气体分子碰撞频率和平均自由程公式的严格推导_王更

气体分子碰撞频率和平均自由程公式的严格推导_王更
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风管阻力计算总结

通风管道阻力计算 对于空调通风专业来说,我们最终的目的是让整个系统达到或接近设计及业主的要求。对于整套空调系统而言主要应该把握几个关键的参数:风量、温度、湿度、洁净度等。可见无论空调是否对新风做处理,我们送到房间的风量是一定要达到要求。否则别的就更不用考虑了。管道内风量主要是由风管内阻力影响的。 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。下边为标准工况且没有扰动的情况下的计算,如实际不是标准工况且有扰动需要进行修正。 一:摩擦阻力(沿程阻力)计算 摩擦阻力(沿程阻力)计算一:(公式推导法) 根据流体力学原理,无论矩形还是圆形风管空气在横断面形状不变的管道内流动时的摩擦阻力(沿程阻力) 按下式计算:ΔPm=λν2ρL/2D 以上各式中: ΔPm———摩擦阻力(沿程阻力),Pa。 λ————摩擦阻力系数【λ根据流体不同情况而改变不具有规律性,不可用纯公式计算,只能靠实验得到许多不同状态的半经验公式: 其中最常用的公式为:,《K-管壁的当量绝对粗糙度,mm (见表1-1);D-风管当量直径,mm(见一下介绍) ;Re雷诺数判断流体流动状态的准则数,(见表1-1);其实λ一般由莫台图所得,见图】 莫台曲线图

表1-1 一般通风管道中K、Re、λ的经验取值 ν————风管内空气的平均流速,m/s; 【其中ν=Q/F;Q为管内风量m3/S,F为管道断面积M2 ;其中矩形风管F=a×b;圆形风管F=πD2 /4,一般设计也直接选风速见表1-2】表1-2 一般通风系统中常用空气流速(m/s) ρ————空气的密度,Kg/m3;【在压力B0=101.3kPa、温度t0=20℃、一般情况下取ρ=1.205Kg/m3; 见表1-3】 L ———风管长度,m 【横断面形状不变的管道长度】 D———风管的当量直径,m; 【矩形风管流速当量直径:;流量当量直径:;圆形风管D为风管直径】

