管道局部阻力损失
管道阻力损失计算
管道的阻力计算风管内空气流动的阻力有两种，一种是由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的沿程能量损失，称为摩擦阻力或沿程阻力；另一种是空气流经风管中的管件及设备时，由于流速的大小和方向变化以及产生涡流造成比较集中的能量损失，称为局部阻力。
通常直管中以摩擦阻力为主，而弯管以局部阻力阻力为主（图6-1-1）。
图6-1-1 直管与弯管（一）摩擦阻力1．圆形管道摩擦阻力的计算根据流体力学原理，空气在横断面形状不变的管道内流动时的摩擦阻力按下式计算：（6-1-1）对于圆形风管，摩擦阻力计算公式可改为：（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；l——风管长度，m；Rs——风管的水力半径，m；f——管道中充满流体部分的横断面积，m2；P——湿周，在通风、空调系统中即为风管的周长，m；D——圆形风管直径，m。
摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管管壁的粗糙度有关。
在通风和空调系统中，薄钢板风管的空气流动状态大多数属于紊流光滑区到粗糙区之间的过渡区。
通常，高速风管的流动状态也处于过渡区。
只有流速很高、表面粗糙的砖、混凝土风管流动状态才属于粗糙区。
计算过渡区摩擦阻力系数的公式很多，下面列出的公式适用范围较大，在目前得到较广泛的采用：（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。
尼古拉兹实验、工业管道方程、局部阻力损失
工业管道紊流阻力系数的计算公式
管流的沿程损失
`
在层流区: 在层流区:
64 λ= Re
当2000<Re<4000时称为临界区或临界过度区: 2000<Re<4000时称为临界区或临界过度区: <Re<4000时称为临界区或临界过度区
λ = 0.0025 3 Re
紊流区包括水力光滑区,过渡区(又称紊流过渡区)和阻力平 紊流区包括水力光滑区,过渡区(又称紊流过渡区) 方区: 方区:
p1 p2 α1V1 α 2V2 h j = ( z1 + ) ( z2 + )+ ρg ρg 2g 2g
2 2
V2 α V α 2V2 h j = β (V2 V1 ) + g 2g 2g
2 1 1
2
V2 α V α 2V2 h j = β (V2 V1 ) + g 2g 2g
2 1 1
1
2.51 K = 2 lg + λ 3.71d Re λ
工程中,还常采用适合于一定管材,一定阻力区的专用公式: 工程中,还常采用适合于一定管材,一定阻力区的专用公式:
1.阿里特苏里公式: 1.阿里特苏里公式: 阿里特苏里公式 2.谢维列夫公式 2.谢维列夫公式 对于新钢管: 对于新钢管: 水力光滑区 过渡区( 过渡区(
V
V
6
)
λ = K1
0.77 Re0.284
过渡区( ν 过渡区(
< 2.7 ×106
)
0.75 ν 6 λ = K1 0.284 0.55 ×10 + Re V
)
λ = K1
0.0134 d 0.284
0.284
通风管道局部损失(WK).
