流體流動中的阻力損失

1、38 流體流動中的阻力損失。流體在運(yùn)動過程中，由于流體的分子之間摩擦產(chǎn)生阻力，同時(shí)，流體與管道或容器之間的摩擦也產(chǎn)生阻力，所以當(dāng)流體在流動時(shí)總是要產(chǎn)生壓力降，若水輸送時(shí)，到用戶點(diǎn)壓力總要比原先送出的壓力來得低。流體運(yùn)動中所產(chǎn)生的阻力損失，簡稱為壓力降，是與多種因素有關(guān)，即與流體本身的重度、數(shù)量、流經(jīng)管道或設(shè)備的截面，長度及形狀等有關(guān)。阻力損失P分為兩種類型，一種為直線管路上的阻力損失(P1)另一種是流經(jīng)不同截面及方向改變時(shí)造成的局部阻力損失(P2)。P=P1十P239 直線管道上的阻力損失。直線管道內(nèi)的壓力降計(jì)算公式如下： P1= 其中：P1直管段阻力損失(毫米水柱)：阻力系數(shù)，不同材質(zhì)的管道

2、阻力系數(shù)不同重度(公斤米3)L：管道的長度(米)D：管道的直徑米v：流速(米秒)g：重力加速度981米/秒2由上述可知道：1當(dāng)管道內(nèi)壁越粗糙，則阻損就越大，管道內(nèi)壁越是光滑，阻損越小。2流經(jīng)長度越是長，那未阻損就大。3流通的截面越小則阻損越大。4當(dāng)管道內(nèi)流體比重越大，則阻損越大，如同樣管道內(nèi)流過同等數(shù)量的焦?fàn)t煤氣，發(fā)生爐煤氣和液化石油氣則其阻損是液化石油氣，發(fā)生爐煤氣，焦?fàn)t煤氣。5當(dāng)流速增大時(shí)，阻損則成平方比增長，如速度增加一倍，=2，則其阻損為4。 =440 什么叫局部阻力?除上述在直線管道上阻損有此規(guī)律外，同時(shí)還因流體行經(jīng)的管道(或設(shè)備)的方向和截面有變化時(shí)，產(chǎn)生的局部阻力大致有下列不同的

3、型式：1管道截面的擴(kuò)大或縮小(包括突然擴(kuò)大與縮小，逐漸擴(kuò)大與縮小)。1 流經(jīng)不同角度的彎頭(不同角度的直角彎，園弧彎以及波形彎)。3不同的三通(同徑或異徑)。4流經(jīng)流量孔板。5 流經(jīng)各種不同類型的閥門。6流經(jīng)不同類型的管道附件，如膨脹器等。局部阻力損失P2的大小與阻力系數(shù)有關(guān)，不同截面變化，不同流經(jīng)角度改變，它們的阻力系數(shù)都不同。P2=其中：P 2局部阻力損失：局部阻力系數(shù)r：重度(公斤米3)v：流速(秒米)g：重力加速度981米秒241 什么叫層流?什么叫素流?流體在管道內(nèi)流動有兩種狀態(tài)，當(dāng)流速小時(shí)，呈層流狀態(tài)，(層流又稱為滯流)，當(dāng)流速大時(shí)，呈紊流狀態(tài)，(紊流又稱為湍流)。1當(dāng)流速小時(shí)，由

4、于管道與流體之間存在的邊界層，此邊界層呈不流動而越靠近邊界層的，所受的阻力就越大，所以由管中心向管壁的流速分布是逐漸變小，流體的平均速度的為管中心速度的一半，此時(shí)流體質(zhì)點(diǎn)的流動只是軸向的流動。2 當(dāng)流速大的，流體質(zhì)點(diǎn)不但有軸向的流動，而且流體質(zhì)點(diǎn)還作徑向的無規(guī)則的流動，此時(shí)無邊界層，同時(shí)管中心流速雖然比管壁的流速要大些，但是流速分布還是比較均勻的，流體的平均速度為管中心速度的075-085。在煤氣生產(chǎn)中煤氣和各種液體介質(zhì)(如循環(huán)水等)，一般都是處于紊流狀態(tài)。42如何來判斷層流和紊流?在煤氣生產(chǎn)中有許多情況需要流體處于紊流的狀態(tài)，如二段爐中使用的管式間接冷卻器，此時(shí)只有當(dāng)氣體與液體處于紊流狀況時(shí)