阻力损失的计算方法

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

管道阻力损失计算

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

沿程水头损失计算表

DN8DN10DN15DN20DN25DN32DN40DN50DN65DN80 DN100DN125DN150DN200DN250DN300DN350DN400DN500DN600DN700DN800DN900DN100 912.515.7521.252735.7541536880.5106131156207259311363410513614702800898998 0.10.82240.53660.39730.26920.19720.13690.11460.0820.05930.04770.03330.02530.02020.0140.01040.00820.00670.00570.00430.00340.00290.00240.00210.00180.2 2.7522 1.7956 1.32960.90080.65980.45810.38330.27460.19860.15950.11150.08470.06750.04670.03490.02750.02250.01920.01440.01140.00950.00810.00690.0060.3 5.6326 3.6748 2.7212 1.8436 1.35040.93750.78450.56190.40640.3264 0.22820.17330.13810.09560.07140.05630.04610.0393 0.02940.02330.01950.01650.01420.01240.49.4149 6.1425 4.5485 3.0815 2.2571 1.567 1.31130.93920.67930.54550.38140.28970.23080.15980.11940.09410.0770.06570.04910.03890.03270.02760.02370.02070.514.0759.1831 6.8 4.6069 3.3744 2.3427 1.9604 1.4042 1.01560.81550.57030.4330.34510.23890.17850.14070.11510.09830.07340.05810.04880.04120.03550.03090.619.612.7889.4693 6.4153 4.699 3.2623 2.73 1.9553 1.4142 1.1357 0.79410.6030.48050.33270.24860.1960.16030.1368 0.1022 0.08090.0680.05740.04940.043 0.725.98216.95112.5528.5038 6.2289 4.3244 3.6188 2.5919 1.8747 1.5054 1.05270.79930.6370.4410.32950.25980.21250.18140.13550.10730.09010.07610.06550.05710.833.21321.66916.04610.8717.9626 5.528 4.626 3.3134 2.3964 1.9244 1.3456 1.02180.81430.56370.42120.33210.27160.23190.17330.13720.11520.09720.08370.07290.941.29226.9419.94913.5159.8993 6.8726 5.7512 4.1193 2.9793 2.3925 1.6729 1.2704 1.01230.70080.52370.41280.33770.28820.21540.17050.14330.12090.1040.0907150.21432.76124.25916.43512.0388.3576 6.9939 5.0093 3.6231 2.9094 2.0344 1.5448 1.23110.85230.63690.50210.41060.35050.26190.20740.17420.1470.12650.11031.159.97839.13128.97619.63114.3799.98268.3538 5.9834 4.3276 3.4751 2.43 1.8452 1.4704 1.0180.76070.59970.49050.41870.31290.24770.20810.17560.15110.13171.270.34545.89533.98523.02416.86411.7089.79787.0176 5.0756 4.0758 2.85 2.1642 1.7246 1.19390.89220.70330.57530.49110.36690.29050.24410.20590.17720.15451.382.55753.86339.88527.02119.79213.74111.4998.2359 5.9567 4.7834 3.3448 2.5399 2.024 1.4012 1.04710.82540.67510.57630.43060.34090.28640.24170.2080.18131.495.74762.46846.25731.33822.95415.93613.3369.5517 6.9084 5.5476 3.8792 2.9457 2.3474 1.6251 1.21440.95730.7830.66840.49940.39540.33220.28030.24120.21031.5109.9171.71153.10135.97526.35118.29415.30910.9657.9306 6.3684 4.4532 3.3815 2.6947 1.8655 1.394 1.09890.89890.76730.57330.45390.38140.32180.27690.24141.6125.0681.59160.41740.93129.98120.81417.41812.4769.02327.2458 5.0667 3.8474 3.0659 2.1226 1.5861 1.2504 1.02270.8730.65230.51640.43390.36610.3150.27461.7141.1892.10868.20546.20833.84623.49819.66414.08410.1868.1799 5.7198 4.3434 3.4611 2.3962 1.7906 1.4115 1.15450.98550.73640.5830.48980.41330.35560.311.8158.28103.2676.46551.80437.94526.34322.04515.7911.429.1705 6.4126 4.8694 3.8803 2.6864 2.0074 1.5825 1.2943 1.10490.82560.65360.54910.46340.39870.34761.9176.35115.0685.19757.7242.27829.35224.56217.59312.72410.2187.1449 5.4255 4.3234 2.9932 2.2367 1.7632 1.4422 1.2310.91990.72820.61190.51630.44430.38732 195.4 127.49 94.402 63.955 46.846 32.523 27.216 19.493 14.099 11.322 7.9167 6.0116 4.7905 3.3165 2.4783 1.9537 1.598 1.364 1.01930.8069 0.678 0.572 0.4922 0.4291 2.1215.43140.55104.0870.51151.64835.85630.00621.49115.54412.4828.7282 6.6278 5.2815 3.6565 2.7323 2.1539 1.7617 1.5038 1.12380.88960.74750.63070.54270.47312.2236.4415 4.26114.2377.38656.68339.35232.93123.58717.0613.6999.57937.2741 5.7965 4.013 2.9987 2.364 1.9335 1.6505 1.23330.97640.82030.69220.59560.51922.3258.42168.6124.8584.58161.95443.01135.99325.7818.64614.97310.477.9504 6.3355 4.3861 3.2776 2.5838 2.1133 1.8039 1.348 1.06710.89660.75650.6510.56752.4281.38183.58135.9492.0966 7.45846.83339.1912 8.0720.30216.30311.48.6567 6.8983 4.7758 3.5688 2.8133 2.3011 1.9642 1.4678 1.16190.97630.82370.70880.61792.5305.3219 9.2147.599.9373.19750.81742.52530.45822.02917.6912.379.39317.4852 5.1821 3.8723 3.0526 2.4968 2.1313 1.5926 1.2608 1.05930.89380.76910.6705 2.6 330.23215.45159.54108.0879.16954.96345.99532.94423.82719.13413.379 10.16 8.096 5.6049 4.1883 3.3017 2.7005 2.3052 1.7226 1.3637 1.14580.96670.83190.7252 2.7356.12232.34172.05116.5685.37759.27249.60135.52725.69520.63414.42810.9568.7307 6.0444 4.5167 3.5606 2.9123 2.4859 1.8576 1.4706 1.2356 1.04250.89710.78212.8382.99249.87185.03125.3591.81863.74453.34338.20727.63422.1915.51711.7839.3894 6.5004 4.8575 3.8292 3.132 2.6735 1.9978 1.5815 1.3288 1.12120.96480.84112.9410.83268.04198.48134.4798.49368.37957.22240.98529.64323.80416.64512.63910.072 6.973 5.2106 4.1076 3.3597 2.8679 2.143 1.6965 1.4254 1.2027 1.0350.90223439.6528 6.84212.4143.9105.473.17661.23643.8631.72225.4741 7.81313.52610.7797.4622 5.5762 4.3958 3.5954 3.0691 2.2934 1.8155 1.5254 1.2871 1.10760.96553.1469.45306.28226.8153.65112.557 8.13565.38746.83333.87227.21 9.0214.44311.5097.9679 5.9541 4.6937 3.8391 3.2771 2.4488 1.9386 1.6288 1.3743 1.1826 1.03093.2500.23326.36241.67163.73119.9383.25869.67349.90336.09328.98320.26715.3912.2648.4903 6.3445 5.0014 4.0908 3.4919 2.6093 2.0657 1.7356 1.4644 1.2602 1.09853.3531.98347.08257.01174.12127.5488.54374.09653.0738.38430.82321.55316.36713.0429.0292 6.7472 5.3189 4.3504 3.7136 2.775 2.1968 1.8458 1.5574 1.3401 1.16833.4564.71368.43272.82184.83135.3893.9978.65456.33640.74632.7222.87917.37413.8459.58477.1623 5.6462 4.6181 3.9421 2.9457 2.332 1.9593 1.6532 1.4226 1.24013.5598.42390.42289.1195.86143.4799.683.34959.69843.17834.67324.24518.41114.67110.1577.5898 5.9832 4.8937 4.1773 3.1215 2.4712 2.0763 1.7519 1.5075 1.3142 沿程水头损失计算表 流速 管径

