1、第四章 流动阻力、能量损失、孔口、管嘴与有压管流一、学习引导1. 流动阻力与水头损失的两种型式：流体通过的边界不同，产生的阻力不同，流动阻力分为沿程阻力与局部阻力。同样，克服这些阻力产生的能量损失也分为沿程水头损失与局部水头损失。1）流动阻力沿程阻力：流体边界几何形状沿程不变，均匀分布在流程上的阻力称沿程阻力局部阻力：流体边界发生突变，集中分布在突变处的阻力，如转弯、阀门、进出口、突扩。2）能量损失沿程水头损失：克服沿程阻力产生的能量损失，h f。局部水头损失：克服局部阻力产生的能量损失 hj。2. 流体的两种流动型态层流和紊流1）层流与紊流层流：流体质点有条不紊，互不混掺的流动。紊流：流体质
2、点互相混掺的流动。2）层流与紊流的判别标准层流与紊流的判别标准为临界雷诺数。从层流到紊流时为上临界雷诺数，从紊流到层流时为下临界雷诺数。上临界雷诺数不稳定，通常取下临界雷诺数作为层流与紊流的判别标准圆管流： ekR=2000 Re2000 紊流 Re500 紊流 Re4000， )(ef， 仍只与 Re有关。区：紊流过渡区， R e4000； ,dRfe； 与 Re、 d均有关区：紊流粗糙区， Re4000； )(f； 与 Re无关，这一区域也称阻力平方区，或自模区。6. 工业管道紊流阻力系数的计算公式1） 、当量粗糙度：和工业管道 相等的同直径 d 人工粗糙管的粗糙度称为当量粗糙高度。2）
3、、尼古拉兹半经验公式：紊流光滑区： 80281.Rlgve*或 5121.Rlge适用于：R e=51043106紊流粗糙区： 741210.rlg或 d.lg7321适用于：R e 0381r3） 、过渡区：柯列勃洛克根据大量的实验资料，提出 的计算公式： eR.d.lg5127321该公式实际为尼古拉兹公式的综合，也适用于三个区域。4） 、Moody 图：1944 Moody 在此基础上泛制了工业管道的 计算曲线，暖通专业广泛使用 Moody 图，给排专业则使用舍维列夫公式。5）布拉修斯公式： 2503164.eR光滑区 适用条件：R e1m, y=1.3 n 适用： 0.011n0.04
4、7. 局部水头损失1）局部损失局部损失：克服局部阻力消耗的能量， gvhm22）局部损失产生的原因：边界层与分离现象：边界突变，引起流线脱离原来的壁面，产生边界分离现象，形成漩涡点压区，并与主流不断进行质量、动量、能量的交换。二次流动：形成两个方向流动（纵向流、过流断面上的流动）叠力形成螺旋流。3）突然扩大的局部水头损失与局部阻力系数：22211121()()mvvAhgg ， 211)(A， 212)(A其它管段的局部阻力数 通过插表选取。二、难点分析工业管道紊流阻力系数的计算1）紊流光滑区布拉修斯公式： 2503164.eR光滑区 适用条件：R e 0381r舍维列夫公式： smv/2.
5、3021.d（粗糙区，10水温）希弗井松公式：2501.d.三、习题详解：1. 有一管径 md25的室内水管，如管中流速 smv/0.1，水温Ct01。（1）试判断管中水的流态；（2）管内保持层流状态的最大流速为多少？【解】(1)10 0C 时水的运动粘性系数为 s/103.26管中的雷诺数为： 201903.125Re6vd(2) 保持层流状态的最大流速就是临界流速由于 2edvK所以 smK /105.05.3162. 一条输水管长 l1000m，管径 d0.3m，设计流量Q0.055m 3/s，水的运动粘性系数为 10 6 m2/s，如果要求此管段的沿程水头损失为 hf3m，试问应选择相对粗糙度 / d 为多少的管道。 【解】由已知数据可以计算管流的雷诺数 Re 和沿程水头损失系数 。 由水头损失 算得 0.02915。将数据代入柯列勃洛克公式，有 可以求出 ： ， 3. 如图所示，密度 920kg/m 3的油在管中流动。用水银压差计测量长度 l3m 的管流的压差，其读数为 h90mm
