局部阻力损失
五、局部阻力损失
两种近似计算阻力损失得方法。 （一） 阻力系数法：
2
2
'
u h f ξ= （1-98）
或2
2
'
u P f ρξ
=? （1-99）
其中：u —小管线速； ξ—局部阻力系数。
1. 突然扩大与突然缩小
（a ）
（b ）
21A A 或1
2A A
大截面
小截面
2. 进口与出口
进口：流体自容器进入管内 5.0,0/12=≈ξA A （b ） 出口：流体自管道进入容器 0.1,0/21=≈ξA A （a ） 3. 管件与阀门： 查表得到 P 59
例1-17. 已知水输送量为20m 3/h ，3
/1000m kg =ρ，S P a ??=-3101μ，吸入管A 为φ89×4mm 无缝钢管，总长l 1=10m ，其上有一个底阀和一个标准弯头，排出口B 为φ57×3mm 的无缝钢管，总长l 2=40m ，其上有一个3/4开的闸阀和两个标准弯头。储罐和高位槽上方均通大气，液面恒定，两液面差为10m ，求泵的有效功率N e 。
ξ
f e h P
u gZ W P u gZ ∑+++=+++ρ
ρ22
22121122
（书中的“
Z
u ”改为“2u
”）
Z 1=0,Z 2=10,P 1=P 2=P a ,0,021≈≈u u 上式简化为：f e h gZ W ∑+=2=98+f h ∑
（1）吸入管A 的阻力损失A f h ,∑
d A =89-4×2=81mm=0.081m
s m d V u A
A /08.1)
081.0(785.03600
/20785.02
2
=?=
=
4
3
1075.810
1100008.1081.0?=???=
=
-μ
ρ
A A eA u d R （湍流） 管壁绝对粗糙度查表1-5 为0.2~0.3，取0.3mm
0037.081
3
.0==
A
d ε
查图1-44查得029.0=A λ
查表1-7底阀的局部阻力系数为1.5，进口的局部阻力系数为0.5； 由图1-47查得标准弯头的当量长度为3.4m （书中为2.2m ） 2
)(2
,',,A A e A A
f A f A f u d l l h
h h ξλ∑+∑+=+=∑
kg
J /96.3208.1)5.05.1081.04.310029.0(2
=?
++++=
（2）排出管B 的阻力损失B f h ,∑
d B =57-3×2=51mm=0.051m
s m u d d u A B A B /72.208.1)51
81
()(
22=?== 5
3
1034.110
1100078.2051.0?=???=
=
-μ
ρ
B B eB u d R （湍流） 0059.051
3
.0==
B
d ε
查图1-44查得032.0=B λ
由图1-47查得3/4开闸阀的当量长度为2.6m （书中为2m ） 标准弯头的当量长度为2.2m （书中为1.5m ） 出口局部阻力系数为1
2
)(2
,',,B B e B B
f B f B f u d l l h
h h ξλ∑+∑+=+=∑
kg
J /8.112272.2)1051.02.226.240032.0(2
=?
+?+++=
（3）整个管路总阻力损失f h ∑
f h ∑=A f h ,∑+B f h ,∑=3.96+112.8=116.76 （J/k
g ）
则W e =98+116.76=214.76（J/kg ） 泵的有效功率为
KW W V W W W N e e e 19.11.11933600
1000
2076.214≈=??=
?=?=ρ
（二） 当量长度法
在管路计算中，当量长度法计算局部阻力损失更为广泛。
当量长度l e ：将流体流过某一管件或阀门所造成的局部阻力损失折合成流体流过与
之直径相同的长度l e 的直管时所造成的阻力损失。
2
2
'
u d l h e f λ= （1-100）
或 2
2
'
u d l P e f ρλ=? （1-101）
其中：u —小管直径的线速； e l —由实验测定。
湍流情况下，某些管件和阀件的当量长度可查图1-47。
例1-17
第五节 管路计算
连续性方程
柏努利方程 管路计算 阻力损失公式
一、 简单管路的计算
无分支的管路称简单管路
（一） 设计计算
1. 给定流体输送任务V ，确定最经济的管径d 及泵的有效功率N e 。
已知：流量V ，物性μρ,，总管长l ∑（包括当量长度），粗糙度ε，高度h 及储罐和高位槽内液面上方压力。确定它最经济管径d 和有效功率N e 。 分析：各参数间关系
u
V
d π4=
（a ） f e h E W E +=+21 （b ）
2
2
u d l h f ∑=λ （c ）
),
(d
R f e ε
λ= （d ）
ρV W N e e = （e ） 其中E 1，E 2——比能
上述方程组中包含13个变量，其中7个已知，即V ，E 1，E 2，μρε,,,l ∑，显然，
要解决这一设计计算命题，还必须从其余6个参数中选定1个参数的值。一般通常选取经济流速较为方便。
2. 为完成规定的供液任务，确定高位槽高度或供液管路的起始压力。 计算步骤：
① 根据常用流速范围选择适宜流速u ； ② 计算管径、雷诺数和摩擦系数； ③ 计算h f ；
④ 由柏努利方程确定高位槽高度z 。
（二） 校核计算
要求核算管路的供液能力。
2
2
21u d l E E ∑+=λ
),(
d
du f ε
μρλ= 隐式 试插入较方便 例1-20.需要试插入来求解u
简单管路的计算实质是3个方程的灵活运用
u d V 24
π
=
2
2
21u d l E W E e ∑+=+λ
),(
d
du f ε
μρλ=
二、复杂管路的计算
并联管路
复杂管路 分支管路
汇合管路
（一） 并联管路 特点：
1.W=W 1+W 2+W 3
对于不可压缩流体 V=V 1+V 2+V 3
2. 3,2,1,f f f h h h ==
总阻力损失 i f f f h h h ,,+=∑主 （I=1或2，3） 3.流量分配 2
4i
i
i d V u π=
52
2
2,82i
i
i i i i i i i
f d V l u d l h πλλ∑=?∑= 由3,2,1,f f f h h h ==，有
5
3
22
3
335
2
22
2
225
1
22
1
11888d V l d V l d V l πλπλπλ∑=
∑=
∑
3
35
3225
2
115
1321::::l d l d l d V V V ∑∑∑=λλλ
例：20℃的空气以2000m 3/h 的流量通过管路ABC 于C 处进入一常压设备，如附
图所示，管路为φ194×6mm 钢管，现因生产情况变动，C 处的设备要求每小时送风量减少为1200m 3/h 。另需在管道上的B 处接出一分支管BD ，要求从此支管按每小时800m 3的流量分支，于D 处进入另一常压设备。设管道BC 间和BD 间各局部阻力系数之和分
（BD 段的长度可忽略）
解：由分支管路的特点，
BD f BD D D D BC f BC C C
C B h u P gZ h u P gZ E ,2
,22
2∑+++=∑+++=ρρ
gZ C =gZ D ， P C =P D ，
D C ρρ=
∴
BD f BD BC f BC h u
h u ,2
,2
2
2∑+=∑+ (A) 2
22
2'
,,,BC BC BC BC BC BC BC
f BC f BC f u
u d l h h h ?∑+??=+=∑ξλ (B)
2
2
'
,,,BD BD BD
f BD f BD f u h h h ?∑≈+=∑ξ
2
4
BD
BD
BD d V u π
=
代入上式
4
2
2,8BD
BD
BD BD f d V h πξ?
