1.5流体在管内的流动阻力王晶课件学1.5.1流体在直管内的流动阻力东理工大工学院概述流动阻力产生的原因阻力产生根源a.流体有粘性，流动时产生内摩擦b.固体表面促使流动流体内部发生相对运动阻力产生的条件c.流动阻力大小与流体本身物性（主要为μ,p）,壁面形状及流动状况等因素有关直管摩擦损失学院2.流动阻力分类直管（等径或不等径）管路输送系统Zh，=直管阻力+局部阻力管件或阀门=h, +h, (J/kg)局部摩擦损失
1.5.1 流体在直管内的流动阻力 一. 概述 1．流动阻力产生的原因 1.5 流体在管内的流动阻力 c.流动阻力大小与流体本身物性（主要为,）,壁面形状及 流动状况等因素有关。 a.流体有粘性，流动时产生内摩擦——阻力产生根源 b.固体表面促使流动流体内部发生相对运动——阻力产生的条件 2．流动阻力分类 直管(等径或不等径) 管路输送系统 管件或阀门 直管摩擦损失 ' 局部摩擦损失 f f f h h h 直管阻力 局部阻力 (J/kg)
课件课件大学3.直管中流体摩擦阻力损失的测定学院理证uP2PZ+W=伯努利方程hy1-2gz,+gz.→22P由于：u=uz（等径直管，稳定流动HS2+P流体摩擦阻力损失为：h,=gi+工学院PCPi-P24p对于水平等径直管：-(J/ kg)htPP山东化学化化学
3．直管中流体摩擦阻力损失的测定 2 2 1 1 2 2 1 2 1 2 2 2 f u p u p gz W gz h 由于： ——伯努利方程 u1 2 u 等径直管，稳定流动 流体摩擦阻力损失为： 1 2 f 1 2 p p h gz gz 对于水平等径直管： 1 2 f p p p h J kg
课件流体在直管中的流动阻力损失计算学院32ulu哈根一泊稷叶方程Hagen-PoiseuilleAp832uluApX故摩擦阻力损失d'pPu?716464μ将上式改写为：hf22dpudRed学S64令：元二层流，瑞流均适用hRe东王摩擦系数，量纲为1的系数瑞流时，摩擦系数的计算式不同上式为圆形直管阻力损失的计算通式，称为范宁公式
二. 流体在直管中的流动阻力损失计算 2 32 lu p d Hagen-Poiseuille 哈根－泊稷叶方程 2 32 f p lu h d 故摩擦阻力损失 将上式改写为： 2 2 64 64 2 Re 2 f l u l u h d u d d 2 2 f l u h d 令： Re 64 上式为圆形直管阻力损失的计算通式,称为范宁公式. 层流，湍流均适用 摩擦系数，量纲为1的系数 湍流时，摩擦系数的计算式不同
如图所示用泵将储槽中的某油品以40m3/h的流量输送到高位槽。两槽的液位差为20m，输送管的规格为Φ108mm×4mm，管子总长为450m（包括所有局部阻力的当量长度在内）。试计算泵的输入功。设两槽液面恒定，油品的密度为890kg/m3，粘度为0.187Pa·s。（如需选择截面，请直接在图上标出）解：由题意得u=q/A=40×4/(3600×3.14×0.12)=1.415m/sRe=dup/μ=0.1X1.415X890/0.187=673.65<2000所以其流动类型为层流选择下储槽上液面为1-1面，上储槽上液面为2-2面20m以1-1面为基准面，在两截面间列机械能恒算式得gz,+u2/2+p,/ p +W=gz,+u,2/2+p2/ p +Eh,因为: u,=u, =0 zI=0z,=20mPl(表）=P2（表）=0所以W=20×9.81+Zh因为是层流，所以入=64/Re=64/673.65=0.095Zh.=入X1/dXu2/2=0.095X450/0.1X1.4152/2=427.98(J/Kg)W=624.2J/KgY
如图所示用泵将储槽中的某油品以40m3 /h的流量输送到高位槽。两槽 的液位差为20m，输送管的规格为Ф108mm×4mm，管子总长为 450m(包括所有局部阻力的当量长度在内)。试计算泵的输入功。设两 槽液面恒定，油品的密度为890kg/m3 ，粘度为0.187Pa·s。 （如需选择截面，请直接在图上标出）
瑞流时的摩擦阻力损失计算三晶课件1.管壁粗糙度对入的影响学院即(1) 按材料性质和加工情况，将管道分为两类，水力光滑管：如玻璃管，黄铜管，塑料管等粗糙管：如钢管，铸铁管，水泥管等课件管壁粗糙度的定义有单位，绝对粗糙度以表示，一一壁面凸出部分的平均高度，为长度单位（m）相对粗糙度绝对粗糙度与管径的比值，即c/d，量量纲为1的11常数
