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清华大学:《化工原理》课程授课提纲(上)第一章 流体流动

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第一节 流体流动中的作用力 Key Words: Fluid flow, Shear stress, Fluid statics, Density,Viscosity, Pressure
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第一章流体流动 第一节流体流动中的作用力 Key Words: Fluid flow, Shear stress, Fluid statics, Density, Viscosity, Pressure 管道输送 化工过程中的流体流动 多相流 单元操作中流动现象 体积力和密度:p=m/V p 液体基本不变稍有变化 气体改变 改变 理气p=m=mM=PM 混合密度:体积分率:Xv1Xv2 气体:Pn=XP1P1+X22+…(1m3为基准)总质量=A+B+C 液体:1Kg混合液为基准,质量分率:Xw1Xw ∑总体积=A+B+C 、压力: latm=1.013×105N/m2=10.33m(水柱),760mmHg 压力表:表压=绝压一大气压 真空表:真空度=大气压一绝压=一表压 [确切标明(表)、(绝)、(真)] 剪力、剪应力、粘度: 流体沿固体表面流过存在速度分布: T=u μ:动力粘度、粘性系数 牛顿型 塑性 T=T +udu 非牛顿型1 N/m N-S 粘度:Pa·s= T↑液体μ,气体 P↑基本不变基本不变40atm以上考虑变化

3 第一章 流体流动 第一节 流体流动中的作用力 Key Words: Fluid flow, Shear stress, Fluid statics, Density,Viscosity, Pressure 管道输送 化工过程中的流体流动 多相流 单元操作中流动现象 一、体积力和密度: = m/V p T 液体 基本不变 稍有变化 气体 改变 改变 理气 m nM pM V V RT = = = 混合密度: 体积分率:XV1 XV2 气体:    m V V = + + X X 1 1 2 2 (1m3 为基准)总质量=A+B+C 液体:1Kg 混合液为基准, 质量分率:X w1 X w2 1 2 1 2 1 X X w w    = + +  总体积=A+B+C 二、压力: 1atm=1.013×105 N/m2 =10.33m(水柱),760mmHg 压力表:表压=绝压-大气压 真空表:真空度=大气压-绝压=-表压 [确切标明 (表)、(绝)、(真)] 三、剪力、剪应力、粘度: 流体沿固体表面流过存在速度分布: F du A dy = =   :动力粘度、粘性系数 牛顿型 du dy   = 塑性 y du dy    = + 非牛顿型 假塑性 ( ) 1 du n k n dy  =  涨塑性 ( ) 1 du n k n dy  =  粘度: 2 2 / / / N m N S Pa s m s m m   = = T↑ 液体  ↓,气体  ↑ P↑ 基本不变 基本不变 40atm 以上考虑变化

混合粘度:①不缔合混合液体lgHm=∑ x log u1(x摩尔分率) ②低压下混合气体 Hn=∑yHM∑ (y摩尔分率,M分子量) 第二节流体静力学方程 、静力学基本方程: 方向→与作用面垂直 静压力各方向作用于一点的静压力相同 同一水平面各点静压力相等(均一流体) 对于Z方向微元 PA=(p+dp)a+pgAdz 中+pg==0 不可压缩液体: p=const, p/p+g==const p1=p2+p8g(22-Z1) 1、不可压缩流体 条件:2、静止 3、单一连续流体 结论:∫单一流体连续时→同一水平面静压力相等 间断、非单一流体→逐段传递压力关系 流体静力学方程的应用 1、压差计 P,+PBgh=p2+ Pagh,+p,gR P,-p,=(P,-PB)gR 若pa≈0 p-p,=p,Rg 微差压差计 △p=△PgR ①D:d=10:1 ②p与p很接近 R很大时,液面相似

4 混合粘度:①不缔合混合液体 log log m i i   =x ( i x摩尔分率 ) ②低压下混合气体 1 1 2 2 / m i i i i i   =  y M y M ( i i y M 摩尔分率, 分子量) 第二节 流体静力学方程 一、静力学基本方程: 方向→与作用面垂直 静压力 各方向作用于一点的静压力相同 同一水平面各点静压力相等(均一流体) 对于 Z 方向微元: ( ) 0 pA p dp A gAdz dp gdz   = + + + = 不可压缩液体: 1 2 2 1 . / . ( ) const p gz const p p g Z Z    = + = = + − , 1、不可压缩流体 条件: 2、静止 3、单一连续流体 结论: 单一流体连续时→同一水平面静压力相等 间断、非单一流体→逐段传递压力关系 二、流体静力学方程的应用: 1、压差计: 1 1 2 2 1 2 1 2 ( ) 0 B B A A B B A p gh p gh gR p p gR p p Rg        + + + − = −  − = = 若 微差压差计 p gR =  ① D d: 10:1 = ②   c A 与 很接近 R 很大时,液面相似