∑=∑ （C ）
将（B ），（C ）代入式（A ）得：
422
228)1(2)1(2BD
BD BD BC BC BC BC BC BC
d V
u u d l πξξλ+∑=+∑+? （D ） 已知：d BC =194-6×2=182mm=0.182m s m d V u BC
BC
BC /8.123600
)182.0(785.01200
4
22
=??=
=
π
则：53
1053.110
0184.0205
.18.12182.0?=???=
=
-μ
ρ
BC BC eBC u d R 空气20℃时，3
/205.1m kg =ρ，s P a ??=-3100184.0μ， 取15.0=ε（无缝钢管，表1-5，0.1~0.2）
000825.0182
15
.0==
BC
d ε
查图1-44得0208.0=λ
又知：m l BC BD BC 40634,4,7=+==∑=∑ξξ V BD =800/3600 m 3/s 将已知数据代入（D ）得：
53600800
828.12)8182.0400208.0(42
22
2???=?+?BD
d π 42
22
236008005828.1257.12BD
d π??=? 解得：d BD =118mm
可见，流量分配=),,(i i i l d f ∑λ， 当改变某一支路的阻力（如改变阀门的开度）时，也
1. V O =V A +V B
2. 虽然各支管流量不等，但在分支处总机械能（单位J/kg ）是一定值。
ρ
ρρO O O OB f B B B OA f A A A P u gZ h P
u gZ h P u gZ ++=∑+++=∑+++2222
,2,2
22
,A A A A OA
f u d l h ∑=∑λ
2
2
,B
B B B
OB
f u d l h ∑=∑λ B B A A u d u d V 2
2
4
4
π
π
+
=
确定复杂管路中输送设备的有效功（W e ）时，必须按所需能量较大的支路来计算。
可忽略不计。则dl 02
)2(22=++u d dl dP u d λρ （1-131） ),(d
R f e ε
λ=
μ
μ
ρ
dG
du R e =
=
R e 仅为温度的函数，对等温或温度变化不大的流动过程R e 为常数。 将ρ
υυρ1
,/=
==G G u 代入（1-131）
02)(2)(22=?++υλυυG d dl dP G d 除以2υ得：
022
2
=?+
+
dl d
G dP
d G
λυ
υ
υ
对截面1至截面2间积分上式得：
02
ln 2
122
21
=?++?G d l dP G P P λυυυ （1-133）
1. 等温流动
根据 RT M
m
PV =
得：M RT P /=υ ∴ M RT P P P /2211===υυυ=常数
2
22
1
222222
1
2
1
υυυ
P P P P PdP dP
P P P P -=
=?
?
2112//P P =υυ
则式（1-133）变为：
02
2ln 2222
1
22212
=+-+G d l P P P P P G λυ
或 02
)(2ln 2212221
2
=+-+G d l P P RT M P P G λ
一般情况 G ，P 2，l ，d 为已知 求P 1以确定气体输送机械的型号（出口压力），
计算需要试差。
当△P=P 1-P 2很小、△P/ P 1<10%时，（1-133）式的左侧第一项可忽略。υ可用m
m ρυ1
=
代之，并视为常数，（
m
P P m P P P P dP dP P P υυυυυ1
2
21122
1
2
1
,1-==≈=??） 则（1-133）式可变为：
02
2
1
2=+-G d l P P m
λυ
m
G d l P P P ρλ
22
21=-=? （1-136） 上式即为把气体视为不可压缩流体时的机械能平衡方程式。 2. 绝热流动
当气体在保温良好的管路中流动时，接近于绝热流动。 有：γ
γ
γυυυ2211P P P ===常数
2/12/12112)(
,)/(/υυυυγ
γP
P P P ==
例1-24. 用压缩机将25℃的天然气（可视为甲烷）通过钢管输送到10km 远的某一设备，在15℃和1.013×105P a 条件下的输送量为4.2×104m 3/h 。设备入口处的温度和绝对压力分别为15℃和1.373×105P a 。输送管内径为600mm ，管壁绝对粗糙度为0.2mm 。试计算压缩机出口的压力P 1。
已知：T 1 '
T =15℃=15+273=288K ，'
P =1.013×105P a ，'
V =4.2×104m 3/h T 2=15℃=15+273=288K ，P 2=1.373×105P a ，d=600mm=0.6m mm 2.0=ε
求：P 1
解：天然气的质量流量和质量流速分别为：
s kg T T M V P T P T V V W /9.72882734.22163600102.44.223600360036004'
0'0''00''
'=???=??=?=?=ρρ
（4.22,,00
''00'
0'
M P T P T P P =?==ρρρ） P10页
s m kg A W G ?=?==
22/286
.0785.09
.7 查得甲烷在25℃和15℃的粘度,
100109.0,10011.03231s P s P a a ??=??=--μμ1μ与
2μ很接近，可取s P a ??=-310011.0μ
63
1053.110
011.028
6.0?=??=
=
-μ
dG
R e 可视为常数
00033.0600
2
.0==
d
ε
查图1-44查得λ=0.016
∵温度变化不大，可取K t t t m 2932
288
298221=+=+=
按等温流动的计算公式进行计算
02
)(2ln 22
122212
=?+-+G d l P P RT M P P G λ
22221
22
1ln 2P Md
RTlG P P M RTG P ++=λ （1-135a ）
先忽略2
1
2ln 2P P M RTG ，则 （ M —kg/mol ）
6
.0101628101029331.8016.0)10373.1(3
232
522
22
1???????+?=+=-Md RTlG P P λ 10
8101010082.51018.11018.31089.1?=?+?+?=
a P P 5110254.2?= 与2.25×105
很接近
尽管2
1
2ln 2P P M RTG 绝对值较大，但所占比例只有%23.010082.51018.110
8=??，故可忽略。 若本题按绝热计算，则a P P 5
1
1029.2?=，与按等温计算结果相差很小，仅为3.6%，因此，在工程上对长距离输送气体管路，通常按等温计算。
]
[1
1)11
(111
1
12
2
/121
1
2/12/12
/122
1
2
1
2
1
γγγγγγ
γ
γ
γ
υγγυγ
υυ
+++-?+=
+=
=
?
?
P
P
P P
P dP P
P dP
P P P P P P ])
(1[11
2
122
γ
γυγγ
+-?+=P P
P
（ V p
C C =γ）
3. 多变流动：介于等温和绝热两者之间。
k
k k P P P 2211υυυ===常数
