福州大学化工原理电子教案流体流动 流速的关系为∑Pm I pu 32u/ l∝l ②过渡区。Re=2000~4000 在此区内,流体的流型可能是层流,也可能是湍流,视外界的条件而定,在管路计算时,为安全起 见,对流动阻力的计算一般将湍流时的λ~Re曲线延伸查取λ的数值 ③湍流粗糙管区 Re≥4000及虚线以下和光滑管λ~Rε曲线以上的区域。这个区域内,管内流型为湍流,因此 A=或B由图中曲线分析可知,当2一定时,Re!,24;当R一定时, d ↑,At ④湍流光滑管区 Re≥4000时的最下面一条λ~Re曲线。这是管内流型为湍流。由于光滑管表面凸起的高度很小, E0,因此x与无关,而仅与Re有关。当Re=500210时,2=0° ⑤完全湍流区一一阻力平方区 图中虚线以上的区域,此区域内2(t曲线近似为水平线,即2与R6无关只于后有关=( 这是由于Re增加至这一区域,层流底层厚度δ(ε,凸出的部分都伸到湍流主体中,质点的碰撞更加剧 烈,时流体中的粘性力已不起作用。固包括的Re不再影响λ的大小。此时压力降(阻力损失)完全由惯性 力造成的。我们把它称为完全湍流区。对于一定的管道,三为定值,A=常数,由范宁公式 9s1mn2所以完全湍流区又称阻力平方区。由图可知,t,达到阻力平方区的Re (4)粗糙度对A的影响 12=R)可以看出,除流型对之有影响外,管壁的粗糙度对也有影响,但其影响因流型不 同而异 流体输送用的管道,按其材料的性质和加工情况大致可以分为二类: 光滑管:玻璃管、黄铜管、塑料管 粗糙管:钢管、铸铁管、水泥管 管壁粗糙度可用:绝对粗糙度ε(ε指壁面凸出部分的平均高度) 相对粗糙度三 E相同的管道,直径d不同,对λ的影响就不同。故一般用相对粗糙度二来考虑对λ的影响 ①层流:层流时,管壁上凹凸不平的地方都被有规则的流体层所覆盖,而流速又比较缓慢,流体质 点对管壁凸出部分不会有碰撞作用,所以层流时λ与E无关,粗糙度的大小并未改变层流的速度分布和内 摩擦规律。 ②湍流时,前面我们已知道,湍流时靠管壁处总是存在一层层流内层,其厚度设为δ’若δ>ε 则此时管壁粗糙度对λ的影响与层流相近,若δ<ε则管壁突岀部分便伸入湍流区与流体质点发生碰撞, 便湍流加剧,此时ε对λ的影响便成的主要因素。R越大,层流内层越薄,这种影响越显著。当Re增大 到一定程度,层流内层薄得使表面得凸出完全暴露在湍流区内,则在増大Rε,只要ε一定,λ就一定了, 此时就进入了阻力平方区,即阻力损失与u2成正比:b∝n2福州大学化工原理电子教案 流体流动 - 4 - 流速的关系为 u u u l d l  p f = =  2 2 1 32 2     。 ② 过渡区。 R e = 2000 ~ 4000 在此区内，流体的流型可能是层流，也可能是湍流，视外界的条件而定，在管路计算时，为安全起 见，对流动阻力的计算一般将湍流时的  ~ R e 曲线延伸查取  的数值。 ③ 湍流粗糙管区。 R e  4000 及虚线以下和光滑管  ~ R e 曲线以上的区域。这个区域内，管内流型为湍流，因此       = d R    e, 。由图中曲线分析可知，当 d  一定时， R e ↑，  ↓；当 R e 一定时， d  ↑，  ↑。 ④ 湍流光滑管区。 R e  4000 时的最下面一条  ~ R e 曲线。这是管内流型为湍流。由于光滑管表面凸起的高度很小，   0 ，因此  与 d  无关，而仅与 R e 有关。当 5 Re = 5000 ~110 时， 0.25 e 0.3164 R  = 。 ⑤ 完全湍流区——阻力平方区 图中虚线以上的区域。此区域内  ~ R e 曲线近似为水平线，即  与 R e 无关，只于 d  有关，       = d   ' 。 这是由于 R e 增加至这一区域，层流底层厚度   b ，凸出的部分都伸到湍流主体中，质点的碰撞更加剧 烈，时流体中的粘性力已不起作用。固包括  的 R e 不再影响  的大小。此时压力降(阻力损失)完全由惯性 力造成的。我们把它称为完全湍流区。对于一定的管道， d  为定值，  ＝常数，由范宁公式 2 2 2 u u d l p f =    。所以完全湍流区又称阻力平方区。由图可知， d  ↑，达到阻力平方区的 R e ↓ （4）粗糙度对  的影响 由       = d R    e, 可以看出，除流型对  有影响外，管壁的粗糙度  对  也有影响，但其影响因流型不 同而异。 流体输送用的管道，按其材料的性质和加工情况大致可以分为二类： 光滑管：玻璃管、黄铜管、塑料管 粗糙管：钢管、铸铁管、水泥管 管壁粗糙度可用：绝对粗糙度  （  指壁面凸出部分的平均高度）, 相对粗糙度 d  。  相同的管道，直径 d 不同，对  的影响就不同。故一般用相对粗糙度 d  来考虑对  的影响。 ① 层流：层流时，管壁上凹凸不平的地方都被有规则的流体层所覆盖，而流速又比较缓慢，流体质 点对管壁凸出部分不会有碰撞作用，所以层流时  与  无关，粗糙度的大小并未改变层流的速度分布和内 摩擦规律。 ② 湍流时，前面我们已知道，湍流时靠管壁处总是存在一层层流内层，其厚度设为  b ，若    b ， 则此时管壁粗糙度对  的影响与层流相近，若    b 则管壁突出部分便伸入湍流区与流体质点发生碰撞， 便湍流加剧，此时  对  的影响便成的主要因素。 Re 越大，层流内层越薄，这种影响越显著。当 R e 增大 到一定程度，层流内层薄得使表面得凸出完全暴露在湍流区内，则在增大 R e ，只要  一定，  就一定了， 此时就进入了阻力平方区，即阻力损失与 2 u 成正比： 2 hf  u