当合流三通内直管的气流速度大于 支管的气流速度时，会发生直管气流引 射支管气流的作用，有时支管的局部阻 力出现负值，同样直管的局部阻力也会 出现负值，但不可能同时出现负值。为 避免引射时的能量损失，减小局部阻力， 如图5.12，应使
v1≈v2≈v3， 即F1+ F2 =F3，以避 免出现这种现象。
图5.6 矩形弯管
图5.7 内外弧型矩形弯管 导流片的设置
国家标准设计图集各种导流叶片做法
表5.2 内外弧型矩形弯管导流片片数及设置位置
图5.8 内弧、内斜线外直角和内外直角矩形弯管导流片的设置 表5.3 单弧形或双弧形导流片圆弧半径及片距( mm)
2.变径尽量用渐扩、渐缩。（图5.9）
3.管道 与风机接管 处避免局部 涡流。（图 5.10）
图5.12 合流三通
5．风管的进、出口：气流流出时将 流出前的能量全部损失掉，损失值等于 出口动压，因此可采用渐扩管（扩压管） 来降低出口动压损失。图5.13所示，空
气进入风管会产生涡流而 造成局部阻力,可采取措施 减少涡流,降低其局部阻力。
图5.14 风管渐扩进口实物
图5.13 风管进口
局部损失
α=8~10 °（<45°）
图5.9 渐扩管内的空气流动
D叶轮直径
图5.10 风机进出口的管道连接
4．三通的局部阻力大小与断面形 状、两支管夹角、支管与总管的截面比 有关，为减小三通的局部阻力，应尽量 使支管与干管连接的夹角不超过30°， 如图5.12所示。
图5.11 三通支管和干管的连接
图5.12 合流三通
三通、变径、风帽、阀门等。
局部损失计算公式
式中
Pj
v 2
2
Pa
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，你也可用刘光启著的“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。
L-------管路长度。
d-------管道内径。
v-------有效断面上的平均流速，一般v=Q/s，其中Q是流量，S是管道的内截面积。
(完整版)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。
(完整版)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。
管道压力损失计算
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，你也可用刘光启著的“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。
L-------管路长度。
d-------管道内径。
v-------有效断面上的平均流速，一般v=Q/s，其中Q是流量，S是管道的内截面积。
给水管道阻力损失估算
给水管道阻力损失估算
给水管道阻力损失的估算是工程设计中非常重要的一项计算。
管道的阻力损失取决于多个因素，包括管道的直径、长度、流体的流速、流体的性质以及管道内壁的粗糙度等。
下面我将从不同角度来回答这个问题。
首先，管道的阻力损失可以通过达西-魏布努斯公式来估算，该公式为h_f = f (L/D) (V^2/2g)，其中h_f为单位长度管道的阻力损失，f为摩擦阻力系数，L为管道长度，D为管道直径，V为流体流速，g为重力加速度。
摩擦阻力系数f可以通过经验公式或图表查得，而流速V可以根据设计流量和管道截面积计算得出。
其次，对于复杂的管道系统，可以使用计算机辅助设计软件进行模拟计算。
这些软件可以考虑更多的因素，如管道的布局、管道材质、流体的温度和压力等，从而更准确地估算阻力损失。
此外，还可以通过实验测定的方法来估算管道的阻力损失。
通过在实验室或现场设置实验装置，测量流体在管道中的压力损失，从而得出阻力损失的数据。
最后，需要指出的是，在进行阻力损失估算时，需要充分考虑管道系统的实际工况，如流体的变化流速、流量以及管道的局部阻力等因素，以保证估算结果的准确性和可靠性。
综上所述，给水管道阻力损失的估算涉及多个方面，需要综合考虑各种因素，通过理论计算、软件模拟、实验测定等方法来获得准确的结果，以保证管道系统的安全稳定运行。
局部阻力计算
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。
在测量局部损失的实验中，实际上也包括了沿程损失。