例:D:d=10:1,p=920kgm3,p=998kg/m3,若R=0.3m 兀DMh=xdR→Mh=(2yR=000m B1=Rg(PA-P)+2gh=2296+27.1=2567Nm2(表) 2、液面计: P水8H=P18R H=(P121P水)R 3、液封 4、液体在离心力场内的静力学平衡 P 第三节流体流动的基本方程 Bernoulli equation, Potential energy, Kinetic energy, Loss of mechanical energy, Work Continuity Key Words: Mass flow rate, Volumetric flow rate, Velocity, Mass velocity, Equation 流量与流速 体积流量:V=V/,质量流量:Ws=w/r 流速:=Vs/A,质量流速:G=ws/A Ws=VsP=upA G 管路流速:液体0.5~3m/s,气体10~30m/s 综合考虑:流量◇生产任务:流速、动力、设备、工艺 连续性方程: s1=Ws2=s流动系统→各截面上:upA= const 若p=c0!u4=l242圆管a1/l2=(d21d4)2 三、总能量衡算和柏努利方程:稳定流动体系中讨论 1、与流体有关的能量形式和总能量衡算 内能mU=(T,),位能mg2,动能士m2,静压能(流动功) 流体进入划定体积需要对抗压力作功,所作功转化为流体静压能带入划定体积 质量为m、体积为Ⅴ的流体,进入划定体积 上游压力:P=p·A 所行距离:l=VA:PA

5 例: D d: 10:1 = , 3 3   C A = , = 920kg/m 998kg/m ,若 R m = 0.3 2 2 2 ( ) 0.003m 4 4 d D h d R h R D    = →  = = 1 A C C p Rg gh = − + ( )    =229.6+27.1=256.7N/m2 (表) 2、液面计:   水 gH gR = Hg Hg H R =  ( / )   水 3、液封 4、液体在离心力场内的静力学平衡 2 2 1 2 2 2 1 ( ) 2 p p r r   − = − 第三节 流体流动的基本方程 Key Words: Mass flow rate, Volumetric flow rate, Velocity, Mass velocity, Equation of continuity, Bernoulli equation, Potential energy, Kinetic energy, Loss of mechanical energy, Work 一、流量与流速: 体积流量: / V V S =  ,质量流量: / w w S =  流速: / u V A = S , 质量流速: / G w A = S / w V u A G w A u S S S = = = =    管路流速: 液体 0.5~3 m/s, 气体 10~30 m/s 综合考虑:流量  生产任务; 流速、动力、设备、工艺 二、连续性方程: w w w S S S 1 2 3 = = 流动系统→各截面上: u A const  = . 。 若  = const. u A u A 1 1 2 2 = 圆管 ( ) 2 1 2 2 1 u u d d / / = 三、总能量衡算和柏努利方程:稳定流动体系中讨论 1、与流体有关的能量形式和总能量衡算 内能 mU f T p = ( , ), 位能 mgZ , 动能 1 2 2 mu ,静压能(流动功) 流体进入划定体积需要对抗压力作功,所作功转化为流体静压能带入划定体积。 质量为 m、体积为 V 的流体,进入划定体积 上游压力: P p A =  ; 所行距离: l V A = / ; _ P A

功:Pl=pV流动中存在 总能量:mE=m+mn82+m3+P"/ 外界输入 对两个不同截面 U,+mgz +p, 1+m@e +mw +P2V2 2、柏努利( bernoulli)方程式: 单位质量流体 △U+g△z+△n2/2+△(U)=Q+WU=V/m(比容) 根据热力学第一定律:W:膨胀功:Q:两部分→环境Qε和阻力消耗 △U=Q-W=Q+∑h-ph ∫,mh=H-∑ △(P)=Rw+ph w=W-∑h 不可压缩流体:阳=pg4+△2/2+4p=-∑h 对于理想流体:∑h=0,无外功形=0 z1+2/2+B1/p=8z2+2/2+P2p 3、讨论 代表能量的转化:对于理想流体= const 实际流体(非理想)系统能量随流动↓,实际流体的流动条件E2>E曲或W>0; 乙,p,u,状态函数,w,∑h过程函数 当W=0,u=o,h=0,静力学方程 三种不同形式gz,pgz,z (Jkg),(N/m2),(m)(体柱)<绝压 可压缩流体(p-p2)/p 4、使用条件 稳定流动 计算空间连续,不可压缩 、截面选定:缓变均匀流 d、单位一致性 、管内流动,,p,p为平均值 四、柏努利方程的应用:

