管道系统中局部阻力计算

合集下载

局部阻力的计算与管路计算

局部阻力的计算与管路计算1.局部阻力的计算：在管道系统中，由于管道的弯头、放大器、收缩器、阻流板等局部结构，会引起局部阻力。

为了准确计算流体在这些局部结构处的压降，需要进行局部阻力的计算。

以下是几种常见局部结构的阻力计算方法。

1.1弯头的局部阻力计算：弯头是管道系统中常见的局部结构之一、根据流体力学原理，当流体经过弯头时，由于弯头的存在，流体会受到转向力和离心力的作用，从而引起局部阻力。

弯头的局部阻力可以通过以下经验公式进行计算：ΔP=Kv*(v²/2g)其中，ΔP是弯头的压降，Kv是弯头的局部阻力系数，v是流体的速度，g是重力加速度。

1.2放大器的局部阻力计算：放大器是一种将流体速度增加的局部结构。

在放大器中，流体的截面积会逐渐增大，从而导致速度增加，压降减小。

放大器的局部阻力可以通过以下经验公式进行计算：ΔP=0.5*ρ*(v2²-v1²)其中，ΔP是放大器的压降，ρ是流体的密度，v2是放大器出口处的流速，v1是放大器入口处的流速。

1.3收缩器的局部阻力计算：收缩器是一种将流体速度减小的局部结构。

在收缩器中，流体的截面积会逐渐减小，从而导致速度减小，压降增大。

收缩器的局部阻力可以通过以下经验公式进行计算：ΔP=0.5*ρ*(v2²-v1²)其中，ΔP是收缩器的压降，ρ是流体的密度，v2是收缩器出口处的流速，v1是收缩器入口处的流速。

1.4阻流板的局部阻力计算：阻流板是一种将流体分割的局部结构。

当流体通过阻流板时，会因为流体通过的流道变窄而引起阻力。

阻流板的局部阻力可以通过以下经验公式进行计算：ΔP=0.5*ρ*(v²-v1²)其中，ΔP是阻流板的压降，ρ是流体的密度，v是阻流板后的流速，v1是阻流板前的流速。

2.管路计算：在管道系统设计中，需要计算整个管道系统的压降和流量。

以下是常见的管路计算方法。

2.1管道的阻力计算：管道本身会引起流体的阻力。

局部阻力系数

局部阻力系数是流体流经设备及管道附件所产生的局部阻力与相应动压的比值，其值为无量纲数。

局部阻力系数（coefficient of local resistance）
与流体方向和速度变化有关的系数
具体指：
功能：用于计算流体受局部阻力作用时的能量损失。

公式为：动压力=局部阻力系数*ρ* V * V * 1 /2。

局部阻力系数是由流经设备和管道附件的流体引起的局部阻力与相应的动压力之比，其值无因次。

在直管中流动的液体的压力损失是由液体流动的摩擦引起的，该过程称为沿途的压力损失。

它主要取决于液体的长度，内径，速度和粘度。

压力损失随液体的流型而变化。

在液压传动中，圆形管道中的液体层流是最常见的。

因此，在设计液压系统时，通常希望管道中的液体流保持层流状态。

扩展数据
当分流比恒定时，电阻系数1和2随着管径比的增加而减小。

管径比越大，电阻系数1和2的下降范围越小。

当管径比大于0.8时，对它们的影响不再明显。

分流比越小，管径比的影响越小。

当管径比为0.38时，倾斜支管的流速相对较高，并且三通接头中的水流速分布非常不均匀。

管径比越大，直支管，斜支管和主管的直径越均匀，速度分布越均匀，主管上部的低速回流面积越小。

管道内的局部阻力及损失计算

第四节管道内的局部阻力及损失计算在实际的管路系统中，不但存在上一节所讲的在等截面直管中的沿程损失，而且也存在有各种各样的其它管件，如弯管、流道突然扩大或缩小、阀门、三通等，当流体流过这些管道的局部区域时，流速大小和方向被迫急剧地发生改变，因而出现流体质点的撞击，产生旋涡、二次流以及流动的分离及再附壁现象。

此时由于粘性的作用，流体质点间发生剧烈的摩擦和动量交换，从而阻碍着流体的运动。

这种在局部障碍物处产生的损失称为局部损失，其阻力称为局部阻力。

因此一般的管路系统中，既有沿程损失，又有局部损失。

4.4.1 局部损失的产生的原因及计算一、产生局部损失的原因产生局部损失的原因多种多样，而且十分复杂，因此很难概括全面。

这里结合几种常见的管道来说明。

（）（）图4.9 局部损失的原因对于突然扩张的管道，由于流体从小管道突然进入大管道如图 4.9 （）所示，而且由于流体惯性的作用，流体质点在突然扩张处不可能马上贴附于壁面，而是在拐角的尖点处离开了壁面，出现了一系列的旋涡。

进一步随着流体流动截面面积的不断的扩张，直到 2 截面处流体充满了整个管截面。

在拐角处由于流体微团相互之间的摩擦作用，使得一部分机械能不可逆的转换成热能，在流动过程中，不断地有微团被主流带走，同时也有微团补充到拐角区，这种流体微团的不断补充和带走，必然产生撞击、摩擦和质量交换，从而消耗一部分机械能。

