管内流体流动的阻力.pptx
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1、13.4 3.4 管内流体流动的阻力管内流体流动的阻力 教学目的:教学目的:重重 点:点:课课 型:型:教学方法:教学方法:参考文献:参考文献:难难 点:点:了解流体流动时产生阻力的原因,掌握流动阻力了解流体流动时产生阻力的原因,掌握流动阻力的计算,并应用于实际管路中阻力的计算。的计算,并应用于实际管路中阻力的计算。流体在圆管内流动时阻力的计算流体在圆管内流动时阻力的计算新知识理论课新知识理论课讲解、谈话、应用训练讲解、谈话、应用训练5、6利用因次分析法解决工程实际问题利用因次分析法解决工程实际问题2实际流体的实际流体的Bernoulli方程方程:流体流动的阻力与流体的性质流体流动的阻力与流体
2、的性质(如粘度等如粘度等)、流体流动形态、导、流体流动形态、导管的长度、管径、壁面情况以及流动时的变动状态(如缩小、管的长度、管径、壁面情况以及流动时的变动状态(如缩小、扩张等)有关。扩张等)有关。阻力阻力hf直管阻力直管阻力(沿程阻力沿程阻力)由于由于内摩擦力内摩擦力而产生的能量损失而产生的能量损失局部阻力局部阻力截面骤然变化截面骤然变化流动方向改变流动方向改变流经管件、仪表等流经管件、仪表等由于由于局部障碍引起边局部障碍引起边界层分离界层分离而造成能量损失而造成能量损失?3一、管、管件及阀门简介一、管、管件及阀门简介管管:管子铸铁管(水管、煤气管、污水管)钢管(有缝、无缝)特殊钢管有色金属
3、管塑料管橡胶管管子光滑管(玻璃管、铜管、铅管、塑料管等)粗糙管(旧钢管、铸铁管)管壁的相对粗糙度管壁的相对粗糙度4管件:管件:弯管大小头冲压弯管与管的连接部分,它主要是用来改变管道管与管的连接部分,它主要是用来改变管道方向、连接支管、改变管径及堵塞管道等。方向、连接支管、改变管径及堵塞管道等。5管件管件承插管件法兰法兰封头6阀门阀门:安装于管道中用以切断或调节流量。安装于管道中用以切断或调节流量。球阀截止阀闸阀止逆阀7二二 流体流动的形流体流动的形态态滞流滞流(laminar flow):也称为层流,也称为层流,流体的质点作一层滑过一流体的质点作一层滑过一层的位移,层与层之间没有明显的干扰。各
4、层间分子只因扩层的位移,层与层之间没有明显的干扰。各层间分子只因扩散而转移。散而转移。流体的流速沿断面按抛物线分布;流体的流速沿断面按抛物线分布;管中流体的平管中流体的平均流速为最大流速的均流速为最大流速的1/21/2。8湍流湍流(turbulent flow):流体在流动时,流体的质点有剧烈的流体的质点有剧烈的骚扰涡动,只是靠近管壁处还保留滞流的形态骚扰涡动,只是靠近管壁处还保留滞流的形态。接近管中央相当大范围内的流体流速接近于最大流速。管内流体的平均管内流体的平均流速为管中央最大流速的流速为管中央最大流速的0.80.8左右左右。图1-22 湍流时的速度分布9流动形态的判据流动形态的判据雷诺
5、数雷诺数(Reynolds number)雷诺数:雷诺数:滞流滞流湍流湍流过渡状态过渡状态滞流转变的临界值滞流转变的临界值相应的流速称为相应的流速称为临界流速临界流速NOTENOTE:工业上输送流体时大多数是以湍流形态湍流形态进行的。10当量直径当量直径(equivalent diameter)对于非圆形导管,计算Re时,应以当量直径de代替特征数中的直径d:例:直径d1的外套管与直径d2的内套管所形成的环行通道的 当量直径为:11三三 边界层边界层(boundary layer)边界层:边界层:流体的流速低于未受壁面影响的流速的99%的区域。主流区:主流区:在边界层以外,速度梯度接近为零的区
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