6 功: Pl pV = 流动中存在 总能量: 2 2 mu mE mU mgZ pV = + + + ; 外界输入: mQe , mWe 对两个不同截面: 2 2 1 2 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 e e mu mu mU mgZ pV mQ mW mU mgZ p V + + + + + = + + + 2、柏努利(Bernoulli)方程式: 单位质量流体 ( ) 2 / 2 /  +  +  +  = + = U g Z u p Q W V m   e e (比容) 根据热力学第一定律:W: 膨胀功;Q: 两部分→环境 Qe 和 阻力消耗 2 1 U Q W Q h pdv e f   = − = + −    ( ) 2 2 2 1 v e f v u   + +  − = − g z pv pdv W h   ( ) 2 2 2 1 1 1 2 / 2 p v p  =  +   +  +  = − pv vdp pdv g Z u vdp W h p v p e f  不可压缩流体: 2 1 / p p  =  vdp p  2 / 2 / g Z u p W h  + +  = −  e f  对于理想流体: hf = 0 ,无外功 We = 0 , 2 2 1 1 1 2 2 2 gZ u p gZ u p + + = + + / 2 / / 2 /   3、讨论 代表能量的转化:对于理想流体=const.; 实际流体(非理想)系统能量随流动↓,实际流体的流动条件 E >E 出或 We>0; Z,p,u,状态函数,We, hf 过程函数; 当 We = 0 ,u o = , hf = 0 ,静力学方程; 三种不同形式 gZ, gZ, Z (J/kg),(N/m2),(m)(流体柱) 可压缩流体 (p1-p2)/p1 > 10%。 4、使用条件: a、稳定流动 b、计算空间连续,不可压缩 c、截面选定:缓变均匀流 d、单位一致性 e、管内流动 u z p , , ,  为平均值 四、柏努利方程的应用:

画图 计算步骤截面选取:①从上游到下游,1-12-2 ②沿流动方向 ③计算1-1,2-2间的W和hf 基准水平面 单位 △压差计读数 P,=P,+pgh P2=PB+pg(h,-R)+pgR P1=P2 (PA+PgZ4)-( R:A、B两处位能与静压能总和之差。 P4+pg∠A =P+p2 2 均匀管路:v4=l1(p4+P2)-(pa+Pg2)=p∑h *水平管:压测管指示为静压差(d1=d2,d1≠d2) 均匀管路:压测管指示为少∑b(不一定水平 Δ截面选取: 水池内管外: h, p= 喷口出口(内) 喷口出口(外) 0,p=p塔 Δ流向判断 B1/p+212=P2p+l2/2 求出P2 能否流动是静力学问题,一旦流动,汇合管路,p值变化

7 画图 计算步骤:截面选取: ①从上游到下游,1-1 2-2 ②沿流动方向 ③计算 1-1,2-2 间的 We 和 h f 基准水平面 单位 Δ压差计读数 ( ) ( ) ( ) ( ) 1 1 2 2 1 2 A B c A A B B c p p gh p p g h R gR p p p gZ p gZ Rg        = + = + − + = + − + = − R:A、B 两处位能与静压能总和之差。 2 2 2 2 A B A A B B f u u p gZ p gZ h   + + = + + +    均匀管路: u u A B = ( p Z p gZ h A g A B B f + − + =    ) ( )  * 水平管:压测管指示为静压差 (d d d d 1 2 1 2 =  , ) * 均匀管路:压测管指示为 hf (不一定水平) Δ截面选取: 水池: 1-1: Z=0, p=0, u=0 水池内管外: Z=-h, p=hg, u=0 喷口出口(内): u = u 管, p = p 塔 喷口出口(外): u = 0, p = p 塔  流向判断: 2 2 1 1 2 2 p u p u / / 2 / / 2   + = + , 求出 2 p 能否流动是静力学问题,一旦流动,汇合管路,p2 值变化