二、局部损失的计算如前所述，单位重量流体的局部能量损失以表示式中，—局部损失（阻力）系数，是一个无量纲的系数，它的大小与局部障碍物的结构形式有关，由实验确定。
—管中的平均速度（通常指局部损失之后的速度）。
局部压强损失为式中，—流经局部障碍物前后的压强差（或总压差）。
1.突然扩张管道的局部损失计算由于产生局部损失的情况多种多样以及其流动情况的复杂性，所以对于大多数情况局部损失只能通过实验来确定。
只有极少数情况下的局部损失可以进行理论计算。
管道局部阻力损失
第四章管道内的粘性流动与管路计算基础上一节? 下一节?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。
工程流体力学中的能量损失分析
工程流体力学中的能量损失分析在工程流体力学中，能量损失是指流体在运动过程中由于各种因素造成的能量损失现象。
能量损失的分析和评估对于优化流体系统的设计和运行具有重要意义。
本文将针对工程流体力学中的能量损失进行详细解析，并探讨常见的能量损失类型以及相应的分析方法。
在流体系统中，能量损失主要包括以下几个方面：1. 摩擦损失：在流体通过管道、阀门、泵等器件的过程中，由于流体与器件表面之间的摩擦阻力而引起的能量损失。
摩擦损失通常通过雷诺数和阻力系数等参数来进行分析。
常用的方法有达西公式、废水管道局部阻力系数法等。
2. 弯头、弯管损失：当流体通过弯头或弯管时，由于转向所引起的能量损失。
弯头和弯管损失的分析可通过局部阻力系数法或压力损失系数法来进行。
3. 管道局部阻力损失：包括流体通过管道洗管、疏水器等设备所引起的能量损失。
根据不同的局部阻力形式，如突然变宽、缩窄、水头损失等，可以选择不同的分析方法，如阻力损失系数法、能量方程法等。
4. 泵站能量损失：泵站中的能量损失包括泵的机械能损失、摩擦损失以及阀门、管道等设备的能量损失。
泵站能量损失的分析通常采用能量平衡法和效率计算法。
为了准确分析能量损失，需要进行以下步骤：1. 流量测量：通过合适的测量方法，获得流体的实际流量数据。
常用的流量测量技术包括静态测压法、涡街流量计、超声波流量计等。
2. 压力测量：在流体系统的不同位置进行压力测量，获取流体在不同位置的压力数据。
常用的压力测量设备有压力表、压力传感器等。
3. 数据处理：将获得的流量和压力数据进行整理和处理，计算能量损失的大小和分布情况。
根据不同的能量损失类型和分析方法，使用适当的数学模型和公式进行计算。
4. 结果评估：根据分析结果，评估流体系统的能量损失是否符合设计要求。
如果存在较大的能量损失，需要进行优化设计或调整操作条件，以降低能量损失并提高系统的效率。
工程流体力学中的能量损失分析是流体力学研究和工程应用中的重要内容。
管道阻力损失计算
管道的阻力计算风管内空气流动的阻力有两种,一种是由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的沿程能量损失，称为摩擦阻力或沿程阻力；另一种是空气流经风管中的管件及设备时，由于流速的大小和方向变化以及产生涡流造成比较集中的能量损失，称为局部阻力。
通常直管中以摩擦阻力为主,而弯管以局部阻力阻力为主（图6—1—1）.图6-1-1 直管与弯管（一）摩擦阻力1．圆形管道摩擦阻力的计算根据流体力学原理，空气在横断面形状不变的管道内流动时的摩擦阻力按下式计算：（6—1-1）对于圆形风管，摩擦阻力计算公式可改为：（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;l——风管长度，m；Rs——风管的水力半径，m;f-—管道中充满流体部分的横断面积,m2；P--湿周,在通风、空调系统中即为风管的周长，m；D—-圆形风管直径,m.摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管管壁的粗糙度有关。
在通风和空调系统中，薄钢板风管的空气流动状态大多数属于紊流光滑区到粗糙区之间的过渡区。
通常，高速风管的流动状态也处于过渡区.只有流速很高、表面粗糙的砖、混凝土风管流动状态才属于粗糙区。
计算过渡区摩擦阻力系数的公式很多，下面列出的公式适用范围较大,在目前得到较广泛的采用：(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。
沿程损失和局部损失.