通风管道阻力计算

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。

矿井通风阻力计算方法

矿井通风阻力 第一节通风阻力产生的原因 当空气沿井巷运动时,由于风流的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而形成通风阻力,它是造成风流能量损失的原因。 井巷通风阻力可分为两类:摩擦阻力(也称为沿程阻力)和局部阻力。 一、风流流态(以管道流为例) 同一流体在同一管道中流动时,不同的流速,会形成不同的流动状态。当流速较低时,流体质点互不混杂,沿着与管轴平行的方向作层状运动,称为层流(或滞流)。当流速较大时,流体质点的运动速度在大小和方向上都随时发生变化,成为互相混杂的紊乱流动,称为紊流(或湍流)。(降低风速的原因) (二)、巷道风速分布 由于空气的粘性和井巷壁面摩擦影响,井巷断面上风速分布是不均匀的。 在同一巷道断面上存在层流区和紊区,在贴近壁面处仍存在层流运动薄层,即层流区。在层流区以外,为紊流区。从巷壁向巷道轴心方向,风速逐渐增大,呈抛物线分布。 巷壁愈光滑,断面上风速分布愈均匀。 第二节摩擦阻力与局部阻力的计算 一、摩擦阻力 风流在井巷中作沿程流动时,由于流体层间的摩擦和流体与井巷壁面之间的摩擦所形成的阻力称为摩擦阻力(也叫沿程阻力)。 由流体力学可知,无论层流还是紊流,以风流压能损失(能量损失)来反映的摩擦阻力可用下式来计算: H f =λ×L/d×ρν2/2pa λ——摩擦阻力系数。 L——风道长度,m

