：
)2000(Re Re 64<=
λ (1-84)
研究表明，湍流时的摩擦系数λ可用下式计算
⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=λελRe 7.182log 274.11
d (1-85)
使用简单的迭代程序不难按已知数Re 和相对粗糙度ε/d 求出λ值，工程上为避免试差迭代，也为了使λ与Re 、ε/d 的关系形象化，将式（1-84）、式（1-85）制成图线。
见图1-34
该图为双对数坐标。
Re<2000为层流，log λ随logRe 直线下降，由式（1-84）可知其斜率为-1。
此时阻力损失与流速的一次方成正比。
在Re=2000~4000的过渡区内，管内流型因环境而异，摩擦系数波动。
当Re>4000，流动进入湍流区，摩擦系数λ随雷诺系数Re 的增大而减小。
此时式（1-85）右方括号中第二项可以略去，即
⎪⎭⎫ ⎝⎛-=d ελ2log 274.11
(1-86)
粗糙度对的λ影响
实际管的当量粗糙度
非圆形管的当量直径
实验证明，对于非圆形管内的湍流流动，如采用下面定义的当量直径e d 代替圆管直径，其阻力损失仍可按式（1-82）和图1-34进行计算。
∏A =⨯=
44浸润周边管道截面积e d (1-87)
1.5.4局部阻力损失
突然扩大与突然缩小 突然扩大时产生阻力损失的原因在于边界层脱体。
流道突然扩大，下游压强上升，流体在逆压强梯度下流动，极易发生边界层分离而产生旋涡，如图1-35a 。
流道突然缩小时，见图1-35b 。
局部阻力损失的计算－局部阻力系数与当量长度 通常采用以下近似方法。
（１） 近似地认为局部阻力损失服从平方定律
22
u h f ζ= (1-88)
（２） 近似地认为局部阻力损失可以相当于某个长度的直管，即
22
u d l h
e f λ= (1-89)。