文档介绍：阻力损失的计算方法
直管阻力和局部阻力化工管路主要由两部分组成:一种是直管,另一种是弯头、三通、阀门等各种管件。
直管造成的机械能损失称为直管阻力损失(或称沿程阻力损失) 管件造成的机械能损失称为局部阻力
注意将直管阻力损失与固体表面间的摩擦损失相区别
阻力损失表现为流体势能的降低由机械能衡算式(1-42)可知:
?p1??p2?P1-P2hf= +zg-+zg=? ?1? 2? ρρ(1-71) ???ρ?
层流时直管阻力损失流体在直管中作层流流动时,因阻力损失造成的势能差可直接由式(1-68)求出: ??=
32μlud2 (1-72)
此式称为泊稷叶(Poiseuille)方程。层流阻力损失遂为: hf=
32μluρd2 (1-73)
实验研究的基本步骤如下:
(1)析因实验-寻找影响过程的主要因素
对所研究的过程作初步的实验和经验的归纳,尽可能的列出影响过程的主要因素。对湍流时直管阻力损失h,经分析和初步实验获知诸影f
响因素为:
流体性质:密度ρ、粘度μ;
流动的几何尺寸:管径d、管长l、管壁粗糙度ε(管内壁表面高低不平):
流动条件:流速u。
于是待求的关系式为:
hf=f(d,l,μ,ρ,u,ε)
(1-74)
(2)规划实验-减少实验工作量
因次分析法的基础是:任何物理方程的等式两边或方程中的每一项均具有相同的因次,此称为因次和谐或因次的一致性。
以层流时的阻力损失计算式为例,式(1-73)可写成如下形式
?hf u2???l??μ???=32 ? ???d??dup? (1-75) ?
式中每一项都为无因次项,称为无因次数群。
换言之,未作无因次处理前,层流时阻力的函数形式为:
hf=f(d,l,μ,ρ,u)
(1-76)
作无因次处理后,可写成
?hf u2?
??duρl??=? μ,d????? (1-77) ?
湍流时的式(1-74)也可写成如下的无因次形式
?hf u2?
??duρlε??=? μ,d,d????? (1-78) ?
(3)数据处理-实验结果的正确表达
获得无因次数群之后,各无因次数群之间的函数关系仍需由实验并经分析确定。方法之一是将各无因次数群(π1、π2、π3……)之间的函数关系近似的用幂函数的形式表达,
abπ1=Kπ2π3 (1-79)
此函数可线性化为
logπ1=logK+alogπ2+blogπ3 (1-80)
对式(1-78)而言,根据经验,阻力损失与管长l成正比,该式可改写为
?hf u2??l?ε??=?Re, ??dd?? (1-81) ?
统一的表达方式对于直管阻力损失,无论是层流或湍流,均可将式(1-81)改写成如下的
lu2
hf=λd2 (1-82)
形式(范宁公式),以便于工程计算。
式(1-82)中摩擦系数λ为Re数和相对粗糙度的函数,即
ε??λ=? Re,??
d? (1-83)
摩擦系数λ对Re<2000的层流直管流动,根据理论推导,将式(