γ< 实践证明，当气体管路较长（d l 1000>）时，按等温与按绝热流动计算结果相差很小，一般不超过5%。 第六节 流量测量 一.孔板流量计 ρ ρ22 212122P u P u +=+ ρ ρ P P P u u ?= -= -2) (2212 122 ∵A 2为未知，故2u 也为未知，以0u 代替2u ，并引入校正系数C ρ P C u u ?=-22 120 由连续方程 0011A u A u = 代入整理得： ρ P A A C u ?-= 2)(12 1 00 令2 1 00)( 1A A C C -= ，则ρ P C u ?=20 ρ ρρρ g R A C P A C A u V )(2200 00 000-=?== 上式即为孔板流量计的流量公式。 C 0称为孔板的流量系数（元因次） 影响C 0的因素很复杂，主要有R e ，A 0/A 1，孔口形状，加工精度，孔板厚度… 标准孔板，)/,(100A A R f C e = 标准孔板流量系数可查图1-65得到。（P80页）孔板流量计生产厂家出厂时一般均给出孔板流量系数。设计合适的孔板流量计，其C 0值在0.6~0.7之间。 对气体孔板流量计，由于压力降低而引起气体体积膨胀的影响，还需引入一个校正系数r ε，并以m ρ代替ρ， m r g R A C V ρρε0002= r ε—气体体积膨胀系数（由手册或资料中查出） 为了使用方便，在工程上和实验室，常需要知道孔板流量计的流量曲线，即流体流量V 或W 与压差计读数R 之间的关系曲线。 对标准孔板流量计可借助于流量公式和图1-65，通过计算不同R 值下的流量V ，标绘出V-R 的关系曲线。 对非标准孔板流量计则要通过实验测定其流量曲线。 孔板流量计的优点是结构简单紧凑、容易制造、安装方便，因此应用广泛，其主要缺点是阻力损失大。 例1-25 . 通过φ114×4mm 的管道输送在操作条件下密度为880kg/m 3、粘度为5.45×10-3P a ·s 的油品，油品的流量为75m 3/h ，压差计的最大允许读数为600mmHg 柱。拟在管路中装一标准流量计，试确定孔板的孔径d 0。 已知：d=114-2×4=106mm=0.106m ， 3033/13600,1045.5,/880m kg m kg =?==-ρμρ V=75/3600=0.0208m 3/s ，R=600mmHg=0.6mHg s m d V u /36.2106 .014.30208 .0442 2 11=??= = π 4 3 111004.410 45.588036.2106.0?=???= = -μ ρ u d R e 由ρ ρρg R A C V )(200 0-= 00159.0880 8 .9)88013600(6.020208 .0)(2000=?-??= -= ρ ρρg R V A C )/,(100A A R f C e = 设d 0=56mm=0.056m 则 00246.0056.0785.04 22 00=?== d A π 279.0)106 56()(2 21010===d d A A 由图1-65查得流量系数C 0=0.635 C 0A 0=0.635×0.00246=0.00156 与C 0A 0=0.0159很接近，故d0=56mm ，C 0=0.635 二.文丘里流量计 孔板流量计的主要缺点是能量损失大，为了减少能量损失，可采用文丘里（V enturi ） 流量计（或称文氏流量计）。 特点：流体的流动管道是逐渐收缩和扩大，流速改变平稳，基本上不产生涡流，阻力损 1' ρ ρρg R A C V V )(200 -= 其中：C V —文丘里管的流量系数，其值由实验测定。 湍流时： C V = 0.98 d 1=50~200mm 0.99 d 1>200mm 阻力损失 2 01.0u h f ≈ 缺点：结构不如孔板流量计紧凑，加工精度要求高，制造难度大，造价较高。 三.转子流量计 转子流量计是一种典型的变截面流量计。两侧压力差保持不变。 结构： 垂直锥形玻璃管（其锥角约为4°左右） 转子 测速原理： 转子受力平衡方程： g V A P P f f f )()(21ρρ-=- g A V P P f f f )(21ρρ-= - （A ） 其中：f A —转子最大部分截面积，m 2； f V —转子体积，m 3； f ρ—转子材料密度 当转子稳定于某位置时，环隙面积也是固定值，流体经过环隙面积也是固定值，流体经过环隙的压降可仿照流体通过孔板流量计小孔的情况。 ρ ) (221P P A C V k k -= （B ） 其中：A k —环隙面积，m 2； 将（A ）式代入（B ）式得： f f f k k A g V A C V ρρρ)(2-= （C ） C k —流量系数， )(e k R f C 转子形状，= 对特定的转子：)(e k R f C = 当R e 超过某一数值后，C k 值为一常数。 对一定的被测流体，转子形状的选择应 着眼于在所测定的流体范围内，使C k 为定 值。 图1-69 流量计的标定：标定介质 20℃ 水 20℃，101.3kP a 下的空气 实际流量的计算，由（C ）式： C k 为常数 ) () (000 ρρρρρρ--=f f V V 其中：ρ,V —实际操作条件下的流量和密度； 00,ρV —标定条件下的流量（指定流量）和密度。 对气体转子流量计，f f ρρρρ<<<<0, ρ ρ0 =V V 优点：流量直观方便，阻力损失小，测量精度高，适用性广，能适用于腐蚀性流体测 量。 缺点：不能耐高压，易破碎，使用温度<120℃，压力<0.4~0.5MP a 。 C k R e 1.0 0.3 10105ⅠⅡ Ⅲ 不同类型转子 四.测速管 孔板、文丘里及转子流量计均为测定平均流速的仪表，如欲测管路截面上的速度分布或管中心的最大流速，可采用测速管。 1、2 2 22 222 11 u P u P +=+ρρ 02=u （管内充满液体） ρ ρ22 11 2P u P =+ 2 2 11 2u P P =-ρ ∵皮托管很细，在忽略阻力损失时，31P P ≈ ∴ 2 2 13 2u P P =-ρ ， g R P P )(032ρρ-=- ρ ρρg R u )(201-= 当被测流体为气体时，0ρρ<< ， ρ ρg R u 012≈ 皮托管测定的为流体的点速度，因此可测定管内的速度分布。 当装在管中心处时，可测得max u ，由图1-71， P86页 可查得 max u u ，从而可得u u /u m a x emax 10 μ ρ μ ρ max max ,du R du R e e = = 当由孔板、文丘里及转子流量计测得u 后，可得μ ρ du R e = ，可由图1-71查得 max u u ，从而可得max u 安装要保证有>50d 的直管部分（保持其稳定流动）。 除尘系统中的管道压力损失计算 管道的压力损失就是含尘空气在管道中流动的压力损失.它等于管道沿程（摩擦）压力损失和局部损失之和 ，在实际计算中以最长沿程一条管道进行计算，其计算结果作为风机造型的参考依据. 一：管道的沿程压力损失 1. a △P m =△P m λR S P -----湿周，既管道的周长（m ） 左管道系统计算中，一般先计算出单位长度的摩擦损失，通常也称比摩阻（Pa/m ）: △P m =λ 比摩阻力可通过查阅图表14-1得出，我公司的管道主要应用于除尘系统中，考虑到含尘空气中粉尘沉降的问题，除尘管道内的风速选择为25～28m/s. 4R S 1 2 V 2e 根据计算图标得出的以下数据： 局部阻力引起的能量损失，称之为局部压力损失或局部损失。 局部损失可按下列公式计算： △P J =δ △P J ----局部压力损失（Pa ） δ------局部阻力系数 2 V 2e 局部阻力系数δ可根据不同管道组件：如进出风口、弯头、三通等的不同尺寸比例，在相关资料中可查得，然后再根据上式计算出局部损失的大小。 例如：整体压制900圆弯头：当r/D=1.5时 δ=0.15 当r/D=2.0时 δ=0.13 当r/D=2.5时 δ=0.12 0总之，△P 为数。 F---Pq---风机全压（Pa ） Q---风机风量（m 3/s ） η----风机效率（一般为0.8～0.86） K---安全系统（1.0～1.2） 上式所得结果即为风机数电机功率，实际使用功率为： Fs= Fs/F 即为风机的实际使用负载率 Pq*Q 1000* η 局部阻力损失实验 一、实验目的要求 １．掌握三点法、四点法量测局部阻力系数的技能； ２．通过对园管突扩局部阻力系数的包达公式和突缩局部阻力系数的经验公式的实验验证与分析，熟悉用理论分析法和经验法建立函数式的途径； ３．加深对局部阻力损失机理的理解。 二、实验原理 写局部阻力前后两断面的能量方程，根据推导条件，扣除沿程水头损失可得： ⒈突然扩大 采用三点法计算，下式中由按流长比例换算得出。 实测 理论 ⒉突然缩小 采用四点法计算，下式中B点为突缩点，由换算得出，由换算得出。 实测 经验 三、实验方法与步骤 １．测记实验有关常数。 ２．打开电子调速器开关，使恒压水箱充水，排除实验管道中的滞留气体。待水箱溢流后，检查泄水阀全关时，各测压管液面是否齐平，若不平，则需排气调平。 ３．打开泄水阀至最大开度，待流量稳定后，测记测压管读数，同时用体积法或用电测法测记流量。 ４．改变泄水阀开度３～４次，分别测记测压管读数及流量。 ５．实验完成后关闭泄水阀，检查测压管液面是否齐平？否则，需重做。 四、实验分析与讨论局部水头损失实验分析与讨论 问题一：结合实验成果，分析比较突扩与突缩在相应条件下的局部损失大小关系。 参考答案: 由式 及 表明影响局部阻力损失的因素是v和。由于有 突扩： 突缩： 则有 当或时，突然扩大的水头损失比相应突然收缩的要大。本实验= 2，在最大流量Q下，= 6. 6/3.58 = 1. 85，突扩损失较突缩损失约大一倍。 接近于1时，突扩的水流形态接近于逐渐扩大管的流动，因而阻力损失显著减小。 问题二：结合流动仪演示的水力现象，分析局部阻力损失机理何在？产生突扩与突缩局部阻力损失的主要部位在哪里？怎样减小局部阻力损失？ 参考答案: 流动演示仪I—VII型可显示突扩、突缩、渐扩、渐缩、分流、合流、阀道、绕流等三十余种内、外流的流动图谱。据此对局部阻力损失的机理分析如下： 从显示的图谱可见，凡流道边界突变处，形成大小不一的漩涡区。漩涡是产生损失的主要根源。由于水质点的无规则运动和激烈的紊动，相互摩擦，便消耗了部分水体的自储能量。另外，当这部分低能流体被主流的高能流体带走时，还须克服剪切流的速度梯度，经质点间的动能交换，达到流速的重新组合，这也损耗了部分能量。这样就造成了局部阻力损失。 从流动仪可见，突扩段的漩涡主要发生在突扩断面以后，而且与扩大系数有关，扩大系数越大，漩涡区也越大，损失也越大，所以产生突扩局部阻力损失的主要部位在突扩断面的后部。而突缩段的漩涡在收缩断面前后均有。突缩前仅在死角区有小漩涡，且强度较小，而突缩的后部产生了紊动度较大的漩涡环区。可见产生突缩水头损失的主要部位是在突缩断面后。 从以上分析知，为了减小局部阻力损失，在设计变断面管道几何边界形状时应流线型化或尽量接近流线形，以避免漩涡的形成，或使漩涡区尽可能小。如欲减小管道的局部阻力，就应 1.5阻力损失 1.5.1两种阻力损失 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： ρρρ212211P P g z p g z p h f -=??? ? ??+-???? ??+= (1-71) 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： 232d lu μ?= ? (1-72) 此式称为泊稷叶（Poiseuille)方程。层流阻力损失遂为： 232d lu h f ρμ= (1-73) 1.5.2湍流时直管阻力损失的实验研究方法 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f h ，经分析和初步实验获知诸影响因素为： 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： ) ,,,,,(ερμu l d f h f = (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 ???? ????? ??=??? ? ??dup d l u h f μ322 (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： ) ,,,,(u l d f h f ρμ= (1-76) 作无因次处理后，可写成 管道内的局部阻力及损失计算 第四节管道内的局部阻力及损失计算 在实际的管路系统中,不但存在上一节所讲的在等截面直管中的沿程损失,而且也存在有各种各样的其它管件,如弯管、流道突然扩大或缩小、阀门、三通等,当流体流过这些管道的局部区域时,流速大小和方向被迫急剧地发生改变,因而出现流体质点的撞击,产生旋涡、二次流以及流动的分离及再附壁现象。此时由于粘性的作用,流体质点间发生剧烈的摩擦和动量交换,从而阻碍着流体的运动。这种在局部障碍物处产生的损失称为局部损失,其阻力称为局部阻力。因此一般的管路系统中,既有沿程损失,又有局部损失。 4.4.1 局部损失的产生的原因及计算 一、产生局部损失的原因 产生局部损失的原因多种多样,而且十分复杂,因此很难概括全面。这里结合几种常见的管道来说明。 , ， , ， 图4.9 局部损失的原因 对于突然扩张的管道,由于流体从小管道突然进入大管道如图 4.9 , ，所示,而且由于流体惯性的作用,流体质点在突然扩张处不可能马上贴附于壁面,而是在拐角的尖点处离开了壁面,出现了一系列的旋涡。进一步随着流体流动截面面积的不断的扩张,直到 2 截面处流体充满了整个管截面。在拐角处由于流体微团相互之间 的摩擦作用,使得一部分机械能不可逆的转换成热能,在流动过程中,不断地有微团被主流带走,同时也有微团补充到拐角区,这种流体微团的不断补充和带走,必然产生撞击、摩擦和质量交换,从而消耗一部分机械能。另一方面,进入大管流体的流速必然重新分配,增加了流体的相对运动,并导致流体的进一步的摩擦和撞击。局部损失就发生在旋涡开始到消失的一段距离上。 图4.9,，给出了弯曲管道的流动。由于管道弯曲,流线会发生弯曲,流体在受到向心力的作用下,管壁外侧的压力高于内侧的压力。在管壁的外侧,压强先增加而后减小,同时内侧的压强先减小后增加,这样流体在管内形成螺旋状的交替流动。 综上所述,碰撞和旋涡是产生局部损失的主要原因。当然在 1-2之间也存在沿程损失,一般来说,局部损失比沿程损失要大得多。在测量局部损失的实验中,实际上也包括了沿程损失。 二、局部损失的计算 如前所述,单位重量流体的局部能量损失以表示 式中,—局部损失,阻力，系数,是一个无量纲的系数,它的大小与局部障碍物的结构形式有关,由实验确定。—管中的平均速度,通常指局部损失之后的速度，。 局部压强损失为 式中, —流经局部障碍物前后的压强差,或总压差，。 突然扩张管道的局部损失计算 管道的阻力计算 风管内空气流动的阻力有两种，一种是由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的沿程能量损失，称为摩擦阻力或沿程阻力；另一种是空气流经风管中的管件及设备时，由于流速的大小和方向变化以及产生涡流造成比较集中的能量损失，称为局部阻力。通常直管中以摩擦阻力为主，而弯管以局部阻力阻力为主（图6-1-1）。 图6-1-1 直管与弯管 （一）摩擦阻力 1．圆形管道摩擦阻力的计算 根据流体力学原理，空气在横断面形状不变的管道内流动时的摩擦阻力按下式计算： （6-1-1） 对于圆形风管，摩擦阻力计算公式可改为： （6-1-2） 圆形风管单位长度的摩擦阻力（又称比摩阻）为： （6-1-3） 以上各式中 λ——摩擦阻力系数； v——风秘内空气的平均流速，m/s； ρ——空气的密度，kg/m3； l——风管长度，m； Rs——风管的水力半径，m； f——管道中充满流体部分的横断面积，m2； P——湿周，在通风、空调系统中即为风管的周长，m； D——圆形风管直径，m。 摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管管壁的粗糙度有关。在通风和空调系统中，薄钢板风管的空气流动状态大多数属于紊流光滑区到粗糙区之间的过渡区。通常，高速风管的流动状态也处于过渡区。只有流速很高、表面粗糙的砖、混凝土风管流动状态才属于粗糙区。计算过渡区摩擦阻力系数的公式很多，下面列出的公式适用范围较大，在目前得到较广泛的采用： （6-1-4） 式中K——风管内壁粗糙度，mm； D——风管直径，mm。 进行通风管道的设计时，为了避免烦琐的计算，可根据公式（6-1-3）和（6-1-4）制成各种形式的计算表或线解图，供计算管道阻力时使用。只要已知流量、管径、流速、阻力四个参数中的任意两个，即可利用线解图求得其余的两个参数。线解图是按过渡区的λ值，在压力B0=101.3kPa、温度t0=20℃、宽气密度ρ0=1.204kg/m3、运动粘度 v0=15.06×10－6m2/s、管壁粗糙度K=0.15mm、圆形风管等条件下得出的。