d——圆形风管直径,非圆形管用当量直径; ρ——空气密度,kg/m3 ν2——断面平均风速,m/s; 1、层流摩擦阻力:层流摩擦阻力与巷道中的平均流速的一次方成正比。因井下多为紊流,故不详细叙述。 2、紊流摩擦阻力:对于紊流运动,井巷的摩擦阻力计算式为: H f =α×LU/S3×Q2 =R f×Q2pa R f=α×LU/S3 α——摩擦阻力系数,单位kgf·s2/m4或N·s2/m4,kgf·s2/m4=9.8N·s2/m4 L、U——巷道长度、周长,单位m; S——巷道断面积,m2 Q——风量,单位m/s R f——摩擦风阻,对于已给定的井巷,L,U,S都为已知数,故可把上式中的α,L,U,S 归结为一个参数R f,其单位为:kg/m7 或N·s2/m8 3、井巷摩擦阻力计算方法 新建矿井:查表得α→h f→R f 生产矿井:已测定的h f→R f→α,再由α→h f→R f 二、局部阻力 由于井巷断面,方向变化以及分岔或汇合等原因,使均匀流动在局部地区受到影响而破坏,从而引起风流速度场分布变化和产生涡流等,造成风流的能量损失,这种阻力称为局部阻力。由于局部阻力所产生风流速度场分布的变化比较复杂性,对局部阻力的计算一般采用经验公式。 1、几种常见的局部阻力产生的类型: (1)、突变 紊流通过突变部分时,由于惯性作用,出现主流与边壁脱离的现象,在主流与边壁之间形成涡漩区,从而增加能量损失。

各种管道水头损失的简便计算公式

各种管道水头损失的简便计算公式 (879) 摘要:从计算水头损失的最根本公式出发,将各种管道的计算公式加以推导,得出了计算水头损失的简便公式,使得管道工程设计人员从繁琐的计算中解脱出来,提高了工作效率。 关键词:水头损失塑料管钢管铸铁管混凝土管钢筋混凝土管 在给水工程应用中经常要用到水头损失的计算公式,一般情况下计算水头损失都是从水力摩阻系数λ等基本参数出发,一步一步的代入计算。其实各个公式之间是有一定的联系的,有的参数在计算当中可以抵消。如果公式中只剩下流速、流量、管径这些基本参数,那么就会给计算者省去不少的麻烦。在此我们充分利用了各参数之间以及水头损失与水温的关系,将公式整理简化,供大家参考。 1、PVC-U、PE的水头损失计算 根据《埋地硬聚氯乙烯给水管道工程技术规程》规定,塑料管道沿程水头损失hf应按下式计算: (式1-1) 式中λ—水力摩阻系数; L—管段长度(m); di—管道内径(m);

v—平均流速(m/s); g—重力加速度,9.81m/s2。 因考虑到在通常的流速条件下,常用热塑性塑料给水管PVC-U、PE管一般处于水力光滑区,管壁绝对当量粗糙度对结果的影响非常小或没有影响,故水力摩阻系数λ可按下式计算: (式1-2) 式中Re—雷诺数。 雷诺数Re应按下式计算: (式1-3) 式中γ—水的运动粘滞度(m3/s),在不同温度时可按表1采用。 表1水在不同温度时的γ值(×10-6) 05101520253040 水温℃ 1.78 1.52 1.31 1.14 1.000.890.80 0.66

γ(m3/s) 从前面的计算可知,若要计算水头损失,需将表1中的数据代入,并逐步计算,最少需要3个公式,计算较为繁琐。为将公式和计算简化,以减少工作量,特推导如下: 因具体工程水温的变化较大,水力计算中通常按照基准温度计算,然后根据具体情况,决定是否进行校正。冷水管的基准温度多选择10℃。 当水温为10℃时的γ=1.31×10-6 m3/s,代入式1-3 得(式1-4) 将式1-4代入式1-2 (式1-5) 再将式1-5代入式1-1 得(式1-6) 取L为单位长度时,hf即等同于单位长度的水头损失i,所以 (式1-7) 又因为(式1-8)