§4.1沿程损失和局部损失
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一、流动阻力及能量损失的两种形式
1、沿程阻力与沿程损失
粘性流体运动时，由于流体的粘性形成阻碍流体运动的
力称为沿程阻力。流体克服沿程阻力所消耗的机械能称为沿
为局部损失。单位重量流体的局部损失称为局部水头损失为
hj
v2 2g
其中： 为局部阻力系数，是一个由实验确定的无量纲数。
工程上的管路系统既有直管段又有阀门弯头等局部管件。
在应用总流伯努利方程进行管路水力计算时，所取两断面之
间的能量损失既有沿程损失又有局部损失。应分段计算再叠
加，即
hw hf hj
程损失。单位重量流体的沿程损失称为沿程水头损失为
hf
l d
v2 2g
其中 称为沿程阻力系数，它与雷诺数和管道表面的粗糙度
有关，是一个无量纲数，由实验确定。
2、局部阻力与局部损失
粘性流体流经各种局部障碍装置时，由于过流断面变化
流动方向改变，速度重新分布，质点间进行动量交换而产生
的阻力称为局部阻力。流体克服局部阻力所消耗的机械能称
局部阻力分析实验
管道内的局部阻力实验报告一、实验目的：1.了解各种局部阻力的形成原因及影响状况。
2.掌握能量损失以及损失计算方法二、实验设备：压力测量计，管道，阀门三、实验原理：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。
四、局部损失的产生的原因及计算：一、产生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。
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。
管道阻力对扬程的影响及管损计算
管道阻力对扬程的影响及管损计算！管道是一种固体物，水是容易流动的物质，如果管道内的水是流动的，必定有一部分能量转化为热能而“消灭”，也就是丢失了一部分水压（或称扬程），这是客观事物的反映，是水流运动的必然规律。
通常，我们将这种能量转变的现象，称之为能量损失（或称水力损失、损失扬程）。
它以米为计算单位。
管道阻力对扬程的影响有多大？有些用户经过测量，虽然蓄水池或水塔到水源水面的垂直距离还略小于水泵扬程，但还是提水量小或提不上水。
其原因常是管道太长、水管弯道多，水流在管道中阻力损失过大。
一般情况下90度弯管比120度弯管阻力大，每一90度弯管扬程损失约0.5-1米，每20米管道的阻力可使扬程损失约1米。
此外，有部分用户还随意更改水泵进、出管的管径，这些对扬程也有一定的影响。
那，管道阻力对扬程的影响究竟有多大呢？下面，我们来看下方表格你是否清楚管道水流产生水力损失的原因？问答一、是管壁粗糙的阻滞作用。
二、是水流各流层间的相对运动。
三、是管件内水流局部急剧变化形成的漩涡。
管路（网）水力损失由沿程和局部两部分组成。
在工程上，我们必须要计算知道它的数量多少，才能正确地选用水泵，确定所需要的水泵扬程。
管路沿程损失是发生在水流的全部流程上的摩擦阻力，它与管壁粗糙度、管长、管径、流速等有关，根据水力学原理，可以建立它的关系式。
沿程损失与管壁粗糙度有关的沿程摩擦系数成正比关系，不同的管材其粗糙度不同，铸铁管比较粗糙，沿程摩擦系数就大些；塑料管比较光滑，沿程摩擦系数就小些。
与管子长度成正比关系；与管径成反比关系，就是说，当流量一定时，管径小、流速快，则沿程损失大；还与流速的平方值成正比关系。
当然计算比较繁琐，简单的方法可以估算。
管路局部损失是水流在管道中流过底阀、阀门、弯头、异径管等配件过程中，由于局部装置使流型变化；流速方向和大小都改变，而且在流动中出现漩涡，使水流互相碰撞、冲击。
