流体管路流动阻力系数
管道流动阻力计算
流动阻力的计算流体在管道中流动，其流动阻力包括有：（1）（ 1）直管阻力：流体流经直管段时，由于战胜流体的粘滞性及与管内壁间的磨擦所产生的阻力。
它存在于沿流动方向的整个长度上，故也称沿程直管流动阻力。
记为 h fz。
（2）（ 2）局部阻力：流体流经异形管或管件（如阀门、弯头、三通等）时，由于流动发生突然变化引起涡流所产生的能量损失。
它仅存在流体流动的某一局部范围办。
记为 h fJ。
因此，柏努利方程中h f项应为：h f h fz h fJ说明：流动阻力可用不相同的方法表示，h f——1kg质量流体流动时所损失的机械能，单位为J/kg;h fm;—— 1N 重量流体流动时所损失的机械能，单位为gh f——1m3体积流体流动时所损失的机械能，单位为Pa 或N / m2。
1. 1. 直管段阻力（h fz）的计算流体流经直管段时，流动阻力可依下述公式计算：h fzl u2d [J/kg]2或h fz l u2g [m]d 2gl u2[pa]h fz2d式中，——磨擦阻力系数；l——直管的长度（ m）； d——直管内直径（m）；——流体密度 (kg / m3 ) ；u——流体在直管段内的流速（m/s）2．局部阻力 (h fJ)的计算局部阻力的计算可采用阻力系数法或当量长度法进行。
1）1）阻力系数法：将液体战胜局部阻力所产生的能量损失折合为表示其动能 若干倍的方法。
其计算表达式可写出为：le u 2 （ a ）h fJ[J/kg]d2或h fJ le u 2 (b)gd [m]2g[pa]le u 2 (ch fJ[pa] d 2其中， 称为局部阻力系数，平时由实验测定。
下面列举几种常用的局部阻力 系数的求法。
* 突然扩大与突然减小管路由于直径改变而突然扩大或减小，所产生的能量损失按（b ）或 (c)式计算。
式中的流速 u 均以小管的流速为准， 局部阻力系数可依照小管与大管的截面积之比从管件与阀门当量长度共线图 曲线上查得。
化工原理实验报告-流体流动阻力的测定
实验一流体流动阻力的测定一、实验目的1、掌握测定流体流经直管、管件（阀门）时阻力损失的一般实验方法。
2、测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系，验证在一般湍流区内λ与Re的关系曲线。
3、测定流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数ξ。
4、识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。
二、实验装置实验装置如下图所示：1、水箱2、离心泵3、压差传感器4、温度计5、涡轮流量计6、流量计7、转子流量计8、转子流量计9、压差传感器10、压差传感器11、压差传感器12、粗糙管实验段13、光滑管实验段14、层流管实验段15、压差传感器16、压差传感器17、阐阀18、截止阀图1 实验装置流程图装置参数：名称材质管内径/mm 测量段长度/mm三、实验原理1、直管阻力摩擦系数λ的测定流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为：2122ff p p p l u h d λρρ∆-=== ⑴即 22fd p luλρ∆=⑵Re du ρμ=⑶采用涡轮流量计测流量V2900Vu dπ=⑷ 用压差传感器测量流体流经直管的压力降f p ∆。
根据实验装置结构参数l 、d ，流体温度T （查流体物性ρ、μ），及实验时测定的流量V 、压力降ΔPf ，求取Re 和λ，再将Re 和λ标绘在双对数坐标图上。
2、局部阻力系数ζ的测定流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数，这种方法称为阻力倍数法。
即：'2'2ffp u h g gζρ∆== ⑸ 故 '22fp u ζρ∆=⑹根据连接管件或阀门两端管径中小管的直径d ，流体温度T （查流体物性ρ、μ），及实验时测定的流量V 、压力降ΔPf ’，通过式⑸或⑹，求取管件（阀门）的局部阻力系数ζ。
四、实验步骤1、开启仪表柜上的总电源、仪表电源开关。
2、首先对水泵进行灌水，然后关闭出口阀，启动水泵，待电机转动平稳后，把出口阀缓缓开到最大。
3、实验从做大流量开始做起，最小流量应控制在1.5m3/h。
化工原理实验~流体流动阻力系数的测定实验报告
流体流动阻力系数的测定实验报告一、实验目的：1、掌握测定流体流动阻力实验的一般实验方法。
2、测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管和阀门的局部阻力系数ξ。