习题讨论课 1-25马利奥特容器。 内径800mm,A管d=25mm 0.3g=u2/2 l=082√06g=199m/s 4=(0.8)××1.1)(1.989×(0025)x)=5662 l2 =2Vh=3881=4+12=875s z1=h,=0,P1=0;Z2=0,u2=l,P2=0 hg =2/2 又d2MD(-mh)9=D21 Cd2√2g 1-26(1)a关闭,b开启 选1-1,2-2 Pa8(4.5-H)+P水8H =40gp水+p水0.52/2+100 H=3.233m (2)a开启,b也开启。 (p8(4.5-H)+p水8H)/D水 37g+0.52/2+1300/0水 H=2.162m (3)a、b均关闭,虹吸。 第四节流体流动现象

8 习题讨论课: 1-25 马利奥特容器。 内径 800mm,A 管 d=25mm。 选 1-1,2-2。 ( ) ( ) 2 2 2 1 0.3 / 2 0.82 0.6 1.989 / ( 0.8 1.1) /(1.989 0.025 ) 566.2 4 4 g u u g m s t s   = = = =     = 2 2 1 2 2 0 1 2 308.8 875 2 D t h s t t t s C d g =   = = + = ( ) 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 0 0 0 0 , 0 / 2, 2 2 1 2 4 4 2 o Z h u p Z u p hg u u gh u C gh D d ud D dh h C d g         = = = = = = =  = = − =     , , ; ,u2 1-26 (1)a 关闭,b 开启。 选 1-1,2-2 ( ) 2 4.5 4.0 0.5 / 2 1300 3.233 g H gH g H m     − + =  + + = 油 水 水 水 (2)a 开启,b 也开启。 选 1-1,a-a ( ) 2 ( 4.5 ) / 3.7 0.5 / 2 1300 / 2.162 g H gH g H m     − + = + + = 油 水 水 水 (3)a、b 均关闭,虹吸。 第四节 流体流动现象

Key words: Flow phenomena, Reynolds number, Laminar flow, Turbulent flow, Boundary layer 、剪应力和动量传递: 粘性定律:多层同心圆式流动 F ma m(du/de) d(mu) A A ade 剪应力:单位时间通过单位面积的动量→动量通量 、两种不同的流动形态 上述讨论基于不同流体层的假设,但这种假设仅在u很小时才能成立 1、雷诺实验 u小时,质点沿彼此平行的线运动 u个上下波动; u↑↑波动加剧,最终全管均 雷诺数:运动分为滞(层)流、湍(紊)流 存在一个临界速度:u∝p Re=ldo/p(无因次) d:特征长度,Re4000湍流 3、雷诺数的意义 流体流动中惯性力与粘滞力之比 u:单位时间通过单位面积的质量kg/m2 u2:单位时间通过单位面积的动量^惯性力 ud^速度梯度,ud^粘滞力 u,Rel惯性力占主导地位}惯性力加剧湍动 u,τRe粘滞力占主导地位粘滞力抑制湍动 三、管内的滞流与湍流 分层流动,各质点互 瞬间速度 ui instantaneous velocity 滞流不碰撞互不混合 湍流脉动速度 ng velocity 速度分布为抛物线型 时均速度 i mean velocit

9 Key words:Flow phenomena, Reynolds number, Laminar flow, Turbulent flow, Boundary layer 一、剪应力和动量传递: 粘性定律:多层同心圆式流动 F ma m du d d mu ( / ) ( ) A A A Ad     = = = = 剪应力:单位时间通过单位面积的动量 → 动量通量。 二、两种不同的流动形态 上述讨论基于不同流体层的假设,但这种假设仅在 u 很小时才能成立。 1、雷诺实验: u 小时,质点沿彼此平行的线运动; u上下波动; u 波动加剧,最终全管均一。 2、雷诺数: 运动分为滞(层)流、湍(紊)流 存在一个临界速度: 1 1 uc d      Re / = ud   (无因次) d:特征长度,Re4000 湍流 3、雷诺数的意义: 流体流动中惯性力与粘滞力之比 u :单位时间通过单位面积的质量 kg/m2 s u 2:单位时间通过单位面积的动量  惯性力 u/d  速度梯度,u/d   粘滞力 u 2 /u/d =ud/=Re u, Re 惯性力占主导地位 惯性力加剧湍动 u ,Re 粘滞力占主导地位 粘滞力抑制湍动 三、管内的滞流与湍流 分层流动,各质点互 瞬间速度 ui instantaneous velocity 滞流 不碰撞互不混合, 湍流 脉动速度 ui  fluctuating velocity 速度分布为抛物线型 时均速度 i u mean velocity