这种局部阻力而引起的水力损失叫做局部损失。
解释局部压力损失
解释局部压力损失局部压力损失是指在管道或者涡轮器等流体传输系统中，流体在运行过程中变化所引起的压力变化。
它是在流体流动过程中产生的，随着流量的变化而变化。
局部压力损失是影响流体运动的主要原因之一，它可以用来衡量流体分布的不均匀程度以及通过管道或者涡轮器传输的能量的大小。
局部压力损失一般是由流体阻力和摩擦阻力共同作用而产生的，其中流体阻力指的是由涡流、紊流、横流、噪声等因素所产生的阻力，摩擦阻力指的是流体穿过管道、涡轮器表面上产生的摩擦力所造成的阻力。
局部压力损失不仅受到管径、流量以及流体特性等宏观参数的影响，也受到管道内部表面粗糙度、流体质量、流体颗粒粒度等微观参数的影响。
局部压力损失的大小取决于流体的特性以及管道的结构和表面粗糙度，而且随着流量的变化而变化，因此要获得准确的压力损失数据需要对管道和流体的参数进行具体的衡量。
在实际的工程中，流体的压力损失有多种衡量方法，可以根据选择的介质来进行相应的衡量，其方法可以有多种，比如可以使用实验方法来衡量，也可以使用计算机模拟方法来衡量，还可以使用流变分析方法来解释和计算局部压力损失。
实验法是衡量局部压力损失最常用的方法之一，通过在实验室中测量管道或者涡轮器中流体流动的流量和压力来确定局部压力损失。
计算机模拟法是利用计算机编程来模拟管道或者涡轮器的流动过程，从而计算出流体的流量和压力，来计算局部压力损失。
流变分析法是对管道内部流体流动过程进行数学分析，以流动过程中的流量和压力分布情况，来计算出局部压力损失。
局部压力损失在实际工程中有非常广泛的应用，在管道、涡轮器、换热器、过滤器、混合器以及其他流体传输系统中，局部压力损失都是流体流动过程中重要的指标。
准确衡量和控制局部压力损失对优化流体传输系统的结构、改善管道流动状态以及提高系统的运行效率都非常重要。
综上所述，局部压力损失是影响流体运动的主要因素之一，它是由流体阻力和摩擦阻力共同作用而产生的，其大小取决于管道结构以及流体的特性，可以根据选择的介质来衡量压力损失，实验法、计算机模拟法和流变分析法都是常用的衡量方法。
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第四章管道内的粘性流动与管路计算基础上一节下一节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。
在测量局部损失的实验中，实际上也包括了沿程损失。
二、局部损失的计算如前所述，单位重量流体的局部能量损失以表示.式中，—局部损失（阻力）系数，是一个无量纲的系数，它的大小与局部障碍物的结构形式有关，由实验确定。
—管中的平均速度（通常指局部损失之后的速度）。
局部压强损失为式中，—流经局部障碍物前后的压强差（或总压差）。
1.突然扩张管道的局部损失计算由于产生局部损失的情况多种多样以及其流动情况的复杂性，所以对于大多数情况局部损失只能通过实验来确定。
只有极少数情况下的局部损失可以进行理论计算。
对于突然扩大的情况，可以通过理论推导得到局部损失的计算公式。
流体在如图 4.9 （）所示的突然扩张的管道内流动，由于流体的碰撞、惯性和附面层的影响，在拐角区形成了旋涡，引起能量损.失。
由图可见，流体到2截面充满整个管道。
取1-1和2-2截面以及侧表面为控制体，并设截面1处的面积为，参数为；截面2处的面积为，参数为，则根据柏努力方程，有于是局部损失为对1-1和2-2截面运用连续方程，即对所取得控制面应用动量方程，考虑到1-1和2-2截面之间的距离比较短，通常可以不计侧表面上的表面力，于是动量方程可写为.将动量方程和连续方程代入的表达式得令，，则局部损失可写为（4.35）式中，分别表示局部损失（阻力）系数。