3、验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺系数Re和相对粗糙度的函数。
4、将所得光滑管的λ—Re方程与Blasius方程相比较。
二、实验器材：流体阻力实验装置一套三、实验原理：1、直管摩擦阻力不可压缩流体（如水），在圆形直管中做稳定流动时，由于黏性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大、弯头等管件时，由于流体运动的速度和方向突然变化，产生局部阻力。
影响流体阻力的因素较多，在工程上通常采用量纲分析方法简化实验，得到在一定条件下具有普遍意义的结果，其方法如下。
流体流动阻力与流体的性质，流体流经处的几何尺寸以及流动状态有关，可表示为△P=f (d, l, u,ρ,μ,ε)引入下列无量纲数群。
雷诺数Re=duρ/μ相对粗糙度ε/ d管子长径比l / d从而得到△P/(ρu2)=ψ(duρ/μ，ε/ d， l / d)令λ=φ（Re，ε/ d）△P/ρ=（l / d）φ（Re，ε/ d）u2/2可得摩擦阻力系数与压头损失之间的关系,这种关系可=△P/ρ=λ（l / d）u2/2用试验方法直接测定。
hf——直管阻力，J/kg式中，hfl——被测管长，md——被测管内径，mu——平均流速，m/sλ——摩擦阻力系数。
当流体在一管径为d的圆形管中流动时，选取两个截面，用U形压差计测出这两个截面间的静压强差，即为流体流过两截面间的流动阻力。
根据伯努利方程找出静压强差和摩擦阻力系数的关系式，即可求出摩擦阻力系数。
改变流速可测出不同Re下的摩擦阻力系数，这样就可得出某一相对粗糙度下管子的λ—Re关系。
（1）、湍流区的摩擦阻力系数在湍流区内λ=f（Re，ε/ d）。
对于光滑管，大量实验证明，当Re在3×103~105范围内，λ和Re的关系遵循Blasius关系式，即λ=0.3163 / Re0.25对于粗糙管，λ和Re的关系均以图来表示。
水在管路中的阻力计算
水在管路中的阻力计算1.基本概念和定义-流体阻力：流体通过管道时受到的阻碍力，是流体流动过程中能量损失的表现。
-泊肃叶流动：当流体通过管道时，管道内流速分布均匀，流线方向与管道轴线平行。
-局部阻力：由于管道结构，如弯头、三通、突然收缩、扩大等，引起的局部阻力损失。
-摩擦阻力：由于流体分子之间的相互作用而形成的阻力，是流体通过管道的主要阻力。
2.摩擦阻力计算摩擦阻力计算使用的基本公式是达西-魏塞尔巴赫公式（Darcy-Weisbach equation），表示为：ΔP=f*(L/D)*(ρV²/2)其中，ΔP是通过管道的压力损失，f是摩擦系数，L是管道长度，D 是管道直径，ρ是水的密度，V是流速。
摩擦系数f是根据管道壁面粗糙度、雷诺数和所处区域的实验数据确定的。
常用的计算f的公式包括：- 汉密尔顿公式：f = 0.4/((log10((ε/D)/3.7))^2)，适用于光滑管壁。
- 罗特金-普拉特公式：f = 0.11/((log10((ε/D)/1.5) +(1/3.7))^2)，适用于一般商业钢管。
3.局部阻力计算局部阻力损失的计算需要结合具体的管道结构和特性，一般可以使用以下公式：-突然扩大或收缩：ΔP=K*(V²/2)其中，K是局部阻力系数，可以根据实验数据或经验公式查表获得。
-管道弯头：ΔP=K*(ρV²/2)4.阻力损失计算-分段法：将管道分成若干段，计算每段的局部阻力和摩擦阻力，然后将其累加得到整个管道系统的阻力损失。
-等效长度法：将整个管道系统的阻力损失转化为等效长度，再根据上述的摩擦阻力公式计算出阻力损失。
5.示例计算假设有一个水流经过长度为100m、直径为0.3m的水管。
水的密度为1000kg/m³，流速为2m/s。
根据公式可以计算出摩擦阻力：ΔP=f*(L/D)*(ρV²/2)ΔP=0.04*(100/0.3)*(1000*2²/2)假设在水管中有一个半径为0.2m的弯头，根据公式可以计算出局部阻力：ΔP=K*(ρV²/2)ΔP=K*(1000*2²/2)综合计算整个管道系统的阻力损失，将摩擦阻力和局部阻力进行累加。
流体流动阻力的测定实验报告
流体流动阻力的测定实验报告一、实验目的1、掌握流体流经直管和管件时阻力损失的测定方法。
2、了解摩擦系数λ与雷诺数 Re 之间的关系。
3、学习压强差的测量方法和数据处理方法。
二、实验原理流体在管内流动时，由于黏性的存在，必然会产生阻力损失。
阻力损失包括直管阻力损失和局部阻力损失。
1、直管阻力损失根据柏努利方程，直管阻力损失可表示为：＼（h_f ＝＼frac{＼Delta p}｛ρg}＼）其中，＼（h_f\）为直管阻力损失，＼（＼Delta p\）为直管两端的压强差，＼（ρ\）为流体密度，＼（g\）为重力加速度。