l 62-6 ①u与位置有关中心u2大,壁面u2=0 ②为稳定值,不随时间变 层流 湍流 速度分布:u=l(1-r2/R2) um(l-r/R) r=0时:mx=-4dl 中R2Re=1×105左右,m=7 2、平均速度:=mx n=7,=0817m Re↑,n↑,u/uma↑ 4×103n=6 1.1×105n=7 3.2×106n=10 3、动能: 05372、 层流时小了一半,但动能项小 4、剪应力: z=z+r=(+E) ε:涡流粘度 四、边界层概念: 1、问题的提出:dudy集中于壁面附近;主体可按理想流体处理 分界:99%u 以均匀u流近平板 2、边界的形成和发展1受平板影响出现dudy 动量传递,边界层加厚 边界层厚度 研究内容:边界层速度分布 剪应力,壁面阻力 3、边界层的分离(形体阻力) A:u=0,p→>max A→B:u↑,p,加速减压 B→C:u,p↑,减速升压 C:动能耗尽p最大,分离点 1)流道扩大时造成逆向压力梯度 2)逆压力梯度容易造成边界层分离 3)边界层分离造成大量漩涡,增加机械能消耗

10 2 1 ' 2 1 1 u u u u u d i i i i i      = + = −  ①ui 与位置有关 中心 ui  大,壁面 ui =0 ② i u 为稳定值,不随时间变 层流 湍流 1、速度分布: 2 2 max u u r R = − (1 / ) 1/ max (1 / ) n u u r R = − r = 0 时: 2 max 1 4 dp u R  dl = − Re=1×105 左右,n=7 2、平均速度: max 1 2 u u = n=7,u u = 0.817 max Re↑, n↑,u/umax↑ 4×103 n=6 1.1×105 n=7 3.2×106 n=10 3、动能: 2 u 2 2 1 0.53 2 u u 层流时小了一半,但动能项小。 4、剪应力: du dy   = ( ) e du dy      = + = + ε:涡流粘度 四、边界层概念: 1、问题的提出:du/dy 集中于壁面附近;主体可按理想流体处理 分界:99%u 以均匀 u流近平板 2、边界的形成和发展 受平板影响出现 du/dy 动量传递,边界层加厚 边界层厚度 研究内容: 边界层速度分布 剪应力,壁面阻力 3、边界层的分离(形体阻力) A: u=0, p→max A→B: u,p,加速减压 B→C:u,p,减速升压 C:动能耗尽 p 最大,分离点。 1) 流道扩大时造成逆向压力梯度 2) 逆压力梯度容易造成边界层分离 3) 边界层分离造成大量漩涡,增加机械能消耗

第五节流体在管内流动阻力 section, Sudden contraction of cross section, Flow of compressiBle luds en ex Key Words: Fanning eq, Hagon-poiseuille eq, Hydraulic radius, Sudo ansion of cross 阻力损失及通式: 沿程阻力1三种表示方式: 局部阻力 h,:J/kg(每kg):b:m每N:4pr:pP2(每m [对于水平直管,无外功,△p=-△p]推导方便 (P,-P2d=dlr sPs d pu, d 2 令λ=8r/pu2磨擦因数 Fanning(范宁)公式: S= pu2 H =人d2g 对层流、湍流均适用。λ求法不同 、层流时的阻力损失: 8u de R2(分离变量积分) 32ulu 64 l P1-P2=4p (Hagon-Poiseuille =64/Re (哈根一泊谡叶方程) 因次分析法 依据:因次一致性原则,正确描述一物理现象,等式两边的物理量因次一致 校验:π定理有m个基本变量,n个基本因次,无因次群为m-n个 步骤:1)找出所有相关物理量 2)选出基本因次 3)列因次关系式 4)组成无因次数群的幂函数关联式 4=f(d,l,p,1,E)E:管壁突出部分平均高度 p,=kd eupu'E ML-8-2=K[L][L][[[ML-8-T[E] e+f=1 a=-b-f-g b+c-3 11