式（4.35）表明，用公式计算局部损失时，采用的速度可以是损失前的也可以是损失后的，但局部损失系数也不同。
由式（4.35）及局部损失系数的表达式可以看出，突然扩大的局部损失系数仅与管道的面积比有关而与雷诺数无关，实际上根据实验结果可知，在雷诺.数不很大时，局部损失系数随着雷诺数的增大而减小，只有当雷诺数足够大（流动进入阻力平方区）后，局部损失系数才与雷诺数无关。
下面给出的几种比较常见的局部损失系数的计算，且一般情况下，局部损失系数均指对应发生损失后的速度给出的。
2.渐扩管流体流过逐渐扩张的管道时，由于管道截面积的逐渐扩大，使得流速沿流向减小，压强增高，且由于粘性的影响，在靠近壁面处，由于流速小，以至于动量不足以克服逆压的倒推作用，因而在靠近壁面处出现倒流现象从而引起旋涡，产生能量损失。
渐扩管的扩散角越大，旋涡产生的能量损失也越大，.越小，要达到一定的面积比所需要的管道也越长，因而产生的摩擦损失也越大。
所以存在着一个最佳的扩散角。
在工程中，一般取，其能量损失最小。
在左右损失最大。
渐扩管的局部损失系数为（4.36）3.突然缩小管道..图4.10 突然缩小的管道流体在突然缩小的管道中流动如图 4.10 所示，当管道的截面积突然收缩时，流体首先在大管的拐角处发生分离，形成分离区，然后在小管内也形成一个分离区。
最后才占据管道的整个截面。
局部损失系数的确定可以根据实验确定。
对于不可压缩流动，实验结果为（4.37）在特殊情况下，，即流体从一个大容器进入管道且进口处具有尖锐的边缘时，局部损失系数为。
若将进口处的尖锐边缘改成圆角后，则局部损失系数随着进口的圆滑程度而大大降低，对于圆形匀滑的边缘；入口极圆滑时。
4.渐缩管为了减小突然缩小的流动损失，通常采用渐缩管。
在渐缩管中，流线不会脱离壁面，因此流动阻力主要是沿流程的摩擦引起的。
对应于缩小后的流速的局部损失系数为，由此可见，在渐缩管中的流动损失很小。
5.弯管.图4.11 流体在弯管内的流动在弯管内的流动由于流体的惯性，流体在流过弯管时内外壁面的压力分布不同而流线发生弯曲，流体受到向心力的作用，这样，弯管外侧的压强就高于内侧的压强如图4.11 所示。
图中区域内，流体压强升高，点以后，流体的压强渐渐降低。
与此同时，在弯管内侧的区域内，流体作增速降压的流动，区域内是增压减速流动。
在和这两个区域内，由于流动是减速增压的，会引起流体脱离壁面，形成漩涡区，造成损失。
此外，由于粘性的作用，管壁附近的流体速度小，在内外压力差的作用下，会沿管壁从外侧向内侧流动。
同时，由于连续性，管中心流体会向外侧壁面流去。
从而形成一个双旋涡形状的横向流动，整个流动呈螺旋状。
横向流动的出现，也会引起流体能量的损失。
弯管的局部损失系数可按下列经验公式计算：（4.38a）系数的计算式为.（4.38b）式中，是弯管中线的曲率半径，为管径。
4.4.2减小和利用局部损失在各种管道的设计中，应尽量减小局部损失。
为了减小局部损失，应尽量避免流通截面积发生突然的变化，在截面积有较大变化的地方常采用锥形过渡，在要求比较高的管道中应采用光滑的流线型壁面。
以下举几个例子来说明减小局部损失的方法。
.1、弯曲管道由弯管的局部损失计算公式可知，弯管的局部损失取决于管道的直径、曲率半径和管道的弯曲角。
因此在设计管道时，为了减小局部损失，应尽量避免采用弯转角过大的死弯。
对于直径较小的热力设备管道，通常采用。
对于直径较大的排烟风道来说，横向的二次流动比较突出。
为了减小二次流动损失，一方面可以适当的加大管道的曲率半径，以减小流体转弯时的离心力，另一方面通常在弯管内安装导流叶片如图4.12 所示。