三、湍流时的摩擦阻力损失计算 1.管壁粗糙度对λ的影响 （1）按材料性质和加工情况，将管道分为两类，即 水力光滑管: 如玻璃管，黄铜管，塑料管等 粗糙管: 如钢管，铸铁管，水泥管等。 管壁粗糙度的定义 绝对粗糙度－－壁面凸出部分的平均高度，以ε 表示，有单位， 为长度单位（m）。 相对粗糙度－－绝对粗糙度与管径的比值，即ε/d，量纲为1的 常数
件成P508管道类别绝对粗糙度c，mm学院D无缝黄铜管、铜管及铝管0.01~0.05+金新有无缝钢管或镀锌铁管0.1~0.2东玛0.3新的铸铁管属具有轻度腐蚀的无缝钢管0.2~0.3L0.5以上具有显著腐蚀的无缝钢管管0.85以上旧的铸铁管非干净玻璃管0.0015~0.01学院橡皮软管0.01~0.03金木管道0.25~1.25学院福陶土排水管0.45~6.0属很好整平的水泥管0.33石棉水泥管0.03~0.8管化学化学
管道类别 绝对粗糙度 ε，mm 金 属 管 无缝黄铜管、铜管及铝管 新有无缝钢管或镀锌铁管 新的铸铁管 具有轻度腐蚀的无缝钢管 具有显著腐蚀的无缝钢管 旧的铸铁管 0.01～0.05 0.1～0.2 0.3 0.2～0.3 0.5 以上 0.85 以上 非 金 属 管 干净玻璃管 橡皮软管 木管道 陶土排水管 很好整平的水泥管 石棉水泥管 0.0015～0.01 0.01～0.03 0.25～1.25 0.45～6.0 0.33 0.03～0.8 P50
(2）粗糙度对入（摩擦阻力损失）的影响里工大学北工学院ε对入的影响程度与流型有关王田山东滞流:入=f(Re)，入与管壁粗糙度无关X当>时2=f(Re)瑞流晶课件当<时2=f(Re,c/d)大学王晶课（滞流内层的厚度8h）院壁面粗糙度对入的影响便成为重要的因素Re值愈大，滞流内层愈薄，这种影响愈显著
（2）粗糙度ε对λ(摩擦阻力损失)的影响 • 壁面粗糙度对λ的影响便成为重要的因素。 • Re值愈大，滞流内层愈薄，这种影响愈显著。 ε对λ的影响程度与流型有关 滞流: λ=f(Re)， λ与管壁粗糙度无关 湍流: （滞流内层的厚度δb） 当δb＞ε时 λ=f(Re) 当δb＜ε时 λ=f(Re,ε/d)
课件电件波光粗慧管壁附近的流动瑞流层流爽爽(c)(b)(a)山分化学化化学
管世阳正商城司满流层流学滞流：入=f(Re)，2与管壁粗糙度无关流体作层流流动时，如上图（a）所示，管壁上凹凸不平的地方都被有规则的流体层覆盖，所以，在层流时摩擦系数入与管壁粗糙度无关。瑞流：当>s时2=f(Re)流体作流流动时，靠管壁处总是存在一层层流底层，如果层流底层的厚度8大于壁面的绝对粗糙度ε，如上图（b）所示，管壁粗糙度对摩擦系数的影响与层流相近。这种流动又称为光滑管流动流：当<时入=f(Re,/d)随Re增加层流底层厚度8小于，如图（）所示壁面凸出部分伸入流区与质点发生碰撞，壁面粗糙度对摩擦系数影响大。Re值越大，层流底层越薄，影响越大，当Re增加到一定程度时，层流底层很薄，突出点完全伸入瑞流主体中。这种情况称为完全瑞流，管子称为完全粗糙管
流体作层流流动时，如上图（a）所示，管壁上凹凸不平的地方都被有规 则的流体层覆盖，所以，在层流时摩擦系数λ与管壁粗糙度无关。 流体作湍流流动时，靠管壁处总是存在一层层流底层，如果层流底层的 厚度δ大于壁面的绝对粗糙度ε，如上图（b）所示，管壁粗糙度对摩擦 系数的影响与层流相近。这种流动又称为光滑管流动。 随Re增加层流底层厚度δ小于ε，如图（c）所示壁面凸出部分伸入湍流 区与质点发生碰撞，壁面粗糙度对摩擦系数影响大。Re值越大，层流底 层越薄，影响越大，当Re增加到一定程度时，层流底层很薄，突出点完 全伸入湍流主体中。这种情况称为完全湍流，管子称为完全粗糙管。 滞流: λ=f(Re)， λ与管壁粗糙度无关 湍流: 当δb＞ε时 λ=f(Re) 湍流: 当δb< ε时 λ=f(Re, ε/d)
课件课件大学化工学院2.瑞流时的摩擦阻力系数（量纲分析法）山东理基本原理元定理设该现象所涉及的物理量数为n个，这些物理量的基本量纲数为m个，则该物理现象可用N=n-m个独化学化工学院立的量纲为一的量之间的关系式表示H山东口化学化
基本原理π定理 设该现象所涉及的物理量数为n个，这些物理量的 基本量纲数为m个，则该物理现象可用N=n-m个独 立的量纲为一的量之间的关系式表示。 2.湍流时的摩擦阻力系数（量纲分析法）