11 第五节 流体在管内流动阻力 Key Words: Fanning eq., Hagon-poiseuille eq., Hydraulic radius, Sudden expansion of cross section, Sudden contraction of cross section, Flow of compressible fluids 一、阻力损失及通式: 沿程阻力 三种表示方式: 局部阻力 h J kg kg h m N p p f f f a : / ( ) : ( ) :  ( ) 每 ; 每 ; 每m3 [对于水平直管,无外功,pf = -p] 推导方便 ( ) 2 2 1 2 2 4 8 4 2 f u p p d d p d u d        − =  = =  令 2    = 8 / u 磨擦因数。 Fanning(范宁)公式: 2 2 2 2 2 2 f f f u u u p h H d d d g   = = =    对层流、湍流均适用。求法不同。 二、层流时的阻力损失: ( ) 1 2 8 dp u R  d = − 分离变量积分 ( ) ( ) 2 1 2 2 32 64 Re 2 64/ Re f u u p p p Hagon Poiseuille d d    − =  = =  −  = 哈根-泊谡叶方程 三、因次分析法: 依据:因次一致性原则,正确描述一物理现象,等式两边的物理量因次一致。 校验:定理 有 m 个基本变量,n 个基本因次,无因次群为 m-n 个 步骤:1)找出所有相关物理量 2)选出基本因次 3)列因次关系式 4)组成无因次数群的幂函数关联式  = p f d u f ( , , , , ,    ) : 管壁突出部分平均高度。       1 2 1 3 1 1 a b c e f g f a b g c e f p kd u ML K L L L ML ML L       − − − − − −  = =             1 3 1 2 e f a b c e f g c f + = + + − − + = − − − = −  2 1 a b f g c f e f = − − − = − = −

少:压力与惯性力之比 d( 四、湍流的阻力损失。令b=1,A=p(,,Re) 1、实验关联式: 柏拉修斯( blasius)关联式:λ=0.3164/Re023,光道管Re-3×103~1×105 2、λ-Re图( Moody图) 滞流区λ=64/Re,直线斜率为-1 般情况:Re个,λ↓,→定值。(阻力平方区) /d↑,Re一定,元个 五、非圆形管内阻力损失 当量直径a=4流道截面积二4流过体积二4zR2=d 浸润周边 润湿表面积2xR 4倍水力半径( Hydraulic Radius) 矩形: 4×ab 环隙:4z(42-4)/4 =d1-d 丌(d1+d d对湍流计算较可靠矩形ab<3:1 环隙效果较差 对于层流「正方形A=57/R 环隙A=96/Re Sudden Expansion of Cross Section, Sudden Contraction of Cross Section 六、局部阻力: 阻力系数法 (1)突然扩大 利用动量衡算 作用于体积上的净力 单位时间动量增量 F=ma=mdu/de=d(mu )/de (P-P2)42=-(m14)1+(mu242)l2=m242(2-) u, A,=pu, A P1-P2 (42-a)又B=P2_n2 th l2-l241 =(a-l2) =4a-y (1 利用l计算动能较准确,计算动量有一定偏差

12 2 g b f pf du k u d d     −        =             2 p u  :压力与惯性力之比 四、湍流的阻力损失。 令 b 1, ( Re) d  = =   , 1、实验关联式: 柏拉修斯(Blasius)关联式: 0.25  =   0.3164/ Re ,光道管Re-3 10 ~1 10 3 5 2、  −Re 图 (Moody 图) 滞流区 =64/Re,直线斜率为-1 一般情况: Re   → , ,  定值。(阻力平方区)   / Re d   , 一定, 五、非圆形管内阻力损失: 当量直径 2 4 4 4 2 e R d d R    = = 流道截面积 流过体积 = = 浸润周边 润湿表面积 4 倍水力半径(Hydraulic Radius) 矩形: ( ) 4 2 ab a b  + 环隙: ( ) ( ) 2 2 1 2 1 2 1 2 4 / 4 d d d d d d   − = − + de对湍流计算较可靠: 矩形 a:b<3:1 环隙效果较差 对于层流 正方形  = 57/ Re 环隙  = 96/ Re Sudden Expansion of Cross Section, Sudden Contraction of Cross Section 六、局部阻力: 1、阻力系数法: (1) 突然扩大 利用动量衡算: 作用于体积上的净力 =单位时间动量增量 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 2 2 1 1 1 2 2 2 2 2 2 1 1 1 2 2 2 2 1 2 1 2 2 1 2 2 1 2 2 2 2 2 1 2 2 1 1 2 2 1 1 1 2 2 2 2 / / 2 2 1 2 2 2 (1 ) (1 ) 2 f f f F ma mdu d d mu d p p A u A u u A u u A u u u A u A p p p p u u u u u h u u h u u u u u u A A h A A           = = = − = − + = − = − − = − = − + = − − + = − = − = − 又 利用 u 计算动能较准确,计算动量有一定偏差

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