这样既可减小弯道两侧的压强差，又可以减小二次流影响的范围。
根据实验，在没有安装导流叶片的情况下，直角弯管的；安装簿板弯成的导流叶片后，；当导流叶片呈流线月牙形时，。
可见当安装导流叶片后，并适当选择导流叶片的形状，对减小局部损失有明显的效果。
2、流通截面的变化将突然扩张的管道改为渐扩管，由于涡流区的大小和涡流强度的减小，其局部损失有很大的改善。
但是当扩张（或收缩）的面积比一定时，渐变管的长度相应地加长，使得沿程损失有所增加，所以设计时.应取最佳值。
管长的增加会增加管道设计的成本或带来制造上的困难。
有些情况下，还要受到几何空间的限制，因此在管道设计中，应根据具体问题、具体情况全面折衷考虑。
在设计渐扩管时，当面积比较大时，可用隔板或用几个同心扩张管来达到正常的扩张角。
扩张角一般控制在的范围内。
图4.12 装有导流片的弯管.. （a）渐扩管的扩张角(b)具有隔板的渐扩管图4.13 渐扩管的扩张角3、三通工程中有各种各样的三通接头，其局部阻力系数也各不相同，使用时可查阅流体力学手册。
这里说的是为了减少流体流过三通的能量损失，可以在总管中根据支管的流量安装分流板和合流板如图4.15所示。
从减小局部损失的角度来讲，应尽量避免采用直角三通。
. 图4.14三通管道中的合流板和分流板4、局部损失的利用在日常生活中，局部损失还可以被利用。
阀门就是利用局部损失来控制流量的一个例子。
在航空发动机上，为了防止燃烧室出口的高温高压燃气进入滑油腔内，可以利用如图4.16 所示的封严装置将燃气和滑油腔隔开。
封严装置的原理是根据燃气每经过一个密封齿，压强就有所降低，经过几个密封齿后，压强就降低到与滑油腔内的压强基本相等。
这样最后一个齿的前后的压强差很小，达到阻隔燃气流入滑油腔的目的，起到密封的作用。
图4.15 封严装置4.4.3流动损失叠加及当量长度法一、流动损失的计算一般情况下，流体在管路系统中的流动必将存在若干沿程损失和局部损失，总的能量损失符合叠.加原理，在不考虑其相互干扰的情况下，单位重量流体沿流程的总损失为式4.6二、当量长度法由上面的沿程损失和局部损失计算公式可知，这两种损失均与流速的平方成正比。
假定能够找出在流速相同的条件下，某段长度的管件能产生同样长度的沿程损失，这段长度就叫做该管件的当量长度。
它能在流动损失等效的条件下，以某段等经直管的沿程损失代替局部损失，这种当量长度法对于管路系统的计算是非常方便的。
这种当量关系为即（ 4.39）.式中称为该管件的当量长度，或者称为此局部损失的等价管长。
如果管路系统的管径和沿程阻力损失系数处处相等，则有于是（ 4.40）引用了当量长度的概念，可方便地估算出局部损失所占的比例，为复杂管路系统的能量损失的计算提供了简便的分析方法。
4.4.4 进口起始段内的流动..图4.16 进口起始段内的流动在各种管道计算中，会遇到管道起始段的流动问题，本节讨论进口起始段的沿程能量损失。
在这段管流中，流体质点的运动与完全发展的管内流动完全不同，流体质点的速度在不断的变化。
图4.17 给出了进口比较圆滑的圆管进口段内的流动。
流体从进口几乎均匀地流入管内，由于粘性的影响，在壁面上速度为零，然后沿法线方向流速逐步增加到中心线上的速度。
另一方面，随着流体的不断流入，管壁对流动的影响加大，但因在流动中要满足连续方程，即流量保持不变，因此，管轴附近的流体将相应加速。
在这个过程中，流体质点存在着从管壁到管轴的横向运动，且横截面上的速度分布也发生了变化，直到轴线上的速度达到该流量下的完全发展的最大速度为止，此时即可认为进口初始段的流动过程结束。
下面分别讨论进口起始段长度的计算方法和能量损失。