当实际使用条件下上述条件不相符时，应进行修正。 （1）密度和粘度的修正 （6-1-5） 式中Rm——实际的单位长度摩擦阻力，Pa/m； Rmo——图上查出的单位长度摩擦阻力，Pa/m； ρ——实际的空气密度，kg/m3； v——实际的空气运动粘度，m2/s。 过滤器阻力损失计算 ΔP－－阻力损失，Pa λ－－摩擦系数，无因次 Re－雷诺数，Re=(ω·dn)/u，无因次 ω－流体速度，m/s ρ－流体密度，kg/m3 μ－动力粘度，kg/m·s u－运动粘度u=μ/ρ，m2/s L－当量直管段长度，m，类管件过滤器查阅下表“类管件过滤器公称直径与当量直管段长度关系” D－类管件过滤器内径，m dn－当量直径m，类管件过滤器取管件内径"D"，筒壳式过滤器取‘4s/c’ S－液体流通面积，m2 C－液体湿周（湿润周长），C＝2X（筒体内径＋筒体高度）m ξ-入口阻力系数，取1.1 ξ-出口阻力系数，取0.5 类管件过滤器公称直径与当量直管段长度关系 公称直径DN 50 80 100 150 200 当量直管段长度L 25∽30 18∽23 15∽20 22∽38 32∽40 (×103mm) 公称直径DN 250 300 350 400 450 当量直管段长度L 27～43 58～65 48～85 60～95 62～98 (×103mm) 对于‘筒壳’类过滤器，按下式计算： 过滤面积及孔目数 过滤面积通常指丝网的有效流通面积，可以查阅下表“滤网规格”得知有效面积，滤网总面积与有效面积率的乘积即为过滤面积（有效流通面积）。通常，考虑过滤面积按过滤器公称通径的20倍设计，已足够满足使用场合。除非在非常见的特殊环境使用，才予以特殊考虑。 孔目数（目数/英寸）的选择，主要考虑需拦截的杂质粒径，依据介质流程工艺要求而定。各种规格丝网可拦截的粒径尺寸查下表“滤网规格”。 滤网规格 不锈钢丝网的技术特性一般金属丝网的技术特性 孔目数目英寸丝径mm 可拦截的 粒径um 有效面积%孔目数目 英寸 丝径mm 可拦截的 粒径um 有效面积% 10 0.508 2032 64 10 0.559 1981 61 12 0.475 1660 61 12 0.457 1660 61 14 0.376 1438 63 14 0.367 1438 63 16 0.315 1273 65 16 0.315 1273 65 18 0.315 1096 61 18 0.315 1096 61 20 0.273 955 57 20 0.274 996 62 22 0.234 882 59 22 0.274 881 59 24 0.234 785 56 24 0.254 804 58 26 0.234 743 59 26 0.234 743 59 28 0.234 673 56 28 0.234 673 56 30 0.234 614 53 30 0.234 614 53 32 0.234 560 50 32 0.213 581 54 36 0.234 472 46 36 0.213 534 52 38 0.234 455 46 38 0.213 493 50 40 0.193 442 49 40 0.173 462 54 50 0.152 356 50 50 0.152 356 50 60 0.122 301 51 60 0.122 301 51 80 0.102 216 47 80 0.102 216 47 100 0.081 173 46 100 0.08 174 50 120 0.081 131 38 120 0.07 142 50 (1)金属材料温度适用范围 铸铁－10～200℃碳钢－20～400℃低合金钢－40～400℃不锈钢－190～400℃(2)辅助密封材料温度适用范围 丁晴橡胶－30～100℃氟橡胶－30～150℃石棉板报≤300℃石墨金属缠绕垫≤650℃ 公称压力：按照过滤管路可能出现的最高压力确定过滤器的压力等级，也可通过技术协议要求，考虑进出口管路的统一性，选择与出口管路中最高压力相匹配的压力等级过滤器实际适用最高压力与介质 P－－过滤器所能承受的最高工作压力Mpa P－－过滤器的公称压力Mpa T－－过滤器使用工作温度（应考虑裕度）℃ ΔT－－温度偏差ΔT＝T－200 ℃ K－－强度减弱系数Mpa/℃ K值按如下原则选取： ①工作温度≤200℃时，K＝0； ②铸铁过滤器（200－300℃），K＝0－0.004； ③碳钢过滤器（200－400℃），K＝0.0016－0.008； ④低合金钢过滤器（200－400℃），K＝0.0006－0.006； ⑤不锈钢过滤器（200－400℃），K＝0.00018－0.006； 冷热水管道系统的压力损失 无论在供暖、制冷或生活冷热水系统，管道是传送流量和热量必不可少的部分。计算管道系统的压力损失有助于： （1） 设选择正确的管径。 （2） 设选择相应的循环泵和末端设备。也就是让系统水循环起来并且达到热能传送目的 的设备。 如果不进行准确的管道选型，会导致系统出现噪音、腐蚀（比如管道阀门口径偏小）、严重的能耗及设备的浪费（比如管道阀门水泵等偏大）等。 管道系统的水在流动时遇到阻力而造成其压力下降，通常将之简称为压降或压损。 压力损失分为延程压力损失和局部压力损失： — 延程压力损失指在管道中连续的、一致的压力损失。 — 局部压力损失指管道系统内特殊的部件，由于其改变了水流的方向，或者使局部水流通道变窄（比如缩径、三通、接头、阀门、过滤器等）所造成的非连续性的压力损失。 以下我们将探讨如何计算这两种压力损失值。在本章节内我们只讨论流动介质为水的管道系统。 一、 延程压力损失的计算方式 对于每一米管道，其水流的压力损失可按以下公式计算 其中：r=延程压力损失 Pa/m Fa=摩擦阻力系数 ρ=水的密度 kg/m 3 v=水平均流速 m/s D=管道内径 m 公式（1） 延程压力损失 局部压力损失 管径、流速及密度容易确定，而摩擦阻力系数的则取决于以下两个方面： （1）水流方式，（2）管道内壁粗糙程度 表1：水密度与温度对应值 水温°C10 20 30 40 50 60 70 80 90 密度 kg/m3999.6 998 995.4 992 987.7 982.8 977.2 971.1 964.6 1．1 水流方式 水在管道内的流动方式分为3种： —分层式，指水粒子流动轨迹平行有序（流动方式平缓有规律） —湍流式，指水粒子无序运动及随时变化（流动方式紊乱、不稳定） —过渡式，指介于分层式和湍流式之间的流动方式。 流动方式通过雷诺数（Reynolds Number）予以确定： 其中： Re=雷诺数 v=流速m/s D=管道内径m。 ?=水温及水流动力粘度，m2/s 表2：水温及相关水流动力粘度 水温m2/s cSt °E 10°C 1.30×10-6 1.30 1.022 20°C 1.02×10-6 1.02 1.000 30°C 0.80×10-6 0.80 0.985 40°C 0.65×10-6 0.65 0.974 50°C 0.54×10-6 0.54 0.966 60°C 0.47×10-6 0.47 0.961 70°C 0.43×10-6 0.43 0.958 80°C 0.39×10-6 0.39 0.956 90°C 0.35×10-6 0.35 0.953 通过公式2计算出雷诺数就可判断水流方式： Re<2,000：分层式流动 Re：2,000-2,500：过渡式流动 .. 4.4.1 局部损失的产生的原因及计算 一、产生局部损失的原因 产生局部损失的原因多种多样，而且十分复杂，因此很难概括全面。这 里结合几种常见的管道来说明。 （ ） （ ） 图4.9 局部损失的原因 对于突然扩的管道，由于流体从小管道突然进入大管道如图 4.9 （ ） 所示，而且由于流体惯性的作用，流体质点在突然扩处不可能马上贴附于壁面， 而是在拐角的尖点处离开了壁面，出现了一系列的旋涡。进一步随着流体流动截 面面积的不断的扩，直到 2 截面处流体充满了整个管截面。在拐角处由于流体 微团相互之间的摩擦作用，使得一部分机械能不可逆的转换成热能，在流动过程 中，不断地有微团被主流带走，同时也有微团补充到拐角区，这种流体微团的不 断补充和带走，必然产生撞击、摩擦和质量交换，从而消耗一部分机械能。