另一方面，进入大管流体的流速必然重新分配，增加了流体的相对运动，并导致流体的进一步的摩擦和撞击。

局部损失就发生在旋涡开始到消失的一段距离上。

图4.9（）给出了弯曲管道的流动。

由于管道弯曲，流线会发生弯曲，流体在受到向心力的作用下，管壁外侧的压力高于内侧的压力。

在管壁的外侧，压强先增加而后减小，同时内侧的压强先减小后增加，这样流体在管内形成螺旋状的交替流动。

综上所述，碰撞和旋涡是产生局部损失的主要原因。

当然在 1-2之间也存在沿程损失，一般来说，局部损失比沿程损失要大得多。

局部阻力的计算与管路计算(共用)

作业长学时：短学时：
第五节管路计算
第一部分概述
化工生产中的管路
（据连接方式不同）
简单管路复杂管路
设计型问题
管路计算
（包括定量计算和定性分析）
操作型问题
（1）操作型问题
管路系统已定，考察操作条件（如阀门开度）改变时对流动参数（如流量、压力）的影响，或核算某项技术指标（如泵的扬程、轴功率是否够用）。
+
∑
ζ
⎟⎟⎠⎞
u2 2
（J/kg）
管子出口处出口阻力损失，1
管子进口的进口阻力损失，0.5
小管中平均流速
∑ ∑ ∑ Σh f = h f + h′f = ⎜⎜⎝⎛ λ ⋅
li + d
le +
ζ
i
+
ζ
c
+
ζ
e
⎟⎟⎠⎞
⋅
u2 2
管路系统中全部管件与阀门的局部阻力：当量长度法或阻力系数法可任选。（与管件与阀门不同，管子进、出口阻力一般只用阻力系数法，不用当量长度法）
使用柏努力方程计算时遇到的问题与处理方法：
●截面选在管口内侧时：没有出口阻力损失。流速为管内截面上平均速度。静压强近似计算可取管外空间的压强：若管子处于水下则为水下的静压,
若喷在空气中则为大气压。
●截面选在管口外侧时：不要忘记出口阻力。静压强为管外空间的压强流速不好确定，因为流通截面积不知道。近似计算可取为0 （流通截面突
（当流体从管路流入截面较大的容器或流体从管路排放到大气时，也是属于流通截面突然扩大）
损失产生的原因：
以从小截面流向突然扩大的大截面管道为例，由于流体质点有惯性，流体质点的运动轨迹不可能按照管道的形状突然转弯扩大，即整个流体在离开小截面管后只能向前继续流动，逐渐扩大，这样在管壁拐角处流体与管壁脱离形成旋涡区。