矿井通风阻力计算方法

矿井通风阻力 第一节通风阻力产生的原因当空气沿井巷运动时,由于风流的粘滞性和惯性以及井巷壁面等对风流的阻滞、扰动作用而形成通风阻力,它是造成风流能量损失的原因。 井巷通风阻力可分为两类:摩擦阻力(也称为沿程阻力)和局部阻力。 一、风流流态(以管道流为例)同一流体在同一管道中流动时,不同的流速,会形成不同的流动状态。当流速较低时,流体质点互不混杂,沿着与管轴平行的方向作层状运动,称为层流(或滞流)。当流速较大时,流体质点的运动速度在大小和方向上都随时发生变化,成为互相混杂的紊乱流动,称为紊流(或湍流)。(降低风速的原因) (二)、巷道风速分布 由于空气的粘性和井巷壁面摩擦影响,井巷断面上风速分布是不均匀的。在同一巷道断面上存在层流区和紊区,在贴近壁面处仍存在层流运动薄层,即层流区。在层流区以外,为紊流区。从巷壁向巷道轴心方向,风速逐渐增大,呈抛物线分布。 巷壁愈光滑,断面上风速分布愈均匀。 第二节摩擦阻力与局部阻力的计算 一、摩擦阻力风流在井巷中作沿程流动时,由于流体层间的摩擦和流体与井巷壁面之间的摩擦所形成的阻力称为摩擦阻力(也叫沿程阻力)。 由流体力学可知,无论层流还是紊流,以风流压能损失(能量损失)来反映的摩擦阻力可用下式来计算: 2 H = λ×L/d ×ρν/2 Pa λ——摩擦阻力系数。 L ---- 风道长度,m d――圆形风管直径,非圆形管用当量直径;

空气密度,kg/m3 断面平均风速,m/s; 1、层流摩擦阻力:层流摩擦阻力与巷道中的平均流速的一次方成正比。因井下多为紊流,故不详细叙述。 2、紊流摩擦阻力:对于紊流运动,井巷的摩擦阻力计算式为: H = α ×LU∕S3×Q2 =R f ×Q2 Pa 3 R f=α× LU∕S3 α --- 摩擦阻力系数,单位kgf ?s2∕m4或N ? s7m4, kgf ?s7m4=9.8N ? s7m4 L、U――巷道长度、周长,单位m S—巷道断面积,m Q ---- 风量,单位m/s R ——摩擦风阻,对于已给定的井巷,L,U S都为已知数,故可把上式中的α, L, U, S归结为一个参数R,其单位为:kg∕m7或N ?s7m8 3、井巷摩擦阻力计算方法 新建矿井:查表得α→ h f → R f 生产矿井:已测定的h f → R f → α, 再由α→ h f → R f 二、局部阻力 由于井巷断面,方向变化以及分岔或汇合等原因, 使均匀流动在局部地区受到影响而破坏, 从而引起风流速度场分布变化和产生涡流等,造成风流的能量损失,这种阻力称为局部阻力。由于局部阻力所产生风流速度场分布的变化比较复杂性,对局部阻力的计算一般采用经验公式。 1、几种常见的局部阻力产生的类型: (1)、突变紊流通过突变部分时,由于惯性作用,出现主流与边壁脱离的现象,在主流与边壁之间形成涡漩区,从而增加能量损失。 (2)、渐变 主要是由于沿流动方向出现减速增压现象, 在边壁附近产生涡漩。因为压差