另一 方面，进入大管流体的流速必然重新分配，增加了流体的相对运动，并导致流体 的进一步的摩擦和撞击。局部损失就发生在旋涡开始到消失的一段距离上。 图4.9（）给出了弯曲管道的流动。由于管道弯曲，流线会发生弯曲， 流体在受到向心力的作用下，管壁外侧的压力高于侧的压力。在管壁的外侧，压强先增加而后减小，同时侧的压强先减小后增加，这样流体在管形成螺旋状的交替流动。 综上所述，碰撞和旋涡是产生局部损失的主要原因。当然在 1-2之间也存在沿程损失，一般来说，局部损失比沿程损失要大得多。在测量局部损失的实验中，实际上也包括了沿程损失。 二、局部损失的计算 如前所述，单位重量流体的局部能量损失以表示 式中，—局部损失（阻力）系数，是一个无量纲的系数，它的大小与局部障碍物的结构形式有关，由实验确定。 —管中的平均速度（通常指局部损失之后的速度）。 局部压强损失为 式中，—流经局部障碍物前后的压强差（或总压差）。 1.突然扩管道的局部损失计算 .. 第四章管道内的粘性流动与管路计算基础上一节下一节 第四节管道内的局部阻力及损失计算 在实际的管路系统中，不但存在上一节所讲的在等截面直管中的沿程损失，而且也存在有各种各样的其它管件，如弯管、流道突然扩大或缩小、阀门、三通等，当流体流过这些管道的局部区域时，流速大小和方向被迫急剧地发生改变，因而出现流体质点的撞击，产生旋涡、二次流以及流动的分离及再附壁现象。此时由于粘性的作用，流体质点间发生剧烈的摩擦和动量交换，从而阻碍着流体的运动。这种在局部障碍物处产生的损失称为局部损失，其阻力称为局部阻力。因此一般的管路系统中，既有沿程损失，. . 又有局部损失。 4.4.1 局部损失的产生的原因及计算 一、产生局部损失的原因 产生局部损失的原因多种多样，而且十分复杂，因此很难概括全面。这里结合几种常见的管道来说明。 （ ） （ ） 图4.9 局部损失的原因 . 对于突然扩张的管道，由于流体从小管道突然进入大管道如图 4.9 （）所示，而且由于流体 惯性的作用，流体质点在突然扩张处不可能马上贴附于壁面，而是在拐角的尖点处离开了壁面，出现了一系列的旋涡。进一步随着流体流动截面面积的不断的扩张，直到2 截面处流体充满了整个管截面。在拐角处由于流体微团相互之间的摩擦作用，使得一部分机械能不可逆的转换成热能，在流动过程中，不断地有微团被主流带走，同时也有微团补充到拐角区，这种流体微团的不断补充和带走，必然产生撞击、摩擦和质量交换，从而消耗一部分机械能。另一方面，进入大管流体的流速必然重新分配，增加了流体的相对运动，并导致流体的进一步的摩擦和撞击。局部损失就发生在旋涡开始到消失的一段距离上。 图4.9（）给出了弯曲管道的流动。由于管道弯曲，流线会发生弯曲，流体在受到向心力的作 第四节管道内的局部阻力及损失计算 在实际的管路系统中，不但存在上一节所讲的在等截面直管中的沿程损失，而且也存在有各种各样的其它管件，如弯管、流道突然扩大或缩小、阀门、三通等，当流体流过这些管道的局部区域时，流速大小和方向被迫急剧地发生改变，因而出现流体质点的撞击，产生旋涡、 二次流以及流动的分离及再附壁现象。此时由于粘性的作用，流体质点间发生剧烈的摩擦和动量交换，从而阻碍着流体的运动。这种在局部 障碍物处产生的损失称为局部损失，其阻力称为局部阻力。因此一般的管路系统中，既有沿程损失，又有局部损失。 4.4.1 局部损失的产生的原因及计算 一、产生局部损失的原因 产生局部损失的原因多种多样，而且十分复杂，因此很难概括全面。这里结合几种常见的管道来说明。 （）（） 图4.9 局部损失的原因 对于突然扩张的管道，由于流体从小管道突然进入大管道如图 4.9 （）所示，而且由于流体惯性的作用，流体质点在突然扩张 处不可能马上贴附于壁面，而是在拐角的尖点处离开了壁面，出现了一系列的旋涡。进一步随着流体流动截面面积的不断的扩张，直到 2 截面处流体充满了整个管截面。在拐角处由于流体微团相互之间的摩擦作用，使得一部分机械能不可逆的转换成热能，在流动过程中，不断地 有微团被主流带走，同时也有微团补充到拐角区，这种流体微团的不断补充和带走，必然产生撞击、摩擦和质量交换，从而消耗一部分机械 能。另一方面，进入大管流体的流速必然重新分配，增加了流体的相对运动，并导致流体的进一步的摩擦和撞击。局部损失就发生在旋涡开 始到消失的一段距离上。 图4.9（）给出了弯曲管道的流动。由于管道弯曲，流线会发生弯曲，流体在受到向心力的作用下，管壁外侧的压力高于内侧的 压力。在管壁的外侧，压强先增加而后减小，同时内侧的压强先减小后增加，这样流体在管内形成螺旋状的交替流动。 综上所述，碰撞和旋涡是产生局部损失的主要原因。当然在 1-2之间也存在沿程损失，一般来说，局部损失比沿程损失要大得多。 在测量局部损失的实验中，实际上也包括了沿程损失。 二、局部损失的计算 如前所述，单位重量流体的局部能量损失以表示 空调水系统的水力计算 根据舒适性空调冷热媒参数，应对冷热源装置、末端设备、循环水泵功率等进行考虑，因此，空调冷水供回水温差应大于等于5℃。 一、沿程阻力（摩擦阻力） 流体流经一定管径的直管时，由于流体内摩擦力而产生的阻力，阻力的大小与路程长度成正比的叫做沿程阻力,即 (1-1) 若直管段长度l=1m时， 则 式中λ——摩擦阻力系数，m； ——管道直径，m； R——单位长度直管段的摩擦阻力（比摩阻），Pa/m； ——水的密度，kg/m3； ——水的流速，m/s。 对于紊流过渡区域的摩擦阻力系数λ，可由经验公式计算得到。当水温为20℃时，冷水管道的摩擦阻力计算表可以从《实用供热空调设计手册》中查询。根据管径、流速，查出管道动压、流量、比摩阻等参数。 计算管道沿程阻力时，室内冷、热负荷是计算管道管径大小的基本依据，对于PAU机组管道管径进行计算时，应考虑其提供的仅为新风负荷，室内负荷是由风机盘管承担。所以这种空调末端承担负荷应计算精确，以避免负荷叠加。同时应清楚了解水管系统的方式，如同程式，异程式。不同的接管方式对沿程阻力具有一定的影响。在计算工程中，比摩阻宜控制在100-300Pa/m，通常不应超过400Pa/m。 二、局部阻力 （一）局部阻力及其系数 在管内水的流动过程中，当遇到各种配件如阀门、弯头等时，由于涡流而导致能量损失，这部分损失习惯上称为局部阻力（）。 (2-1)式中——管道配件的局部阻力系数； ——水流速度，m/s。 常用管道的配件可以通过相应的表格进行查询。根据管道管径的不同以及管道上的阀门、弯头、过滤器、除污器、水泵入口等能出现局部阻力的类别进行查询，得到不同的局部阻力系数，再利用公式计算出局部阻力。 对于三通而言，不同的混合方向及方式，会出现不同的阻力系数，且数值相差比较大。因此，查询三通阻力系数时，应根据已有的混合方式进行查询，进而得到更准确的局部阻力系数。 在实际计算水管局部阻力时，应先确定管道上的管件种类、数目，尤其是水管接进机组、水泵、末端。可参见设备安装详图，其中会画出相应的管道配件。 （二）当量长度 利用相同管径直管段的长度表示局部阻力，这样称为局部阻力当量长度(m)： 式中——管道配件的局部阻力系数。 根据各种阀门、弯头、三通以及特殊配件（突扩、突缩、胀管、凸出管等）的工程直径，可以查出相应的当量长度。 三、设备压力损失 空调系统中含有很多制冷、制热设备，如冷凝器、蒸发器、冷却水塔、冷热盘管等等。这些设备自身都有一定的压力损失。在水系统的水力计算中，除了管道部分的阻力之外，还有设备的压力损失。将这两部分加起来，才是整个系统的水力损失。 但是因为设备的生产厂家、型号、运行条件及工况的不同，压力损失相差比较大，一般情况下，是由设备厂家提供该设备的压力损失。若缺乏该方面的资料，可以按照经验值进行估算。估算值见表3-1。 管道总阻力损失hw=∑hf＋∑hj， hw—管道的总阻力损失（Pa）； ∑hf—管路中各管段的沿程阻力损失之和（Pa）； ∑hj—管路中各处局部阻力损失之和（Pa）。 hf=RL、 hf—管段的沿程损失（Pa）； R—每米管长的沿程阻力损失，又称比摩阻（Pa／m）； L—管段长度（m）， R的值可在水力计算表中查得。 