流动阻力及管路特性曲线36页PPT
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化工基础实验 流体流动阻力幻灯片PPT
引入无因次数群：
Re=duρ/μ;ε/d;l/d
从而得到：
Δp/ρμ2=φ(duρ/μ,ε/d, l/d )
Δp/ρ= l/dϕ(Re、ε/d)u2/2
令λ=ϕ(Reε/d)称之为摩擦阻力系数，那么有 Δp/ρ=λl/d·u2/2
由此可得摩擦阻力系数与压头损失之间的 关系，这种关系可用实验方法直接测定。
实验操作要点
预先选择进展实验的管路和被测对象〔直管或 局部阻力〕，开关相应的阀门，使水的流向能 沿正确的管路流动。
开启离心泵，进展管路系统的排气，进展压差 计测压装置U形管压差计或倒U形管压差计的排 气。
调节流量测取数据，用泵出口阀调节流量，从 大到小在流量变化的整个量程内测取6-8组数据。
关联在同一条曲线上？ 请设计一个测量变径弯头的局部阻力方案？
hf=Δp/ρ=λlu2/2d
对于光滑管，大量实验证明，当Re数在
3×103—105的范围内，λ与Re的关系遵循
Blasius公式，即：
λ =0.3163/Re0.25
2、局部阻力
局部阻力可采用阻力系数表示
hf=ξu2/2或
Hale Waihona Puke Δp=ξρu2/2实验装置
本实验装置〔如图1 所示〕选择几种较为典型的 管子、管件、阀门和流量计组合而成一条管路系 统；动力工作系统由泵、阀门和高位水槽控制运 行；测量系统由旋塞、胶管、倒置U形管水柱压差 计和U形管汞柱压差计组成。
重复上述步骤，进展另一测试系统操作。 实验完毕，关闭水泵，翻开压差计上平衡阀。
报告要求
根所测数据，在双对数坐标上绘出λ-Re及 ζ-Re关系曲线。
在双对数坐标纸上标绘出λ-Re-ε/d曲线。
思考题
流体阻力PPT课件
u2 2
ζ ----局部阻力系数（local resistance factor） 由实验测得。
若用压强降来表示 ,则：
= △ P = ρ hf ′
ρ u2 ζ2
1.5 流体在管内的流动阻力∑hf
局部阻力系数---- ζ • 管路突然放大或突然缩小， ζ值由小管与大管的截
面积之比A1/A2查得，且流速取小管的流速。
阻力通式：
∑ h f = hf+hf ′ =λ
l + le u2 d2
∑hf
=
hf+
hf ′ =
(λ
l d
+ζ )
u2 2
1.5 流体在管内的流动阻力∑hf
例 : 用泵把20℃苯从地下贮罐送到高位槽, 流量300L/min, 高位槽液面比贮罐液面高10m, 上方均为大气压. 泵的吸入 管为φ89mm×4mm 的无缝钢管, 长15m, 管路上装有一全 开的底阀, 一个标准弯头, 泵排出管为φ57mm×3.5mm无缝 钢管, 长50m, 一个全开的闸阀, 一个全开的截止阀和3个标 准弯头, 假设贮罐送和高位槽的液面维持恒定, 求泵的轴功 率, 设泵的效率为70%.