通风阻力计算公式汇总

通风阻力计算公式汇总

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1、 巷道几何参数的测算 (1)梯形: 断面积 SL=H L *B L 周长 U L =4.16*L S (2) 半圆拱: 断面积 S L =(H L -0.1073B L )*B L 周长 U L =3.84*L S (3)三心拱: 断面积 S L =(HL-0.0867B L )*B L 周长 U L =4.10*L S (4)圆形: 断面积 S L =π*R 2 周长 U L =2*π*R (5)矩形: 断面积 S L = H L * B L 周长 U L =2*(H L +B L ) 式中: S L —巷道断面面积,m 2 U L —巷道断面周长,m ; H L —巷道断面全高,m ; B L —巷道断面宽度或腰线宽度,m ; R —巷道断面圆半径,m ; π—圆周率,取3.14159。 以上有关参数均通过实测获取,而巷道各分支长度由地测部门提供。 2、 巷道内风量的计算 (1)两测点之间巷道通过的风量按如下原则确定: Q=(Q i +Q i+1)/2 , m 3/min (2)井巷内风量、风速按以下公式计算: Q L =S L *V L , m 3/min V L =((S-0.4)/S )*(a X+ b ) , m 3/min 式中: Q L --井巷内通过的风量,m 3/min ; S L (S )--井巷断面面积,m 2 V L --井巷内平均风速,m/min X —表风速,m/min a 、 b —风表校正系数 3 井巷内空气密度的计算 湿空气密度用下列公式计算: i b i=d 0.0348(Pi 0.379P )273.15+t ?-ρ , kg/ m 3 式中:i ρ—测点i 处湿空气密度(i ?≠0), kg/ m 3 Pi --测点i 处空气的绝对静压(大气压力),Pa ; d t --测点i 处空气的干温度,℃;

通风阻力 计算公式汇总

1、 巷道几何参数的测算 (1)梯形: 断面积 SL=H L *B L 周长 U L (2) 半圆拱: 断面积 S L =(H L -0.1073B L )*B L 周长 U L =3.84* (3)三心拱: 断面积 S L =(HL-0.0867B L )*B L 周长 U L (4)圆形: 断面积 S L =π*R 2 周长 U L =2*π*R (5)矩形: 断面积 S L = H L * B L 周长 U L =2*(H L +B L ) 式中: S L —巷道断面面积,m 2 U L —巷道断面周长,m ; H L —巷道断面全高,m ; B L —巷道断面宽度或腰线宽度,m ; R —巷道断面圆半径,m ; π—圆周率,取3.14159。 以上有关参数均通过实测获取,而巷道各分支长度由地测部门提供。 2、 巷道内风量的计算 (1)两测点之间巷道通过的风量按如下原则确定: Q=(Q i +Q i+1)/2 , m 3/min (2)井巷内风量、风速按以下公式计算: Q L =S L *V L , m 3/min V L =((S-0.4)/S )*(a X+ b ) , m 3/min 式中: Q L --井巷内通过的风量,m 3/min ; S L (S )--井巷断面面积,m 2 V L --井巷内平均风速,m/min X —表风速,m/min a 、 b —风表校正系数 3 井巷内空气密度的计算 湿空气密度用下列公式计算: i b i=d 0.0348(Pi 0.379P )273.15+t ?-ρ , kg/ m 3 式中:i ρ—测点i 处湿空气密度(i ?≠0), kg/ m 3 Pi --测点i 处空气的绝对静压(大气压力),Pa ; d t --测点i 处空气的干温度,℃; i ?--测点i 处空气的相对湿度,%; P b —测点i 处d t 空气温度下的饱和水蒸气压力,Pa 。

