流体流动层流时机械能损失

流体流动层流时机械能损失第一页，共三十五页，编辑于2023年，星期日(3)压力

柏努利方程式中的压力p1与p2只能同时使用表压或绝对压力，不能混合使用。(4)外加能量

外加能量W在上游截面一侧，能量损失在下游截面一侧。外加能量W是对每kg流体而言的，若要计算的轴功率，需将W乘以质量流量，再除以效率。第二页，共三十五页，编辑于2023年，星期日例用泵将贮槽(通大气)中的稀碱液送到蒸发器中进行浓缩，如附图所示。泵的进口管为φ89×3.5mm的钢管，碱液在进口管的流速为1.5m/s，泵的出口管为φ76×2.5mm的钢管。贮槽中碱液的液面距蒸发器入口处的垂直距离为7m，碱液经管路系统的能量损失为40J/kg，蒸发器内碱液蒸发压力保持在0.2kgf/cm2（表压），碱液的密度为1100kg/m3。试计算所需的外加能量。第三页，共三十五页，编辑于2023年，星期日基准第四页，共三十五页，编辑于2023年，星期日式中，z1=0，z2=7；p1=0(表压)，p2=0.2kgf/cm2×9.8×104=19600Pa，u10,u2=u1(d2/d1)2=1.5((89-2×3.5)/(76-2×2.5))2=2.0m/s代入上式，得W=128.41J/kg解：解题要求规范化第五页，共三十五页，编辑于2023年，星期日流体流动过程要解决的重要问题之一：流体流动的阻力管道内流体流动的阻力与能量损失本节核心内容：分析流阻因素、计算流阻第六页，共三十五页，编辑于2023年，星期日1、流体阻力产生的原因流体粘性－－产生摩擦阻力的内因湍流应力－－产生摩擦阻力的外因一、流体流动阻力与范宁公式2、流体阻力的分类直管阻力损失（沿程阻力损失）

－流体流经直管产生的机械能损失局部阻力损失

－流体流经管件、阀门产生的机械能损失第七页，共三十五页，编辑于2023年，星期日分类：按材料：铸铁管、钢管、特殊钢管、有色金属、塑料管及橡胶管等；按加工方法：钢管又有有缝与无缝之分；按颜色：有色金属管又可分为紫铜管、黄铜管、铅管及铝管等。管子(pipe)第八页，共三十五页，编辑于2023年，星期日作用：改变管道方向(弯头);

连接支管(三通);改变管径(变形管);堵塞管道(管堵)。螺旋接头卡箍接头弯头三通变形管管件：管与管的连接部件。管件(pipefitting)第九页，共三十五页，编辑于2023年，星期日截止阀(globevalve)闸阀(gatevalve)止逆阀(checkvalve):单向阀装于管道中用以开关管路或调节流量。阀门

(Valve)第十页，共三十五页，编辑于2023年，星期日3、阻力损失计算通式-范宁公式分析流体在直径为d，长度为l的水平管内的水平受力圆直管中的范宁公式推导第十一页，共三十五页，编辑于2023年，星期日FF

u

p1Ｐ2ld121`2`第十二页，共三十五页，编辑于2023年，星期日对匀速运动，合力为零，即：第十三页，共三十五页，编辑于2023年，星期日

已知不可压缩流体在水平等径管内作稳定流动时，柏努利方程为：

上式为流体在圆形直管流动时，阻力损失与摩擦应力之间的一般关系式。第十四页，共三十五页，编辑于2023年，星期日阻力损失与流速有关，将Wf表示为动能的函数，即：第十五页，共三十五页，编辑于2023年，星期日

范宁（Fanning)公式，λ为摩擦系数。或：令：第十六页，共三十五页，编辑于2023年，星期日4、阻力能量损失的各种表示法－单位质量流体流动阻力能量损失，J/kg－单位重量流体流动阻力能量损失，

J/N=m，也称阻力压头。

－单位体积流体流动阻力能量损失，J/m3=Pa，也称为压力降或压力损失。第十七页，共三十五页，编辑于2023年，星期日1、管内任取一流体柱分析其受力二、层流时的阻力损失计算阻力：内摩擦力推动力：净压力第十八页，共三十五页，编辑于2023年，星期日合力为零，即：对水平等径管：第十九页，共三十五页，编辑于2023年，星期日2、层流的流速分布与最大流速得：积分：层流流体在圆直管内的流速分布。第二十页，共三十五页，编辑于2023年，星期日当r=0时，第二十一页，共三十五页，编辑于2023年，星期日作图：流体在圆管内作稳定层流流动时，管内（半径区域内）各点的速度分布图

第二十二页，共三十五页，编辑于2023年，星期日推出：3、平均流速与最大流速的关系积分体积流量：平均流速：第二十三页，共三十五页，编辑于2023年，星期日平均流速为：第二十四页，共三十五页，编辑于2023年，星期日推出：由：流体在圆管内作层流流动时，管截面上的平均流速是最大流速的二分之一。平均流速与最大流速的关系第二十五页，共三十五页，编辑于2023年，星期日哈根－泊谡叶公式4、层流阻力损失计算式或者：第二十六页，共三十五页，编辑于2023年，星期日2、降低流体粘度可减少阻力损失。1、流体在圆管内作层流流动时，压力降（阻力损失）与流过的距离及流速成正比、与管径平方成反比。层流阻力损失计算式的物理意义第二十七页，共三十五页，编辑于2023年，星期日得：5、层流时的摩擦系数计算式比较哈根－泊谡叶公式与范宁公式层流时，摩擦系数与流速反比。第二十八页，共三十五页，编辑于2023年，星期日流体在圆直管中的流动阻力计算通式

—范宁（Fanning）公式本节要点第二十九页，共三十五页，编辑于2023年，星期日层流时的流动阻力计算式

—哈根－泊谡叶公式本节要点第三十页，共三十五页，编辑于2023年，星期日层流时的摩擦系数计算公式层流的流速分布第三十一页，共三十五页，编辑于2023年，星期日层流时的最大流速层流时平均流速与最大流速的关系第三十二页，共三十五页，编辑于2023年，星期日例题.

某流体在水平串联的两直管1、2中稳定流动，已知，，。今测得该流体流径管道1与流径管道2的压力降均为0.64m液柱，试计算管道2的长度。解：

第三十三