层流边界层厚度：
δ x=
4.64 Rex0.5
湍流边界层厚度： δ 0.376
x = Rex0.2
Rex = us x ρ μ
当Rex 2105时，边界层内的流动为滞流 ；
当Rex 3106时， 边界层内的流动为湍流；
在平板前缘处，x=0，则δ=0。随着流动路程的增长，边界层 逐渐增厚；随着流体的粘度减小，边界层逐渐减薄。
1.4 流体流动现象
速度和压力围绕“平均值”——时均速度波动，该值 不随时间改变
15流体在管内的流动阻力-43页PPT精品文档
P e W e q m 2.6 7 9 4 .4 1 .1k9 W
轴功率：
P P e/ 1 .1/9 0 .7 1 .7 kW
1.6 管路计算
管路计算
简单管路计算 按布置情况 复杂管路计算
按设计目的
设计型计算 操作型计算
简单管路：简单管路是指由不同管径的管道与管件串
联而成的系统。
R
平均速度
uV A sAu A rd Aumax 1 R R r2 2 2rdr 1 2uma x8 p LR2
upR2 p d2
8L 32L
hf
32Lu d 2
hf
l
d
u2 2g
64 64 du Re
A
B
A
B
C
C
变径管d、u、λ不同，需分段计算阻力
例：
gA zpA1 2uA 2W egC zpC1 2uC 2hfAC
其h 中 fA Ch ， fA B h fBC
例题：用泵把20℃的苯从地下贮罐送到高位槽，流量为300
l/min。高位槽液面比贮罐液面高10m。泵吸入管用 89×4mm
hf h f直 h f局
进口段： hf（进口 段 h直 ） h局
h f直
l u2 d2
hf局 ld eu 2 2或 hf局 u 2 2
d=89-2×4=81mm, l=15m
u10 6 0 3 0 4 0 0 0 .0 02 8 10 .9m 7 /s R ed u 0 .0 7 .3 8 0 .1 9 7 1 4 0 8 78 0 9 .3 1 840
p 1 p 2 r2 2 rL
流体流动阻力现象PPT课件
层流边界层
湍流边界层
u∞
u∞
u∞
δ A
x0 层流内层
平板上的流动第边23界页层/共51页
转折点：
Re x
u x
5 10 5
~
2 106
边界层厚度δ随x增加而增加
层流：
4.64
x (Re x )0.5
x0.5
层流边界层
湍流边界层
u∞
u∞ u∞
湍流：
0.376
x
(Re
0.2 x
)
x0.8
du
dy
气体及大多数低分子量液体是牛顿型流体。 ② 非牛顿型流体
a
du dy
a ——表观粘度，非纯物性, 是剪应力的函数。
第5页/共51页
Ⅰ 假塑性流体：表观粘度随速度梯度的增大而减小。 几乎所有高分子溶液或溶体属于假塑性流体。
Ⅱ 胀塑性流体：表观粘度随速度梯度的增大而增大。 淀粉、硅酸盐等悬浮液属于胀塑性流体。
1
R
2
ur 2rdr
p1 p2
8l
R2
因此
uav
1 2
um
ax
第16页/共51页
② 壁面剪应力与平均流速间的关系
w
R 2l
(
p1
p2 )
p1 p2 4l
d
uav
p1 p2
8l
R2
故：
w
4uav
R
8uav
d
第17页/共51页
（3） 湍流时的速度分布和剪应力 ① 湍流描述 主要特征：质点的脉动 瞬时速度= 时均速度+ 脉动速度
A -牛顿流体； B -假塑性流体；
C -宾汉塑性流体；
流体输送技术—流体在管内的流动阻力(化工原理课件)
总压力1
内径
流速 长度
摩擦力
总压力2
对整个水平管内的流体柱进行瞬间受力分析，由于流体柱做稳定匀
速运动，在流动方向受力处于平衡状态。若规定与流动方向同向的
作用p1力(π为4正d，2 )则有
p2
பைடு நூலகம்
π (d 4
2
)
τw
(πdl)
0
（2）式
管壁对流体的剪应力
总压力1
内径
流速 长度
摩擦力
总压力2
联立（1）式和（2）式，可得
那么局部阻力的大小又该 如何计算呢？
局部阻力可以通过当量长度法和阻力系数法来进行计算
当量长度法
局部阻力计算
转化为
hf
le d
u2 2
直管阻力损失计算
阻力系数法
hf
ζu 2 2
当量长度法
局部阻力
阻力系数法
的计算方法
流体在管路中流动时的总阻力该如何 计算呢？
——哈根-伯稷叶方程
2、流体作湍流流动时，随层流内层的厚度减薄，壁面粗 糙峰伸入湍流区与流体质点发生碰撞，加大了流体的湍动性， 导致流体能量的额外损失。此时λ除与Re有关以外，还与管壁 的粗糙度有关，且Re值愈大，层流内层的厚度愈薄，影响愈 显著。
此时，影响λ的因素很多，且无通用计算式，只能用经验 公式或图查得λ的值。
化工原理
流体具有黏性
直管阻力是流体流经一定管径的直管 时，由于流体的内摩擦而产生的阻力
局部阻力是流体流经管路中的管件、阀门及截面的 突然扩大和突然缩小等局部障碍时所引起的阻力
总压力1
内径
流速 长度
摩擦力
总压力2
在1-1′和2-2′截面间列伯努利方程，由于z1=z2，u1=u2 =u， 则有
流体流动阻力PPT课件
故柏努利方程化简为
He20Hf
.