矿井通风阻力计算方法

矿井通风阻力 第一节通风阻力产生得原因 当空气沿井巷运动时,由于风流得粘滞性与惯性以及井巷壁面等对风流得阻滞、扰动作用而形成通风阻力,它就是造成风流能量损失得原因。 井巷通风阻力可分为两类:摩擦阻力(也称为沿程阻力)与局部阻力。 一、风流流态(以管道流为例) 同一流体在同一管道中流动时,不同得流速,会形成不同得流动状态。当流速较低时,流体质点互不混杂,沿着与管轴平行得方向作层状运动,称为层流(或滞流)。当流速较大时,流体质点得运动速度在大小与方向上都随时发生变化,成为互相混杂得紊乱流动,称为紊流(或湍流)。(降低风速得原因) (二)、巷道风速分布 由于空气得粘性与井巷壁面摩擦影响,井巷断面上风速分布就是不均匀得。 在同一巷道断面上存在层流区与紊区,在贴近壁面处仍存在层流运动薄层,即层流区。在层流区以外,为紊流区。从巷壁向巷道轴心方向,风速逐渐增大,呈抛物线分布。 巷壁愈光滑,断面上风速分布愈均匀。 第二节摩擦阻力与局部阻力得计算 一、摩擦阻力 风流在井巷中作沿程流动时,由于流体层间得摩擦与流体与井巷壁面之间得摩擦所形成得阻力称为摩擦阻力(也叫沿程阻力)。 由流体力学可知,无论层流还就是紊流,以风流压能损失(能量损失)来反映得摩擦阻力可用下式来计算: H f=λ×L/d×ρν2/2 pa λ——摩擦阻力系数。 L——风道长度,m d——圆形风管直径,非圆形管用当量直径;

ρ——空气密度,kg/m3 ν2——断面平均风速,m/s; 1、层流摩擦阻力:层流摩擦阻力与巷道中得平均流速得一次方成正比。因井下多为紊流,故不详细叙述。 2、紊流摩擦阻力:对于紊流运动,井巷得摩擦阻力计算式为: Hf =α×LU/S3×Q2 =R f×Q2pa Rf=α×LU/S3 α——摩擦阻力系数,单位kgf·s2/m4或N·s2/m4,kgf·s2/m4=9、8N·s 2/m4 L、U——巷道长度、周长,单位m; S——巷道断面积,m2 Q——风量,单位m/s Rf——摩擦风阻,对于已给定得井巷,L,U,S都为已知数,故可把上式中得α,L,U,S 归结为一个参数R f,其单位为:kg/m7 或 N·s2/m8 3、井巷摩擦阻力计算方法 新建矿井:查表得α→hf→R f 生产矿井:已测定得hf→R f→α, 再由α→h f→Rf 二、局部阻力 由于井巷断面,方向变化以及分岔或汇合等原因,使均匀流动在局部地区受到影响而破坏,从而引起风流速度场分布变化与产生涡流等,造成风流得能量损失,这种阻力称为局部阻力。由于局部阻力所产生风流速度场分布得变化比较复杂性,对局部阻力得计算一般采用经验公式。 1、几种常见得局部阻力产生得类型: (1)、突变 紊流通过突变部分时,由于惯性作用,出现主流与边壁脱离得现象,在主流与边壁之间形成涡漩区,从而增加能量损失。 (2)、渐变