(完整版)管道内的局部阻力及损失计算

此时由于粘性的作用，流体质点间发生剧烈的摩擦和动量交换，从而阻碍着流体的运动。

这种在局部障碍物处产生的损失称为局部损失，其阻力称为局部阻力。

因此一般的管路系统中，既有沿程损失，又有局部损失。

4.4.1 局部损失的产生的原因及计算一、产生局部损失的原因产生局部损失的原因多种多样，而且十分复杂，因此很难概括全面。

这里结合几种常见的管道来说明。

进一步随着流体流动截面面积的不断的扩张，直到 2 截面处流体充满了整个管截面。

另一方面，进入大管流体的流速必然重新分配，增加了流体的相对运动，并导致流体的进一步的摩擦和撞击。

局部损失就发生在旋涡开始到消失的一段距离上。

图4.9（）给出了弯曲管道的流动。

由于管道弯曲，流线会发生弯曲，流体在受到向心力的作用下，管壁外侧的压力高于内侧的压力。

在管壁的外侧，压强先增加而后减小，同时内侧的压强先减小后增加，这样流体在管内形成螺旋状的交替流动。

综上所述，碰撞和旋涡是产生局部损失的主要原因。

当然在 1-2之间也存在沿程损失，一般来说，局部损失比沿程损失要大得多。

(完整版)管道内的局部阻力及损失计算

此时由于粘性的作用，流体质点间发生剧烈的摩擦和动量交换，从而阻碍着流体的运动。

这种在局部障碍物处产生的损失称为局部损失，其阻力称为局部阻力。

因此一般的管路系统中，既有沿程损失，又有局部损失。

4.4.1 局部损失的产生的原因及计算一、产生局部损失的原因产生局部损失的原因多种多样，而且十分复杂，因此很难概括全面。

这里结合几种常见的管道来说明。

进一步随着流体流动截面面积的不断的扩张，直到 2 截面处流体充满了整个管截面。

另一方面，进入大管流体的流速必然重新分配，增加了流体的相对运动，并导致流体的进一步的摩擦和撞击。

局部损失就发生在旋涡开始到消失的一段距离上。

图4.9（）给出了弯曲管道的流动。

由于管道弯曲，流线会发生弯曲，流体在受到向心力的作用下，管壁外侧的压力高于内侧的压力。

在管壁的外侧，压强先增加而后减小，同时内侧的压强先减小后增加，这样流体在管内形成螺旋状的交替流动。

综上所述，碰撞和旋涡是产生局部损失的主要原因。

当然在 1-2之间也存在沿程损失，一般来说，局部损失比沿程损失要大得多。

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：4DR 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;解利用线解图5—2,在纵坐标上找到风量L ＝2400m 3／h,从这点向右做垂线,与流速υ＝16m ／s 的斜线相交于一点,在通过该点表示风管直径的斜线上读得d ＝230mm;再过该点做垂直于横坐标的垂线,在与表示单位摩擦阻力的横坐标交点上直接读得Rm ＝13．5Pa ／m;该段风管摩擦阻力为：R ＝R m l ＝13．5×10Pa ＝135Pa无论是按照全国通用通风管道计算表,还是按图5—2计算风管时,如被输送空气的温度不等于20℃,而且相差较大时,则应对R;值进行修正,修正公式如下：t m m K R R =' 5—9式中 'm R ——在不同温度下,实际的单位长度摩擦阻力,Pa ；Rm ——按20℃的计算表或线解图查得的单位摩擦阻力,Pa ；Kt ——摩擦阻力温度修正系数,如图5—3所示;图5—3 摩擦阻力温度修正系数钢板制的风管内壁粗糙度K 值一般为0．15mm;当实际使用的钢板制风管,其内壁粗糙度K 值与制图表数值有较大出入时,由计算图表查得的单位摩擦阻力Rm 值乘以表5—3中相应的粗糙度修正系数;表中υ为风管内空气流速;表5—3 管壁粗糙度修正系数对于一般的通风除尘管道,粉尘对摩擦阻力的影响很小,例如含尘浓度为50g ／m 3时,所增大的摩擦阻力不超过2％,因此一般情况下可忽略不计;二、局部阻力各种通风管道要安装一些弯头、三通等配件;流体经过这类配件时,由于边壁或流量的改变,引起了流速的大小、方向或分布的变化,由此产生的能量损失,称为局部损失,也称局部阻力;局部阻力主要可分为两类：①流量不改变时产生的局部阻力,如空气通过弯头、渐扩管、渐缩管等；②流量改变时所产生的局部阻力,如空气通过三通等;局部阻力可按下式计算：22ρυξ=Z 5—10式中 Z ——局部阻力,Pa ；ξ——局部阻力系数,见表5—4；υ——空气流速,m ／s ；ρ—空气密度,kg ／m 3;上式表明,局部阻力与其中流速的平方成正比;局部阻力系数通常都是通过实验确定的;可以从有关采暖通风手册中查得;表5—4列出了部分管道部件的局部阻力系数值;在计算通风管道时,局部阻力的计算是非常重要的一部分;因为在大多数情况下,克服局部阻力而损失的能量要比克服摩擦阻力而损失的能量大得多;所以,在制作管件时,如何采取措施减少局部阻力是必须重视的问题;表5—4 常见管件局部阻力系数下面通过分析几种常见管件产生局部阻力的原因,提出减少局部阻力的办法;1．三通图5—4为一合流三通中气流的流动情况;流速不同的1、2两股气流在汇合时发生碰撞,以及气流速度改变时形成涡流是产生局部阻力的原因;三通局部阻力的大小与分支管中心夹角、三通断面形状、支管与总管的面积比和流量比即流速比有关;图5—4 合流三通中气流流动状态为了减少三通局部阻力,分支管中心夹角;应该取得小一些,一般不超过30°;只有在安装条件限制或为了平衡阻力的情况下,才用较大的夹角,但在任何情况下,都不宜做成垂直的“T”形三通;为了避免出现引射现象,应尽可能使总管和分支管的气流速度相等,即按υ3＝υ1=υ2来确定总管和分支管的断面积;这样,风管断面积的关系为：F3＝F1+F2;2．弯头当气流流过弯头时见图5—5,由于气流与管壁的冲击,产生了涡流区Ⅰ；又由于气流的惯性,使边界层脱离内壁,产生了涡流区Ⅱ;两个涡流区的存在,使管道中心处的气流速度要比管壁附近大,因而产生了旋转气流;涡流区的产生和气流的旋转都是造成局部阻力的原因;图5—5 弯头中气流流动状况实验证明,增大曲率半径可以使弯头内的涡流区和旋转运动减弱;但是弯头的曲率半径也不宜太大,以免占用的空间过大,一般取曲率半径R等于弯头直径的1～2倍;在任何情况下,都不宜采用90°的“Г”形直角弯头;3．渐缩或渐扩管渐缩或渐扩管的局部阻力是由于气流流经管件时,断面和流速发生变化,使气流脱离管壁,形成涡流区而造成的;图5—6是渐扩管中气流的流动状况,图5—6 渐扩管中气流流动状况实验证明,渐缩或渐扩管中心角;越大,涡流区越大,能量损失也越大;为了减少渐缩、渐扩管的局部阻力,必须减小中心角α,缓和流速分布的变化,使涡流区范围缩小;通常中心角;不宜超过45°;三、系统阻力整个通风除尘系统的阻力称为系统阻力,它包括吸尘罩阻力、风管阻力、除尘器阻力和出口动压损失4部分;四、通风管道的压力分布图5—7所示为一简单通风系统,其中没有管件、吸尘罩和除尘器,假定空气在进口A和出口C处局部阻力很小,可以忽略不计,系统仅有摩擦阻力;图5—7 仅有摩擦阻力的风管压力分布按下列步骤可以说明该风管压力分布;1定出风管中各点的压力;风机开动后,空气由静止状态变为运动状态;因为风管断面不变,所以各点断面的空气流速相等,即动压相等;各点的动压分布分别为：点A点B全压空气从点A流至点月时要克服风管的摩擦阻力,所以点B的全压即风机吸入口的全压为：式中 Rm——风管单位长度摩擦阻力,Pa／m；l——从点A至点B的风管长度,m;1由式5—11可以看出,当风管内空气流速不变时,风管的阻力是由降低空气的静压来克服的;点C当空气排入大气时,这一能量便全部消失在大气中,称为风管出口动压损失;点B′,所以：空气由点B′流至点C需要克服摩擦阻力Rml22把以上各点的数值在图上标出,并连成直线,即可绘出压力分布图;如图5—7所示;风机产生的风压Hf等于风机进、出口的全压差,即从风管压力分布图和计算结果可以给人们以下启示;①风机产生的风压等于风管的阻力及出口动压损失之和,亦即等于系统阻力;换句话说,系统的阻力是由风机产生的风压来克服的;对于包括有管件、吸尘罩和除尘器的复杂系统,系统阻力中还包括这些部件和设备的阻力;②风机吸入段的全压和静压都是负值,风机压出段的全压和静压一般情况下均是正值;因此,风管连接处不严密时,会有空气漏人和逸出;前者影响吸尘效果,后者影响送风效果或造成粉尘外逸;。

