器 顺德职业技术学院 《制冷流体机械》精品课程 流动阻力及管路特性曲线 Copyrighte制冷与冷藏技术
流动阻力及管路特性曲线 Copyright@ 制冷与冷藏技术 顺德职业技术学院 《制冷流体机械》精品课程
第一节圆管内流动 1.1雷诺实验 ( 图3-1雷诺实验 《制冷流体机械》授课：陈礼余华明压缩机总述
《制冷流体机械》 授课：陈礼 余华明 压缩机总述 第一节 圆管内流动 1.1雷诺实验
第一节圆管内流动 1.2流态及流态的判定 1.层流与紊流 >当管内流体运动速度较低时，流体只作轴向运动，而无横向运动。实际 上此时流体在管内的运动是一种分层运动，各层间互不干扰，也互不相 混。这种流动状态称为层流。 >管中流体速度增大到一定程度时，流体在管中的横向运动十分剧烈，流 体间产生了强烈的混合。流体的层状运动被彻底打破，流体在向前流动 时处于无规则的混乱状态。这种流动状态称为紊流。 《制冷流体机械》授课：陈礼余华明压缩机总述
《制冷流体机械》 授课：陈礼 余华明 压缩机总述 第一节 圆管内流动 1.2流态及流态的判定 1.层流与紊流 >当管内流体运动速度较低时，流体只作轴向运动，而无横向运动。实际 上此时流体在管内的运动是一种分层运动，各层间互不干扰，也互不相 混。这种流动状态称为层流。 >管中流体速度增大到一定程度时，流体在管中的横向运动十分剧烈，流 体间产生了强烈的混合。流体的层状运动被彻底打破，流体在向前流动 时处于无规则的混乱状态。这种流动状态称为紊流
第一节圆管内流动 2.流动状态的判定 (1)雷诺数 Re=rdp vd 7 评均流速，/$； d-圆管内径， v-流体运动粘度，2/s。 当 利一定时，雷诺数只随而变化，所以在最初的实验中只反映 出速度的影响。 《制冷流体机械》授课：陈礼余华明压缩机总述
《制冷流体机械》 授课：陈礼 余华明 压缩机总述 第一节 圆管内流动 d 2.流动状态的判定 (1)雷诺数 Re= vd vd = v d –平均流速，m/s; -圆管内径，m; -流体运动粘度，m 2/s。 当 和 一定时，雷诺数只随 而变化，所以在最初的实验中只反映 出速度的影响。 v
第一节圆管内流动 (2)临界雷诺数 Re4000 属紊流运动 20002000为紊流 Re≤2000为层流 《制冷流体机械》授课：陈礼余华明压缩机总述
《制冷流体机械》 授课：陈礼 余华明 压缩机总述 第一节 圆管内流动 (2)临界雷诺数 Re4000 属紊流运动 20002000 为紊流 Re≤2000 为层流
第一节圆管内流动 (3)非圆管内流态的判定 >临界雷诺数仍为2000，雷诺数低于2000为层流流动，雷诺数高于2000则为 紊流流动。然而，雷诺数计算公式中的直径d必须用当量直径d代替。所谓 当量直径是指与非圆形截面管道具有相同流动阻力的圆管内径。 流道截面积 d。=4Rg=4× “流道截面上被流体湿润的周边长度 式中的R,称为水力半径 边长为a和b的矩形管d。=4R1=4×、 ab 2ab 2(a+b)a+b 4ab 宽为a、高为b、水流湿润到整个高度的明渠d。= a+2b 《制冷流体机械》授课：陈礼余华明压缩机总述
《制冷流体机械》 授课：陈礼 余华明 压缩机总述 第一节 圆管内流动 （3）非圆管内流态的判定 >临界雷诺数仍为2000，雷诺数低于2000为层流流动，雷诺数高于2000则为 紊流流动。然而，雷诺数计算公式中的直径d必须用当量直径 代替。所谓 当量直径是指与非圆形截面管道具有相同流动阻力的圆管内径。 e d e d 流道截面上被流体湿润的周边长度 流道截面积 de = 4RH = 4 式中的 RH 称为水力半径。 边长为a和b的矩形管 a b ab a b ab de RH + = + = = 2 2( ) 4 4 宽为a、高为b、水流湿润到整个高度的明渠 a b ab de 2 4 + =
第一节圆管内流动 1.3边界层基本概念及圆管中的速度分布 1.平板边界层 流场中出现了两个性质不同的流动区域：紧贴固体壁面的薄层，流体受粘 性力的影响极大，速度变化极大，称为边界层 流附面层 层流附面层 《制冷流体机械》授课：陈礼余华明压缩机总述
《制冷流体机械》 授课：陈礼 余华明 压缩机总述 第一节 圆管内流动 1.3边界层基本概念及圆管中的速度分布 1.平板边界层 流场中出现了两个性质不同的流动区域：紧贴固体壁面的薄层，流体受粘 性力的影响极大，速度变化极大，称为边界层
第一节圆管内流动 2.曲面边界层及其分离观象 取同一水平线上流道截面积逐渐扩大的渐扩流道，如图下图所示，列出上 下游断面间能量方程。为简化分析，假定1-2=由于三1三则有 卫+=凸+ pg 2g pg 2g 但二断面中压力能与动能之和相等，必然就有：P1>P2 >v2 yP2 图3-3渐扩与渐缩流道中速度与压力的变化 《制冷流体机械》授课：陈礼余华明压缩机总述
《制冷流体机械》 授课：陈礼 余华明 压缩机总述 第一节 圆管内流动 2.曲面边界层及其分离观象 hl1−2 = 0 1 2 z = z 取同一水平线上流道截面积逐渐扩大的渐扩流道，如图下图所示,列出上 下游断面间能量方程。为简化分析，假定 由于 则有： + = g v g p 2 2 1 1 g v g p 2 2 2 2 + 但二断面中压力能与动能之和相等，必然就有: p1 p2
第一节圆管内流动 3.管道内流动边界层 >边界层汇合前的阶段，即边界层发展的阶段称为流体进口段 >边界层汇合后的阶段称为流动充分发展阶段 边界层 均匀的进口流动 的展 ·初始段 (a) 层流底层 端液核心 图3-5圆管内流动的速度分布· (a)层流 (b)紊流 《制冷流体机械》授课：陈礼余华明压缩机总述
《制冷流体机械》 授课：陈礼 余华明 压缩机总述 第一节 圆管内流动 3.管道内流动边界层 >边界层汇合前的阶段，即边界层发展的阶段称为流体进口段 >边界层汇合后的阶段称为流动充分发展阶段
第一节圆管内流动 4.圆管中的速度分布 层流、紊流，管轴心处的速度均为最大速度，记为'；管壁处的速度为零。 >对于圆管内层流流动 V=. 2 >对于圆管内紊流流动 v≈0.8va C《制冷流体机械》授课：陈礼余华明压缩机总述
《制冷流体机械》 授课：陈礼 余华明 压缩机总述 第一节 圆管内流动 4.圆管中的速度分布 层流、紊流，管轴心处的速度均为最大速度，记为 v max ；管壁处的速度为零。 >对于圆管内层流流动 2 max v v = >对于圆管内紊流流动 8 max v 0. v