管道阻力资料VIP专享VIP免费

1 1 .4 流体流动阻力 本节重点：直管阻力与局部阻力的计算，摩擦系数的影响因素。 难点：用因次分析法解决工程实际问题。 流动阻力的大小与流体本身的物理性质、流动状况及壁面的形状等因素有关。 化工管路系统主要由两部分组成，一部分是直管，另一部分是管件、阀门等。相应流体流动阻力也分为两种： 直管阻力：流体流经一定直径的直管时由于内摩擦而产生的阻力； 局部阻力：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。 1 .4 .1 流体在直管中的流动阻力 1 . 阻力的表现形式 如图1 -2 4 所示，流体在水平等径直管中作定态流动。 在1 -1 ′和 2 -2 ′截面间列柏努利方程， fWpugzpugz222212112121 因是直径相同的水平管，21uu  21zz  21ppWf （1-34） 若管道为倾斜管，则 )()(2211gzpgzpWf （1-34a） 由此可见，无论是水平安装，还是倾斜安装，流体的流动阻力均表现为静压能的减少，仅当水平安装时，流动阻力恰好等于两截面的静压能之差。 2 . 直管阻力的通式 在图1 -2 4 中，对 1 -1 ′和 2 -2 ′截面间流体进行受力分析： 由压力差而产生的推动力为 4221dpp 与流体流动方向相同 流体的摩擦力为 dlAF  与流体流动方向相反。 2 流体在管内作定态流动，在流动方向上所受合力必定为零。 dldpp4)(221 整理得 dlpp421 （1-35） 将式(1-35)代入式（1-34）中，得 dlWf4 （1-36） 将式（1-36）变形，把能量损失fW 表示为动能 22u的某一倍数。 2822udluWf 令 28u  则 22udlWf （1-37） 式（1-37）为流体在直管内流动阻力的通式，称为范宁（Fan n in g）公式。式中 为无因次系数，称为摩擦系数或摩擦因数，与流体流动的 Re 及管壁状况有关。 根据柏努利方程的其它形式，也可写出相应的范宁公式表示式： 压头损失 gudlhf22 （1-37a） 压力损失 22udlpf （1-37b） 值得注意的是，压力损失fp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)(21ppp意义不同，只有当管路为水平时，二者才相等。 应当指出，范宁公式对层流与湍流均适用，只是两种情况下摩擦系数  不同。以下对层流与湍流时摩擦系数 分别讨论。 3 . 层流时的摩擦系数 3 流体在直管中作层流流动时，管中心最大速度如式（1-35...