局部阻力的计算与管路计算共用

局部阻力的计算与管路计算共用一、局部阻力的计算局部阻力是流体在管道内流动过程中，由于管道构造、管道衔接、流动物体等原因造成的阻力。

常见的局部阻力有管口局部阻力、变径局部阻力、管弯局部阻力等。

1.管口局部阻力的计算管口局部阻力是指流体通过管道的过程中，由于管口的存在而产生的阻力。

计算管口局部阻力可以使用以下公式：Δp=K*(ρ*v^2)/2其中，Δp是管口局部阻力，K是管口阻力系数，ρ是流体密度，v 是流速。

根据实际情况，可以通过实验或经验法确定阻力系数K的值。

2.变径局部阻力的计算变径局部阻力是指管道内出现的截面变化（如管径变化）而引起的阻力。

计算变径局部阻力可以使用以下公式：Δp=ξ*(ρ*v^2)/2其中，Δp是变径局部阻力，ξ是阻力系数，ρ是流体密度，v是流速。

阻力系数ξ可以根据标准图表或实验数据确定。

3.管弯局部阻力的计算管弯局部阻力是指管道中弯曲部分的存在而引起的阻力。

计算管弯局部阻力可以使用以下公式：Δp=α*(ρ*v^2)/2其中，Δp是管弯局部阻力，α是阻力系数，ρ是流体密度，v是流速。

阻力系数α可以根据标准图表或实验数据确定。

二、管路计算管路计算是指对管道系统中的流体流动进行分析和计算，包括流量计算、压降计算和选择管道尺寸等方面。

1.流量计算流量计算是指确定管道中的流体流量。

根据连续性方程，可以使用以下公式计算流量：Q=A*v其中，Q表示流量，A表示流体通过截面的面积，v表示流速。

2.压降计算压降计算是指确定流体在管道中的压力损失。

可以使用以下公式计算：Δp=f*(L/D)*(ρ*v^2)/2其中，Δp表示压降，f表示摩擦阻力系数，L表示管道长度，D表示管道直径，ρ表示流体密度，v表示流速。

摩擦阻力系数f可以根据流体性质和管道壁面状况等确定。

3.选择管道尺寸根据流量计算和压降计算的结果，可以选择合适的管道尺寸。

一般来说，通过确定流量和压降，可以使用管道阻力图或经验公式来选择合适的管道尺寸。

局部阻力损失的计算1阻力系数法ξ

局部阻力损失的计算1阻力系数法ξ阻力系数法的基本原理是通过实验获取不同局部结构的阻力系数，并根据局部结构的特征和流体的特性，将阻力系数法应用于局部阻力损失的计算。

一、阻力系数的定义阻力系数（或称为局部阻力系数）是指在单位长度的管道或局部结构上单位流体速度下，单位长度的局部阻力损失与流体的动力压力之比。

阻力系数通常用希腊字母ξ表示，其计算公式为ξ=(Δp/(ρgL))*(D/A)^2，其中Δp为局部阻力损失、ρ为流体密度、g为重力加速度、L为管道或局部结构的长度、D为管道或局部结构的直径、A为流通面积。