也可以用下式计算， hf=[λ×（L／d）×γ ×(v^2)]÷(2×g)， L—管段长度（m）； d—管径（m）； λ—沿程阻力因数； γ—介质重度（N／m2）； v—断面平均流速（m／s）； g—重力加速度（m／s2）。 管段中各处局部阻力损失 hj=[ζ×γ ×(v^2)]÷(2×g)， hj—管段中各处局部阻力损失（Pa）； ζ—管段中各管件的局部阻力因数，可在管件的局部阻力因数表中查得。（引自《简明管道工手册》．P．56—57） 管道压力损失怎么计算 其实就是计算管道阻力损失之总和。 管道分为局部阻力和沿程阻力：1、局部阻力是由管道附件(弯头，三通，阀等)形成的，它和局阻系数，动压成正比。局阻系数可以根据附件种类，开度大小通过查手册得出，动压和流速的平方成正比。2、沿程阻力是比摩阻乘以管道长度，比摩阻由管道的管径，内壁粗糙度，流体流速确定 总之，管道阻力的大小与流体的平均速度、流体的粘度、管道的大小、管道的长度、流体的气液态、管道内壁的光滑度相关。它的计算复杂、分类繁多，误差也大。如要弄清它，应学“流体力学”，如难以学懂它，你也可用刘光启著的“化工工艺算图手册”查取。 管道主要损失分为沿程损失和局部损失。Δh=ΣλL/d*（v2/2g）+Σξv2/2g。其中的λ和ξ都是系数，这个是需要在手册上查询的。L-------管路长度。d-------管道内径。v-------有效断面上的平均流速，一般v=Q/s，其中Q是流量，S是管道的内截面积。希望你能看懂 液体压力计算公式是什么 1mm水柱=10pa 10m=100000pa= 1毫米汞柱（mmHg）=帕（Pa） 1工程大气压=千帕（kPa） 对静止液体，就是初中的公式 压强P=ρgh 压力F=PS 如果受力表面不规则，需要积分计算 常用两种方法计算： 1.液体在柱形器具中，且放在水平面上，此时： F=G液＝m液g=ρ液gV液 局部阻力损失实验 前言： 工农业生产的迅速发展, 使石油管路、给排水管路、机械液压管路等, 得到了越来越广泛的应用。为了使管路的设计比较合理, 能满足生产实际的要求, 管路设计参数的确定显得更为重要。管路在工作过程中存在沿程损失和局部阻力损失，合理确定阻力系数是使设计达到实际应用要求的关键。但是由于扩张、收缩段的流动十分复杂，根据伯努利方程和动量方程推导出的理论值往往与具体的管道情况有所偏差，一般需要实验测定的局部水头损失进行修正或者得出经验公式用于工业设计。 在管路中, 经常会出现弯头, 阀门, 管道截面突然扩大, 管道截面突然缩小等流动有急剧变化的管段, 由于这些管段的存在, 会使水流的边界发生急剧变化, 水流中各点的流速, 压强都要改变, 有时会引起回流, 旋涡等, 从而造成水流机械能的损失。例如，流体从小直径的管道流往大直径的管道, 由于流体有惯性, 它不可能按照管道的形状突然扩大, 而是离开小直径的管道后逐渐地扩大。因此便在管壁拐角与主流束之间形成漩涡, 漩涡靠主流束带动着旋转, 主流束把能量传递给漩涡、漩涡又把得到的能量消耗在旋转中( 变成热而消散) 。此外, 由于管道截面忽然变化所产生的流体冲击、碰撞等都会带来流体机械能的损失。 摘要： 本实验利用三点法测量扩张段的局部阻力系数，用四点法量测量收缩段的局部阻力系数，然后与圆管突扩局部阻力系数的包达公式和突缩局部阻力系数的经验公式中的经验值进行对比分析，从而掌握用理论分析法和经验法建立函数式的技能。进而加深对局部阻力损失的理解。 三、实验原理 写出局部阻力前后两断面的能量方程，根据推导条件，扣除沿程水头损失可得： 1．突然扩大 采用三点法计算，下式中12 f h -由 23 f h -按流长比例换算得出。 实测 2 2 1 12 21212[()][()]22je f p p h Z Z h g g αυαυγ γ -=+ + -+ + + 理论 212 (1)e A A ζ'=- 2．突然缩小 采用四点法计算，下式中B 点为突缩点，4f B h -由 34 f h -换算得出， 5 fB h -由 56 f h -换算 得出。 实测 2 2 5 54 44455[()][()]22js f B fB p p h Z h Z h g g αυαυγ γ --=+ + --+ + + 局部阻力损失实验 实验人：王琦PB10030015 苏拓 一、实验目的要求 1、掌握三点法、四点法量测局部阻力系数的技能； 2、通过对园管突扩局部阻力系数的表达公式和突缩局部阻力系数的经验公式的实验验证与分析，熟悉用理论分析法和经验法建立函数式的途径： 3、加深对局部阻力损失机理的理解。 二、实验装置 本实验装置如图8.1所示 4567891011 12 321 1 2 3 4 5 6 图 8.1 局部阻力系数实验装置图 1.自循环供水器; 2.实验台; 3.可控硅无级调速器; 4.恒压水箱; 5.溢流板; 6.稳水孔板; 7.突然扩大实验管段; 8.测压计; 9.滑动测量尺; 10.测压管; 11.突然收缩实验管段; 12.实验流量调节阀. 实 验管道由小—大—小三种已知管径的管道组成，共设有六个测压孔，测孔1—3和3—6分别测量突扩和突缩的局部阻力系数。其中测孔1位于突扩界面处，用以测量小管出口端压强值。 三、实验原理 写出局部阻力前后两断面能量方程，根据推导条件，扣除沿程水头损失可得： 1、突然扩大 采用三点法计算，下式中21-f h 由32-f h 按流长比例换算得出。 实测 ]2)[(]2)[(212 2 2 22 11 1-++ + -+ + =f je h g p z g p z h αυγ αυγ g h je e 2/ 2 1αυζ= 理论 2 2 1)1(A A e - =' ζ g a h e je 22 1υζ'=' 2、突然缩小 采用四点法计算，下式中B 点为突缩点，B f h -4由43-f h 换算得出，5-fB h 由65-f h 换算得出。 实测 ]2)[(]2)[(52 55 5424 4 4--++ + --+ + =fB B f js h g p Z h g p Z h αυγ αυγ g h js s 2/ 2 5αυζ= 经验 )1(5.03 5 A A s - =' ζ g h s js 22 5αυζ'=' 实验结果及要求 1.记录，计算有关常数： d1=D1=1.03cm, d2=d3=d4=D2=1.95cm, d5=d6=D3=1.01cm, 122334455612,24,12,6,6,6B B l cm l cm l cm l cm l cm l cm ------======5198.0)1(2 21'=- =A A e ζ 3659.0)1(5.03 5'=-=A A s ζ 2.整理、记录并计算： 表1 局部阻力损失实验记录表 次数 流量，cm^3/s 测压管读数/cm 体积 时间 流量 1 2 3 4 5 6 1 915 7.15 127.972 14.3 18.5 18.1 18 0 0 2 1120 9.07 123.484 15.6 19.7 19.3 19.2 2.8 0 3 1420 13.04 108.8957 19.3 22.6 22.3 22.2 8.8 7.5 4 1150 15.06 76.36122 27.9 29.5 29.4 29.4 22.6 21.8 表2 局部阻力损失实验记录表 次数 阻力 流量cm^3/s 前断面cm 后断面 cm hj,cm § hj',cm αv^2/2g E αv^2/2g E 1 突扩 127.97 2 12.04719 26.6390 3 0.93777 19.81532 6.619626 0.549475 6.2621 2 123.484 11.21701 27.13538 0.873148 20.97519 5.956109 0.530989 5.8306 3 108.8957 8.723228 28.41711 0.679028 23.74025 4.523792 0.518591 4.5343 管道阻力损失计算公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08] 管道的阻力计算 风管内空气流动的阻力有两种，一种是由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的沿程能量损失，称为摩擦阻力或沿程阻力；另一种是空气流经风管中的管件及设备时，由于流速的大小和方向变化以及产生涡流造成比较集中的能量损失，称为局部阻力。