管道水头损失产生原因及计算

流体力学二类考核 指导老师:冯亮花——小组成员:蒙伦智、周肖、王桐

供水管道水头损失产生原因及计算 摘要:水流在运动过程中克服水流阻力而消耗的能量称为水头损失,根据边界条件的不同把水头损失分为两类:对于平顺的边界,水头损失与沿程成正比的称为沿程水头损失,用hf 表示;由局部边界急剧改变导致水流结构改变、流速分布改变并产生旋涡区而引起的水头损失称为局部水头损失,用hj 表示,两者的计量单位都为米。 关键词:水头损失 原因 计算 真空有压流 1.在分析水头损失产生原因之前,首先应该明确两个概念。 1.1水流阻力 水流阻力是由于固体边界的影响和液体的粘滞性作用,使液体与固体之间、液体内有相对运动的各液层之间存在的摩擦阻力的合力,水流阻力必然与水流运动方向相反。 1.2水头损失 水流在运动过程中克服水流阻力而消耗的能量称为水头损失。其中边界对水流的阻力是产生水头损失的外因,液体的粘滞性是产生水头损失的内因,也是根本原因。根据边界条件的不同把水头损失分为两类:对于平顺的边界,水头损失与流程成正比的称为沿程水头损失,用hf 表示;由局部边界急剧改变导致水流结构改变、流速分布改变并产生旋涡区而列起的水头损失称为局部水头损失,用hj 表示,两者的计最单位都为米。 由水头损失所产生的能量消耗,将直接影响供水水泵的选型,管道材质与内径的确 定,增加机械能损耗,这一直是水利工作者在给水工程设计过程中想要尽量减小的设计 因子,要想将水头损失降低到最低限度,就要了解水头损失产生的真正原因。 2.水头损失产生的原因 2.1供水管道的糙率是产生沿程水头损失的外部原因,也是直接原因。 在理想的状态下,液体在管道内部流动是不受管道内壁影响的,但由于现在市场上 供应的各种管材,内壁绝对光滑的材质是不存在,现有的技术只是尽量减小管道材质的 糙率(即粗糙度,一般用n 表示)。如给水用的PVC 管,管道内壁糙率为一般取值0.009,球墨铸铁给水管道内壁糙率一般取值0.012-0.0 1 3,其它管材糙率国家都有相应的技术标 准。 由于管道糙率的存在,使的水流在行进过程液体与固体接触面产生摩擦阻力,水流 消耗动能,产生沿程水头损失。对沿程水头损失的计算可以参照如下经验公式。 经验公式: 3 16222**n *16*35.6h d L Q f π= — 哈森—威廉斯公式: 公式中:hf-沿程水头损失 d —管道内径

管道的阻力计算

6.1.1 管道的阻力计算 [ 2007-9-4 14:50:31 | By: rsjang ] 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; R s——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)

加速阻力公式推导过程

加速阻力:j F = m ?δdt du ? ,推导过程如下: 已知: m ——汽车质量; dt du ——行驶加速度; δ——汽车旋转质量换算系数:2 2022111r i i I m r I m T g f w η δ???? +∑?+= w I ——车轮转动惯量; f I ——飞轮转动惯量 公式推导过程如下: (1)平移质量引起的惯性力为jP F : dt du m a m F jP ?=?= · ·················· ⑤ (2)旋转质量引起的惯性力为jX F : 旋转质量包括:曲轴飞轮组——转动惯量是f I 车轮组——转动惯量是w I a.飞轮组引起的惯性阻力矩为jF T =jF T dt d I e f ω? ( dt d e ω——飞轮的角加速度 ) jF T 到达车轮后力矩变为W jF T - ,=-W jF T T i i dt d I g f e ηω0?? b.车轮组引起的惯性阻力矩为jW T =jW T dt d I t w ω? ∑ 以上两式相加得出旋转质量引起的惯性阻力矩jX T : jX T =W jF T -+jW T =T i i dt d I g f e ηω0 ?? +dt d I t w ω? ∑ ······③

(3)t r u ω?=? dt d r dt du t ω?= ? dt d t ωdt du r ?=1 · ······· ① t g e i i ωω0= ? dt d i i dt d t g e ωω? ?=0 把①代入上式得,??=0 i i dt d g e ωdt du r ?1 · ··········· ② 把①和②代入③中,得 jX T =T i i dt d I g f e ηω0?? +dt d I t w ω? ∑ =?f I dt d i i t g ω??0T i i g η0?+?∑w I dt du r ?1 =?f I ??0i i g dt du r ?1T i i g η0?+?∑w I dt du r ?1 =?f I dt du r ?1T i i g η220?+?∑w I dt du r ?1 ∴jX F = r T jX =dt du (21r f I T i i g η2 20?+?21r ∑w I ) ········ ④ (4)总的惯性阻力为j F : j F =jP F +jX F 把④和⑤代入本式,得 j F =dt du m ?+dt du (21r f I T i i g η2 02?+?21r ∑w I ) =dt du m ?(1+21r I m w ∑?+?m 12 202r i i I T g f η??) 令 δη=????+∑?+2 2022111r i i I m r I m T g f w (δ—汽车旋转质量换算系数) ∴加速阻力 j F =m ?δdt du ?

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