二、常见局部结构的阻力系数1.突变结构：当管道因突然变径或条件变化引起流速的突变时，一般会产生局部阻力损失。

突变结构的阻力系数一般按实验方法进行测定。

2. 弯头（Bend）：当管道发生曲线时，由于曲线半径较小，流体流速增大，从而产生局部阻力损失。

弯头的阻力系数一般根据实验数据和理论计算得到。

3. 阀门（Valve）：阀门的阻力系数是衡量阀门开启程度对流体流动的阻力影响大小的指标。

通常，阀门的阻力系数由制造商提供，也可以根据实验数据进行测定。

4. 突出物（Protrusion）：当管道中存在突出物时，如螺纹、法兰等，会引起局部阻力损失。

突出物的阻力系数一般根据实验数据进行测定。

5. 收缩孔（Contraction）：当管道中存在收缩孔时，由于截面变小，流体流速增大，从而产生局部阻力损失。

收缩孔的阻力系数一般根据实验数据和理论计算得到。

6. 扩张孔（Expansion）：当管道中存在扩张孔时，由于截面变大，流体流速减小，从而产生局部阻力损失。

扩张孔的阻力系数一般根据实验数据和理论计算得到。

三、阻力系数法的应用根据局部结构的特征和流体的特性，可以计算不同局部阻力损失的阻力系数，并将局部阻力损失转化为阻力系数的形式进行计算。

具体步骤如下：1.根据实验数据或理论计算，获取不同局部结构的阻力系数。

2.根据流体的流速、密度和管道或局部结构的特征，计算出局部结构的局部阻力损失。

管路上的局部阻力(附常用管件和阀件底局部阻力系数ζ值)

流体从管于直接排放到管外空间时，管出口内侧截面上的压强可取为管外空间相同。应指出，若出口截面处在管出口的内侧，表示流体未离开管路，截面上仍具有动能，出口损失不应计入系统的总能量损失Σhf内，即ζe=0；若截面处在管子出口的外侧，表示流体已离开管路，截面上的动能为零，但出口损失应计入系统的总能量损失内，此时ζe=1。
管件或阀门的当量长度数值都是由实验确定的。在湍流情况下某些管件与阀门的当量长度可从图1-28的共线图查得。先于图左侧的垂直线上找出与所求管件或阀门相应的点，又在图右侧的标尺上定出与管内径相当的一点，两点联一直线与图中间的标尺相交，交点在标尺上的读数就是所求的当量长度。
有时用管道直径的倍数来表示局部阻力的当量长度，如对直径为9.5到63.5mm的90度弯头，le/d的值约为30，由此对一定直径的弯头，即可求出其相应的当量长度。le/d值由实验测出，各管件的le/d值可以从化工手册查到
(三)管件与阀门
管路上的配件如弯头、三通、活接头等总称为管件。不同管件或阀门的局部阻力系数可从有关手册中查得。
二、当量长度法
流体流经管件，阀门等局部地区所引起的能量损失可仿照式1-41及1-4la而写成如下形式：
（1-60）
式中le称为管件或阀门的当量长度，其单位为m，麦示流体流过某一管件或阀门的局部阻力，相当于流过一段与其具有相同直径，长度为le之直管阻力。实际上是为了便于管路计算，把局部阻力折算成一定长度宜管的阻力。
管路上的局部阻力
流体在管路的进口、出口、弯头、阀门、扩大、缩小等局部位置流过时，其流速大小和方向都发生了变化且流体受到干扰或冲击，使涡流现象加剧而消耗能量。由实验测知，流体即使在直管中为滞流流动，但流过管件或阀门时也容易变为湍流。在湍流情况下，为克服局部阻力所引起的能量损失有两种计算方法。

5局部阻力的计算与管路计算

5局部阻力的计算与管路计算局部阻力的计算是管路设计中非常重要的一个环节，它用于确定管道系统中各个局部部件的阻力大小。

这些局部阻力主要包括弯头、管节、节流装置、阀门和管口等。

下面我将详细介绍局部阻力的计算方法以及管路设计中的一些重要考虑因素。

一、弯头的计算弯头是管道系统中常见的一种局部阻力。

弯头的阻力主要取决于其曲率半径、角度和流体的流速。

一般情况下，弯头的阻力可以通过以下公式进行计算：ΔP=K×ρ×v²/2其中，ΔP表示弯头所产生的压力降，K表示弯头阻力系数，ρ表示流体密度，v表示流体流速。

具体的弯头阻力系数K可以通过查阅相关资料或利用实验数据进行确定。

二、管节的计算管节是管道系统中连接两个直管段的部件，其阻力受到管道内径、管长、流体流速以及管节的形状等因素的影响。

一般情况下，管节的阻力可以通过以下公式进行计算：ΔP=K×ρ×v²/2其中，ΔP表示管节所产生的压力降，K表示管节阻力系数，ρ表示流体密度，v表示流体流速。

具体的管节阻力系数K可以通过查阅相关资料或利用实验数据进行确定。

三、节流装置的计算节流装置是管道系统中一种特殊的局部阻力部件，它通过改变流体流速和管道截面积来产生阻力。

节流装置主要包括节流阀和孔板等。

一般情况下，节流装置的阻力可以通过以下公式进行计算：ΔP=K×ρ×v²/2其中，ΔP表示节流装置所产生的压力降，K表示节流装置阻力系数，ρ表示流体密度，v表示流体流速。