通常直管中以摩擦阻力为主，而弯管以局部阻力阻力为主（图6-1-1）。 ? 图6-1-1 直管与弯管 （一）摩擦阻力 1．圆形管道摩擦阻力的计算 根据流体力学原理，空气在横断面形状不变的管道内流动时的摩擦阻力按下式计算： （6-1-1） 对于圆形风管，摩擦阻力计算公式可改为： （6-1-2） 圆形风管单位长度的摩擦阻力（又称比摩阻）为： （6-1-3） 以上各式中 λ——摩擦阻力系数； v——风秘内空气的平均流速，m/s； ρ——空气的密度，kg/m3； l——风管长度，m； Rs——风管的水力半径，m； f——管道中充满流体部分的横断面积，m2； P——湿周，在通风、空调系统中即为风管的周长，m； D——圆形风管直径，m。 摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管管壁的粗糙度有关。在通风和空调系统中，薄钢板风管的空气流动状态大多数属于紊流光滑区到粗糙区之间的过渡区。通常，高速风管的流动状态也处于过渡区。只有流速很高、表面粗糙的砖、混凝土风管流动状态才属于粗糙区。计算过渡区摩擦阻力系数的公式很多，下面列出的公式适用范围较大，在目前得到较广泛的采用： （6-1-4） 式中 K——风管内壁粗糙度，mm； D——风管直径，mm。 进行通风管道的设计时，为了避免烦琐的计算，可根据公式（6-1-3）和（6-1-4）制成各种形式的计算表或线解图，供计算管道阻力时使用。只要已知流量、管径、流速、阻力四个参数中的任意两个，即可利用线解图求得其余的两个参数。线解图是按过渡区的λ值，在压力 B0=、温度t0=20℃、宽气密度ρ0=m3、运动粘度v0=×10－6m2/s、管壁粗糙度K=、圆形风管等条件下得出的。当实际使用条件下上述条件不相符时，应进行修正。 （1）密度和粘度的修正 （6-1-5） 式中 Rm——实际的单位长度摩擦阻力，Pa/m； Rmo——图上查出的单位长度摩擦阻力，Pa/m； ρ——实际的空气密度，kg/m3； v——实际的空气运动粘度，m2/s。 （2）空气温度和大气压力的修正 （6-1-6） 式中 Kt——温度修正系数。 KB——大气压力修正系数。 （6-1-7） 式中 t——实际的空气温度，℃。 （6-1-8） 式中 B——实际的大气压力，kPa。 通风管道阻力计算 风管内空气流动的阻力有两种，一种是由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的沿程能量损失，称为摩擦阻力或沿程阻力；另一种是空气流经风管中的管件及设备时，由于流速的大小和方向变化以及产生涡流造成比较集中的能量损失，称为局部阻力。 一、摩擦阻力根据流体力学原理，空气在横断面形状不变的管道内流动时的摩擦阻力按下式计算： ΔPm=λν2ρl/8Rs 对于圆形风管，摩擦阻力计算公式可改写为： ΔPm=λν2ρl/2D 圆形风管单位长度的摩擦阻力（比摩阻）为： Rs=λν2ρ/2D 以上各式中 λ————摩擦阻力系数 ν————风管内空气的平均流速，m/s; ρ————空气的密度，Kg/m3; l ————风管长度，m ; Rs————风管的水力半径，m; Rs=f/P f————管道中充满流体部分的横断面积，m2； P————湿周，在通风、空调系统中既为风管的周长，m； D————圆形风管直径，m。 矩形风管的摩擦阻力计算 我们日常用的风阻线图是根据圆形风管得出的，为利用该图进行矩形风管计算，需先把矩形风管断面尺寸折算成相当的圆形风管直径，即折算成当量直径。再由此求得矩形风管的单位长度摩擦阻力。当量直径有流速当量直径和流量当量直径两种； 流速当量直径：Dv=2ab/(a+b) 流量当量直径：DL=1.3（ab）0.625/(a+b)0.25 在利用风阻线图计算是，应注意其对应关系：采用流速当量直径时，必须用矩形中的空气流速去查出阻力；采用流量当量直径时，必须用矩形风管中的空气流量去查出阻力。 二、局部阻力当空气流动断面变化的管件（如各种变径管、风管进出口、阀门）、流向变化的管件（弯头）流量变化的管件（如三通、四通、风管的侧面送、排风口）都会产生局部阻力。 谈通风管道局部阻力计算方法 胡宝林 在通风除尘与气力输送系统中，管道的局部阻力主要在弯头、变径管、三通、阀门等管件和重杂物分离器、供料器、卸料器、除尘器等设备上产生。由于管件形状和设备结构的不确定性以及局部阻力的复杂性，目前许多局部阻力系数还不能用公式进行计算，只能通过大量的实验测试阻力再推算阻力系数，并制成表格供设计者查询。例如在棉花加工生产线上，常规的漏斗形重杂物分离器压损为300P a 左右，离心式籽棉卸料器压损为400P a 左右，这些都是实测数据，由于规格结构不同差异也会很大，所以仅供参考。只有一些常见的形状或结构比较确定的管件及设备可通过公式计算阻力系数，例如弯头、旋风除尘器等。局部阻力是管道阻力的重要组成部分，一个R 4D 90°弯头的阻力相当于2.5～6.5m 的直管沿程阻力。由于涉及到局部阻力的管件种类繁多，不便一一列举，因此，本文以弯头等常用管件为例重点讨论在纯空气下和带料运行时的局部阻力系数的变化及局部阻力计算方法。 一、纯空气输送时局部阻力和系数 1、局部阻力 当固体边界的形状、大小或者两者之一沿流程急剧变化，流体的流动速度分布就会发生变化，阻力大大增加，形成输送能量的损失，这种阻力称为局部阻力。在产生局部损失的地方，由于主流与边界分离和漩涡的存在，质点间的摩擦和撞击加剧，因而产生的输送能量损失比同样长的直管道要大得多，局部阻力与物料的密度及速度的平方成正比，局部阻力计算公式： H j H d 式中：H j —局部阻力，P a； —局部阻力系数，实验取得或公式计算； H d —动压，P a； —空气密度，1.205kg / m3（20°℃）； —空气流速，m/ s 2、阻力系数 441局部损失的产生的原因及计算 、产生局部损失的原因 产生局部损失的原因多种多样，而且十分复杂，因此很难概括全面。这里结合几种常见的管道来说明。 图4.9局部损失的原因 对于突然扩的管道，由于流体从小管道突然进入大管道如图 4.9 （； ） 所示，而且由于流体惯性的作用，流体质点在突然扩处不可能马上贴附于壁面，而是在拐角的尖点处离开了壁面，出现了一系列的旋涡。进一步随着流体流动截面面积的不断的扩，直到2截面处流体充满了整个管截面。在拐角处由于流体微团相互之间的摩擦作用，使得一部分机械能不可逆的转换成热能，在流动过程中，不断地有微团被主流带走，同时也有微团补充到拐角区，这种流体微团的不断补充和带走，必然产生撞击、摩擦和质量交换，从而消耗一部分机械能。另一方面，进入大管流体的流速必然重新分配，增加了流体的相对运动，并导致流体的进一步的摩擦和撞击。局部损失就发生在旋涡开始到消失的 一段距离上。 图4.9 （'■）给出了弯曲管道的流动。由于管道弯曲，流线会发生弯曲, 流体在受到向心力的作用下，管壁外侧的压力高于侧的压力。 在管壁的外侧，压 强先增加而后减小，同时侧的压强先减小后增加，这样流体在管形成螺旋状的交 替流动。 综上所述，碰撞和旋涡是产生局部损失的主要原因。当然在 1-2之间 也存在沿程损失，一般来说，局部损失比沿程损失要大得多。 在测量局部损失的 实验中，实际上也包括了沿程损失。 、局部损失的计算 如前所述，单位重量流体的局部能量损失以 ■-表示 式中，「一局部损失（阻力）系数，是一个无量纲的系数，它的大小与局部障碍 物的结构形式有关，由 实验确定。 ；厂一管中的平均速度（通常指局部损失之后的速度）。 式中，几一流经局部障碍物前后的压强差（或总压差） 1. 突然扩管道的局部损失计算 局部压强损失为管道压力损失
7 局部阻力损失实验
阻力损失的计算方法
管道内的局部阻力及损失计算
管道阻力损失计算
过滤器阻力损失计算及滤网规格
管道压力损失计算
局部阻力计算
管道局部阻力损失
(完整版)管道内的局部阻力及损失计算
水系统管道阻力计算
管道压力损失计算
局部阻力损失实验报告
(八)局部阻力损失实验
管道阻力损失计算(终审稿)
通风管道阻力计算
谈通风管道局部阻力计算方法
局部阻力计算