5、才不存在邊界層，此時(shí)傳熱系敷得以提高，傳熱效果才較好。層流與紊流可以利用雷諾數(shù)的大小來加以判別：當(dāng)Re<2300時(shí)是處于層流(滯流)狀態(tài)。當(dāng)Re在2300-10000之間是處于過渡流狀態(tài)，此時(shí)紊流剛開始。當(dāng)Re>1000(3是處于紊流(湍流)狀態(tài)。 Re=其中：d：流體流經(jīng)的管道直徑w：流體的流速 ：流體的密度：流體的粘度Re：雷諾數(shù)又稱為雷諾準(zhǔn)數(shù)星無單位的量圖中：W0=最大流速Wm=平均流速43 在什么情況下才對造成素流有利?根據(jù)雷諾準(zhǔn)數(shù)計(jì)算公式中可知，下列條件時(shí)對造成紊流狀態(tài)有利：I當(dāng)管道的直徑越大，則邊界層越小，容易造成紊流。2當(dāng)流體的流速大時(shí)，則易造成紊流。3當(dāng)流體的密度大

6、時(shí)，由于質(zhì)點(diǎn)的徑向運(yùn)動慣性大，所以易成為紊沉。4當(dāng)氣體的粘度大時(shí)則不易產(chǎn)生紊流。44 什么叫穩(wěn)定流動?什么叫不穩(wěn)定渣動?流體在管道中流動時(shí)、當(dāng)流體在任何部位，它的流動狀態(tài)不隨時(shí)間的推延而改變，即一切影響流體流動的因素都不隨時(shí)間的推延而改變、此種流動稱為穩(wěn)定流動，在穩(wěn)定流動時(shí)，不但流體的速度，而且流體的各種性質(zhì)都相同，同時(shí)流體的位置也不改變。在不穩(wěn)定流動時(shí)，影響流體流動的各種因素隨時(shí)間的推延而改變，如液槽內(nèi)的排液，當(dāng)液體高位時(shí)和液位低位時(shí)，排出液體在管道中流速是不一致的，即高液位時(shí)，液體流速大，低液位時(shí)，液體流速小。45 什么叫靜壓能?什么叫動能?什么叫位能?大多數(shù)流體在流動過程中是處于不穩(wěn)定的

7、流動狀態(tài)，隨著時(shí)間的推遲，流體本身的能量型式有了變化。流體的能量型式有三種，即流體的靜壓能、動能和位能等三種。1靜壓能：表示重量為G的流體在處于靜壓強(qiáng)為P時(shí)所具有的能，靜壓能=,其中為重度如果流體處于無加壓的情況下，此時(shí)其靜壓能為零。2動能：表示重量為G的流體在具有運(yùn)動速度為w時(shí)所具有的能動能=如果流體不流動時(shí)，則此時(shí)其動能為零。3位能：表示重量為G的流體由于具有一定的高度位差所具有的能，位能=GZ，其中Z為高度位差靜壓能，動能和位能在流體運(yùn)動過程中是不斷的轉(zhuǎn)換的。46 什么叫桕努利方程?流體在流動過程中靜壓能、動能和位能雖在不斷的轉(zhuǎn)換，但在理想流體時(shí)，這三者的加和總是不變的。即一定量的流體其位能+靜壓能+動能=常數(shù)GZ+=常數(shù)若以1公斤流體來計(jì)算則Z+=常數(shù)這就是用于流體力學(xué)運(yùn)動時(shí)計(jì)算的一個(gè)重要方程式，稱之為桕努利方程式。桕努利方程式在不同情況時(shí)它的表示方式可為：Z1+= Z2+：為第一種流動狀態(tài)時(shí)的流體所具高度位差Z2：為第二種流動狀態(tài)時(shí)的流體所具高度位差P1為第一種流動狀態(tài)時(shí)的流體靜壓P2：為第二種流動狀態(tài)時(shí)的流體靜壓W1為第一種流動狀態(tài)時(shí)的流體流速W2為第二種流動狀態(tài)時(shí)的流體流速47 什么叫靜壓頭、動