具体的节流装置阻力系数K可以通过查阅相关资料或利用实验数据进行确定。

四、阀门的计算阀门是管道系统中常见的一种局部阻力部件，其阻力取决于流体所通过的阀门类型、开度以及流体流速等因素。

ΔP=K×ρ×v²/2其中，ΔP表示阀门所产生的压力降，K表示阀门阻力系数，ρ表示流体密度，v表示流体流速。

具体的阀门阻力系数K可以通过查阅相关资料或利用实验数据进行确定。

管道内的局部阻力及损失计算

管道内的局部阻力及损失计算1.突然变宽或变窄的管道段：当管道内的截面突然变宽或变窄时，会引起阻力的增加。

根据连续性方程，流过突变截面的流量必须相同，所以流速也会随之改变。

可以使用Venturi公式来计算突变截面的压力损失：ΔP=(ρ*v^2/2)*(1/A1^2-1/A2^2)其中，ΔP是压力损失，ρ是流体的密度，v是流体的速度，A1和A2分别是突变前后的截面面积。

2.弯头、三通和四通管道：弯头和管道的交叉处会造成流体流动方向的改变，从而引起阻力。

不同类型的弯头、三通和四通管道有不同的阻力特性。

常用的计算方法是使用阻力系数来计算压力损失：ΔP=K*(ρ*v^2/2)其中，ΔP是压力损失，ρ是流体的密度，v是流体的速度，K是阻力系数，根据实际情况选择合适的数值。

3.收缩和扩张截面：当管道内的截面收缩或扩张时，流速会相应地增加或减小，并引起一定的压力损失。

hL=K*(v^2/2g)其中，hL是单位长度的压力损失，K是阻力系数，v是流体的速度，g是重力加速度。

4.管道内的阀门和节流装置：阀门和节流装置会在管道内引起阻力，其大小与装置类型、开关程度和流速等因素有关。

一般来说，可以使用阻力系数来计算阀门和节流装置的压力损失。

以上介绍了常见的管道内局部阻力的计算方法，通过选择合适的阻力系数和计算公式，可以对管道内局部阻力进行准确的评估。

在实际应用中，还应注意对其它特殊构造或结构的局部阻力进行适当的调整和考虑。

最后要注意的是，管道内局部阻力会导致流体能量损失，这会造成管道系统的能量耗散，所以在设计和选择管道系统时，需要合理估算管道的压力损失，以保证流体的正常运行和系统的高效性。

5局部阻力的计算与管路计算及应用

5局部阻力的计算与管路计算及应用局部阻力的计算与管路计算在工程设计和流体力学中具有重要的应用。

本文将详细介绍局部阻力的计算方法以及如何进行管路计算，并探讨其应用领域。

一、局部阻力的计算局部阻力是指管道中由于弯头、突变、扩散器、收缩器等构件引起的局部压力损失。

准确计算局部阻力对于管道系统的设计和优化至关重要。

1.弯头的计算弯头的计算主要涉及到弯头的类型、曲率半径、流体的特性等。

常用的计算公式包括罗根斯曼公式、白钱提公式等，具体计算方式可参考流体力学相关教材和规范。

2.突变的计算突变是指管道截面突然变化的部分，如扩散器和收缩器等。

突变的计算方法有宽度比法、速度比法、动量守恒原理、能量守恒原理等。

不同的突变类型使用不同的计算方法，需要根据具体情况进行选择。

3.扩散器和收缩器的计算扩散器和收缩器的计算方法与突变类似，也包括宽度比法、速度比法、动量守恒原理、能量守恒原理等。

根据扩散器和收缩器的形状和尺寸，选择合适的计算方法进行计算。

4.阀门和节流装置的计算阀门和节流装置的计算主要涉及到流量系数（Cv或Kv值）、压力损失系数（ΔP）、流速和流量等。

常用的计算公式有流量方程、雷诺数公式、流动轴线公式等。

根据具体的阀门和节流装置类型和参数，选择合适的计算公式进行计算。

5.管道连接的计算管道连接计算主要涉及到管道的连接方式、接头类型、接头的压力损失等。

具体的计算方法需根据不同的连接方式进行选择，如螺纹连接、法兰连接、焊接等。

二、管路计算管路计算是指对整个管道系统进行流体力学分析和性能评估的过程。

通过管路计算可以确定流体在管道中的流速、压力、温度等参数，并评估管道的流体动力学特性和能量损失。

管路计算主要包括以下几个步骤：1.确定管道系统的布局和参数，包括管道的长度、直径、材料、连接方式等。

2.根据管道系统的布局和参数，计算流体在管道中的流速和压力分布，可利用流体力学的基本原理和方程进行计算。

3.根据计算结果评估管道系统的流体动力学特性和性能，包括压力损失、速度分布、流量分布等。

局部阻力系数

局部阻力系数局部阻力系数(coefficient of local resistance)与流体方向和速度变化有关的系数具体指:流体流经设备及管道附件所产生的局部阻力与相应动压的比值，其值为无量纲数。

