6流体在圆管内流动阻力的计算资料.pptx
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1、授课教师授课教师:赵国君赵国君第四节第四节 流体在管内流体在管内流动时的阻力流动时的阻力2019-12-4化化 学学 工工 程程 基基 础础流体在管内流动时的阻力流体在管内流动时的阻力本章的难点本章的难点包括:包括:阻力计算的通式阻力计算的通式层流和湍流的摩擦阻力系数的计算。层流和湍流的摩擦阻力系数的计算。2019-12-4化化 学学 工工 程程 基基 础础一、概述:1、阻力产生的原因、阻力产生的原因(1)粘性阻力粘性阻力:流体具有粘性,产生粘性阻力;流体具有粘性,产生粘性阻力;(2)形体阻力形体阻力:流体流经不规则障碍物,边界层分:流体流经不规则障碍物,边界层分离,因涡流产生能量损失。离,因
2、涡流产生能量损失。2、阻力分类:、阻力分类:直管阻力直管阻力:流体流经一定直径的直管时由于内摩:流体流经一定直径的直管时由于内摩擦而产生的阻力;擦而产生的阻力;局部阻力局部阻力:流体流经管件、阀门等局部地方由于:流体流经管件、阀门等局部地方由于流速大小及方向的改变而引起的阻力。流速大小及方向的改变而引起的阻力。总阻力总阻力=直管阻力直管阻力+局部阻力局部阻力2019-12-4化化 学学 工工 程程 基基 础础3、阻力的表示法:、阻力的表示法:(1):单位质量流体产生的阻力损失单位质量流体产生的阻力损失(J/kg).(2):单位重量流体产生的阻力损失单位重量流体产生的阻力损失(J/N=m).(3
3、):单位体积流体产生的阻力损失单位体积流体产生的阻力损失(J/m3=Pa).注意:注意:压力损失压力损失 是流体流动能量损失的一种表示是流体流动能量损失的一种表示形式,与两截面间的压力差形式,与两截面间的压力差 意义不同,意义不同,只有当管路为水平、管径不变且无外功加入时,二只有当管路为水平、管径不变且无外功加入时,二者才相等者才相等。2019-12-4化化 学学 工工 程程 基基 础础二、阻力的计算:二、阻力的计算:1、圆形直管内阻力计算公式:、圆形直管内阻力计算公式:如图所示,对如图所示,对1-1和和2-2截面截面间流体进行受力分析:间流体进行受力分析:推动力:推动力:方向与流动方向相同方
4、向与流动方向相同阻力:阻力:方向与流动方向相反方向与流动方向相反定态流动,受力平衡定态流动,受力平衡2019-12-4化化 学学 工工 程程 基基 础础二、阻力的计算:二、阻力的计算:令令所以所以 上式为流体在直管内流动阻力的通式,称为上式为流体在直管内流动阻力的通式,称为范宁范宁公式公式。式中。式中为无因次系数,称为摩擦系数或摩擦因数,为无因次系数,称为摩擦系数或摩擦因数,与流体流动的与流体流动的Re及管壁状况有关。及管壁状况有关。三种形式:三种形式:2019-12-4化化 学学 工工 程程 基基 础础二、阻力的计算:二、阻力的计算:2、管壁粗糙度对、管壁粗糙度对的影响:的影响:1)粗糙度)
5、粗糙度(绝对粗糙度绝对粗糙度):壁面凸出部分的平均高度。:壁面凸出部分的平均高度。2)相对粗糙度)相对粗糙度 :3)粗糙度对)粗糙度对的影响:的影响:无影响无影响有影响有影响层流时,无影响。层流时,无影响。湍流时湍流时2019-12-4化化 学学 工工 程程 基基 础础二、阻力的计算:二、阻力的计算:3、层流时的摩擦系数:、层流时的摩擦系数:将将R=d/2代入可得:代入可得:哈根哈根-泊谡叶公泊谡叶公式式与范宁公式比较可得:与范宁公式比较可得:层流时摩擦系数层流时摩擦系数是雷诺数是雷诺数Re的函数。的函数。2019-12-4化化 学学 工工 程程 基基 础础二、阻力的计算:二、阻力的计算:4、
6、湍流时的摩擦系数:、湍流时的摩擦系数:湍流时湍流时既与既与 Re有关,又与有关,又与 有关,一般通过有关,一般通过因次分析法进行分析,得到一些经验公式,这里只因次分析法进行分析,得到一些经验公式,这里只介绍比较常用的柏拉修斯式:介绍比较常用的柏拉修斯式:适用范围:光滑管,适用范围:光滑管,Re在在2019-12-4化化 学学 工工 程程 基基 础础二、阻力的计算:二、阻力的计算:5、摩擦系数图(莫狄(、摩擦系数图(莫狄(Moody)图)图)层流区层流区Re4000虚线以下虚线以下与与Re和和 都有关都有关 一定时,一定时,Re越大,越大,越小越小完全湍流区:虚线以上部分完全湍流区:虚线以上部分
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