38
式中：∑Hf 是输水管路的总压头损失,它包括吸水管路 和排出管路的压头损失.由于吸入和排出的管径不同, 故其压头损失要分段计算. 1、吸水管路的压头损失∑Hf吸
Hf吸(d L)吸u22g 吸
已知:L=10m,查附录4"管子规格得d=114-2×4=106 mm
查表1-2得底阀,ξ≈7.0;90弯头ξ≈0.75.
解：用雷诺数判断，
当量直径de为：
dea 2 abb 20 .0 4. 4 0.0 3 .30.34(m 2 ) 9
.
11
空气的密度为
p R M T 1 . 0 8 . 3 0 3 . 1 1 2 9 3 . 0 4 4 7 8 2 7 . 9 0 3 8 1 5 . 2k 3 / m g 3 6
的外加压头和有效功 率.(取水管ε=0.15mm)
.
37
解 取河面为1-1ˊ截面,且为基准水平面,水塔水面为 2-2ˊ截面.在两截面之间列柏努利方程,即
z1 pg 1u 22 g 1H ez2 pg 22 u2 2 gH f
式中:z1=0，Z2=20m;p1=p2=0(表压); u1= u2≈0（均为液面）
V 453600
管内流速 u排A排0.080 2 52.26 (m/s)
4
.
41
Re d u 0 .01 .8 0 2 0 . 0 4 1 5 5 6 9 3 0.9 2 1 8 .9 7 150
又ε/d=0.15/80.5=0.0019 查图1-20得λ=0.024 H 排 0 .0 0 2 .0 44 8 0 6 .4 0 2 4 5 0 .7 1 5 2 2 . 9 4 .8 2 6 0 7 .5 m 7 1
He20Hf
.
38
式中：∑Hf 是输水管路的总压头损失,它包括吸水管路 和排出管路的压头损失.由于吸入和排出的管径不同, 故其压头损失要分段计算. 1、吸水管路的压头损失∑Hf吸
Hf吸(d L)吸u22g 吸
已知:L=10m,查附录4"管子规格得d=114-2×4=106 mm
查表1-2得底阀,ξ≈7.0;90弯头ξ≈0.75.
解：用雷诺数判断，
当量直径de为：
dea 2 abb 20 .0 4. 4 0.0 3 .30.34(m 2 ) 9
.
11
空气的密度为
p R M T 1 . 0 8 . 3 0 3 . 1 1 2 9 3 . 0 4 4 7 8 2 7 . 9 0 3 8 1 5 . 2k 3 / m g 3 6
的外加压头和有效功 率.(取水管ε=0.15mm)
.
37
解 取河面为1-1ˊ截面,且为基准水平面,水塔水面为 2-2ˊ截面.在两截面之间列柏努利方程,即
z1 pg 1u 22 g 1H ez2 pg 22 u2 2 gH f
式中:z1=0，Z2=20m;p1=p2=0(表压); u1= u2≈0（均为液面）
V 453600
管内流速 u排A排0.080 2 52.26 (m/s)
4
.
41
Re d u 0 .01 .8 0 2 0 . 0 4 1 5 5 6 9 3 0.9 2 1 8 .9 7 150
又ε/d=0.15/80.5=0.0019 查图1-20得λ=0.024 H 排 0 .0 0 2 .0 44 8 0 6 .4 0 2 4 5 0 .7 1 5 2 2 . 9 4 .8 2 6 0 7 .5 m 7 1
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流动阻力及管路特性曲线
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克