功能:用于计算流体受局部阻力作用时的能量损失。

公式:动压= 局部阻力系数*ρ*V*V*1/2hf=-Δp/ρ.局部阻力表示为动能u^2的倍数，hf'=ξu^2/2也可表示为管件的当量长度hf'=λlu^2/2d.λ可根据雷诺数Re求得，层流λ=64/Re,另外还有一些公式雷诺数在3000~1×10^5,λ=0.3164/Re^0.25.对于雷诺数在3000~3×10^6,λ=0.0056＋0.5/Re^0.32,还有其他的可以通过查表λ与Re ε/d可得。

通风压力克服通风阻力，两者因次相同，数值相等，方向相反。

知道通风阻力的大小就能确定所需通风压力的大小。

在矿井通风中，存在着摩擦阻力和局部阻力，必须分析研究它们的特性、测定方法以及降低措施等，从而作为选择通风设备，进行通风管理与设计的依据。

这在通风设计中尤其重要。

第一讲空气流动状态流体产生的阻力与流体流动过程中的状态有关。

流体流动时有两种状态;一种是流体呈层状流动，各层间流体互不混合，流体质点流动的轨迹为直线或有规则的平滑曲线，这一状态称为层流。

在流速很小、管径很小、或粘性较大的流体流动时会发生层流。

另一种是流体流动时，各部分流体强烈地互相混合，流体质点的流动轨迹是极不规则的。

除了有沿流体总方向的位移外，还有垂直于液流总方向的位移，流体内部存在着时而产生时而消灭的漩涡，这种状态称为紊流。

研究层流与紊流的主要意义在于两种流态有着不同的阻力定律。

试验证明，层流与紊流彼此间的转变关系决定于液体的密度ρ、绝对粘性系数μ，流体的平均速度V与管道水力直径d，这些因素的综合影响可以用雷诺数来表示为: 式中，ν--运动粘性系数，m VdVd 矿井巷道很少为圆形，对于非圆形通风巷道，以4S/U(水力直径)代替上式中的d，即: U--巷道周界长度，m。

局部阻力系数

局部阻力系数
公式：动压= 局部阻力系数*ρ*V*V*1/2，局部阻力系数是流体流经设备及管道附件所产生的局部阻力与相应动压的比值，其值为无量纲数。

液体在直管中流动时的压力损失是由液体流动时的摩擦引起的，称之为沿程压力损失，它主要取决于管路的长度、内径、液体的流速和粘度等。

液体的流态不同，沿程压力损失也不同。

液体在圆管中层流流动在液压传动中最为常见，因此，在设计液压系统时，常希望管道中的液流保持层流流动的状态。

扩展资料
当分流比一定时，阻力系数1、2均随管径比的增大而减小。

管径比越大，阻力系数1、2的降幅越小，当管径比大于0.8后，对二者的影响不再显著。

分流比越小，管径比的影响越小。

当管径比为0.38时，斜支管水流速比较高，三通内水流速分布很不均匀。

管径比越大，直支管、斜支管、主管的管径越趋于一致，流速分布越趋于均匀，主管上部的低速回流区也有所缩小。

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

局部阻力的计算与管路计算

局部阻力的计算与管路计算一、局部阻力的计算局部阻力是指管道系统中特定部位引起的阻力。

在管道系统中，局部阻力的影响往往是不可忽视的，因此需要进行准确的计算和分析。

常见的局部阻力包括弯头、三通、放大器、收缩器等。

1.弯头的阻力计算弯头的阻力可通过以下公式计算：ΔP=K*0.5*ρ*V^2其中，ΔP为压力损失；K为弯头的阻力系数；ρ为流体密度；V为管道中的平均流速。

弯头的阻力系数K是根据弯头形状和流体特性进行确定的，在实际工程中可以通过查阅相关资料或进行实验获得。

一般情况下，K的取值范围为0.3-0.62.三通的阻力计算三通的阻力可以通过以下公式计算：ΔP=K*0.5*ρ*V^2其中，ΔP为压力损失；K为三通的阻力系数；ρ为流体密度；V为管道中的平均流速。

三通的阻力系数K是根据三通形状和流体特性进行确定的。

不同类型的三通有不同的阻力系数，可以通过查阅相关资料或进行实验获得。

3.放大器的阻力计算放大器的阻力可以通过以下公式计算：ΔP=K*0.5*ρ*V^2其中，ΔP为压力损失；K为放大器的阻力系数；ρ为流体密度；V为管道中的平均流速。

放大器的阻力系数K是根据放大器形状和流体特性进行确定的。

不同类型的放大器有不同的阻力系数，可以通过查阅相关资料或进行实验获得。

4.收缩器的阻力计算收缩器的阻力可以通过以下公式计算：ΔP=K*0.5*ρ*V^2其中，ΔP为压力损失；K为收缩器的阻力系数；ρ为流体密度；V为管道中的平均流速。

收缩器的阻力系数K是根据收缩器形状和流体特性进行确定的。

不同类型的收缩器有不同的阻力系数，可以通过查阅相关资料或进行实验获得。

二、管路计算管路计算是指对管道系统中流体的流量、速度、压力等参数进行计算和分析的过程。

1.流量计算管道系统中的流量可以通过以下公式计算：Q=A*V其中，Q为流量；A为管道的横截面积；V为流体的平均流速。

2.速度计算管道系统中的速度可以通过以下公式计算：V=Q/A其中，V为流体的平均流速；Q为流量；A为管道的横截面积。

管道系统中局部阻力计算

垂直三通
850
- 01082 - 4118 019968
第2期
·设计与研究·
7
表 3 中的 Km 值与表 2 中的一样 , 因为此法是 Hooper 。
图 1 90°弯头损失系数
图 2 45°弯头损失系数
由图 1 和图 2 可以看出 ,3 - K 关系式极好地拟合 90°和 45°长短弯头的损失系数。
4 方法比较
下面举一实例对上述 4 种方法进行对比计算。例 :一个装有 5m 高水敞开的贮槽 ,贮槽排水管道系统包括 10 个 90°弯头 ,10 个三通 ,8 个闸阀和 30m 管。分别计算管子 (直径由 25 到 300mm) 的流量。贮槽顶部及排放口都在大气压下 ,用入口损失系数是 115 来计算由槽到管输送的动能变化。方程 (4) 用于计算 ef ,方程 (9) 是方程 (3) 的变形 ,用于计算流量: Q =〔πD2/ (2 ×2015) 〕( - gΔ Z/ ∑Kf i + 115) 015 (9)
2 管道系统的物流
广义的稳定流动的流体柏努力方程用于分析管道系统的物流 ,它可以用流动的物流上任意两点来表示 (这里Δ 表示参数的变量) :
Δ P/ρ+ gΔΖ +Δ( aV 2) / 2 + ef + w = 0 (3) 方程中的每一项代表单位质量流体的能量分量 , 方程的等价形式可以写成压力分量等于方程乘以 ρ, 或写成压头分量等于方程除以 g 。式中 ρ———密度 ,1kg/ cm3 ; Δ P ———流体压差 ,kg/ cm2 ;
图 3 三通损失系数
图 4 阀门损失系数
由图 3 和图 4 可以看出 ,3 - K 关系式极好地拟合

管道流动阻力的计算

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fz h 。

（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fJ h 。

因此，柏努利方程中 ∑fh 项应为： fJ fz f h h h+=∑ 说明：流动阻力可用不同的方法表示， ∑f h ——1kg 质量流体流动时所损失的机械能，单位为J/kg;g hf ∑——1N 重量流体流动时所损失的机械能，单位为m;∑f h ρ——13m 体积流体流动时所损失的机械能，单位为Pa 或2/m N 。

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： 22u d l h fz λ= [J/kg] 或 gu d l g h fz 22λ= [m]22u d l h fz ρλ= [pa] 式中，λ——磨擦阻力系数； l ——直管的长度（m ）； d ——直管内直径（m ）；ρ——流体密度 )/(3m kg ；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：22u d le h fJ ξ= [J/kg] （a ）或gu d le g h fJ 22ρξ= [m] (b) [pa]22u d le h fJ ρξρ= [pa] (c 其中，ξ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。

流体的管道局部阻力

流体的管道局部阻力在流体力学中，管道的局部阻力是指在管道中部分位置上存在的流动阻力。

当流体通过管道时，由于管道内壁的粗糙度或者几何形状的变化，会产生摩擦力，从而引起流体的局部阻力。

本文将从局部阻力的概念、计算方法以及影响因素等方面进行探讨。

一、局部阻力的概念局部阻力泛指管道中某个具体位置附近的阻力，与整个管道的阻力不同。

常见的局部阻力包括弯头、管道突然变窄或变宽的地方、阀门的开关等。

由于这些部位的几何形状的变化，会导致流体流速发生变化，摩擦力增大，从而引起阻力的增加。

二、局部阻力的计算方法计算局部阻力的方法有多种，其中最常用的是使用局部阻力系数。

局部阻力系数是指在一定条件下，某个部分的阻力与全通径阻力的比值。

例如，在弯头的计算中，可以使用弯头的局部阻力系数，用来表示弯头对流体流动的阻碍程度。

计算局部阻力系数需要考虑多个因素，如局部阻力形状、壁面粗糙度、雷诺数等。

通常可以通过实验或经验公式获取合理的局部阻力系数数值。

一些常用的流体力学手册中会提供各种局部阻力系数的数值，供工程师参考使用。

三、影响局部阻力的因素局部阻力受多个因素的影响，下面列举几个常见的因素：1. 管道几何形状：几何形状的变化会导致流体流动的速度和方向发生改变，形成涡流和旋涡，从而产生阻力。

2. 管道粗糙度：管道内壁的粗糙度会增加摩擦力，从而增加阻力。

3. 壁面摩擦系数：摩擦系数是指流体与管壁之间的摩擦力比例，不同材料的管壁具有不同的摩擦系数，摩擦系数越大，摩擦力越大，阻力也越大。

4. 流体的性质：流体的密度和黏度等性质都会直接影响阻力的大小。

黏度较大的流体往往会产生更大的局部阻力。

四、减小局部阻力的方法为了减小管道中的局部阻力，可以采取一些措施，包括以下几点：1. 改善管道的几何形状，避免过度弯曲和突变。

通过合理设计管道的布局，使得流体流动更加平稳，减少涡流和旋涡的产生。

2. 减小管壁的粗糙度。

可以通过精细加工或选择较光滑的材料来改善管壁的表面状态，减小摩擦力和阻力。