摩擦系数\（λ\）与雷诺数\（Re\）及相对粗糙度\（＼frac{＼epsilon}｛d}＼）有关，其关系可通过实验测定。
当流体在光滑管内流动时，＼（Re ＜ 2000\）时，流动为层流，＼（λ ＝＼frac{64}｛Re}＼）；＼（Re ＞ 4000\）时，流动为湍流，＼（λ\）与\（Re\）和\（＼frac{＼epsilon}｛d}＼）的关系可由经验公式计算。
2、局部阻力损失局部阻力损失通常用局部阻力系数\（＼zeta\）来表示，其计算式为：＼（h_f' ＝＼frac{＼zeta u^2}｛2g}＼）其中，＼（h_f'＼）为局部阻力损失，＼（u\）为流体在管内的流速。
三、实验装置1、实验设备本实验使用的主要设备包括：离心泵、水箱、不同管径的直管、各种管件（如弯头、三通、阀门等）、压差计、流量计等。
2、实验流程水箱中的水经离心泵加压后进入实验管路，依次流经直管和各种管件，最后流回水箱。
通过压差计测量直管和管件两端的压强差，用流量计测量流体的流量。
四、实验步骤1、熟悉实验装置，了解各仪器仪表的使用方法。
2、检查实验装置的密封性，确保无泄漏。
3、打开离心泵，调节流量至一定值，稳定后记录压差计和流量计的读数。
4、逐步改变流量，重复上述步骤，测量多组数据。
5、实验结束后，关闭离心泵，整理实验仪器。
流体管道阻力计算公式
流体管道阻力计算公式管道阻力计算公式：R=(λ/D)*(ν^2*γ/2g)。
ν-流速(m/s)；λ-阻力系数；γ-密度(kg/m3)；D-管道直径(m)；P-压力(kgf/m2)；R-沿程摩擦阻力(kgf/m2)；L-管道长度(m)；g-重力加速度=9.8。
压力可以换算成Pa，方法如下：1帕=1/9.81(kgf/m2)。
管路内的流体阻力流体在管路中流动时的阻力可分为摩擦阻力和局部阻力两种。
摩擦阻力是流体流经一定管径的直管时，由于流体的内摩擦产生的阻力，又称为沿程阻力，以hf 表示。
局部阻力主要是由于流体流经管路中的管件、阀门以及管道截面的突然扩大或缩小等局部部位所引起的阻力，又称形体阻力，以hj表示。
流体在管道内流动时的总阻力为Σh=hf+hj。
拓展资料：流体阻力的类型如下：由于空气的粘性作用，物体表面会产生与物面相切的摩擦力，全部摩擦力的合力称为摩擦阻力。
与物面相垂直的气流压力合成的阻力称压差阻力。
在不考虑粘性和没有尾涡（见举力线理论）的条件下，亚声速流动中物体的压差阻力为零（见达朗伯佯谬）。
在实际流体中，粘性作用下不仅会产生摩擦阻力，而且会使物面压强分布与理想流体中的分布有别，并产生压差阻力。
对于具有良好流线形的物体，在未发生边界层分离的情形（见边界层），粘性引起的压差阻力比摩擦阻力小得多。
对于非流线形物体，边界层分离会造成很大的压差阻力，成为总阻力中的主要部分。
当机翼或其他物体产生举力时，在物体后面形成沿流动方向的尾涡，与这种尾涡有关的阻力称为诱导阻力，其数值大致与举力的平方成正比。
在跨声速（见跨声速流动）或超声速（见超声速流动）气流中会有激波产生，经过激波有机械能的损失，由此引起的阻力称为波阻，这是另一种形式的阻力。
作加速运动的物体会带动周围流体一起加速，产生一部分附加的阻力，通常用某个假想的附连质量与物体加速度的乘积表示。
船舶在水面上航行时会产生水波，与此有关的阻力称为兴波阻力。
流体管路阻力系数的测定
实验数据处理1.原始数据记录⑴装置参数：离心泵型号：MS60 /0.55SSC 转速：2850 r/min 额定流量：60 L/min额定功率：0.55 kw 额定扬程：19.5 m 泵进出口测压点高度差: 12.10 cm⑵水的相关参数: t = 28.1 o C，ρ= 995.7 kg*m-3，μ= 0.9579*10-3 Pa*s。
重力加速度g = 9.81 m/s2⑵原始数据记录表 1 原始数据记录表序号流量q v（L/h）泵进口压力(kpa)泵出口压力(Mpa)电动机功率N电(kW)泵转速n(r/min)1 600 -0.2 0.243 0.227 29402 800 -0.2 0.240 0.240 29403 1000 -0.2 0.238 0.245 29204 1200 -0.2 0.236 0.255 29405 1400 -0.2 0.231 0.274 29406 1600 -0.7 0.234 0.260 29207 1800 -0.4 0.229 0.279 29208 2000 -0.9 0.227 0.289 29209 2200 -0.8 0.224 0.297 290010 2400 -1.1 0.221 0.305 292011 2600 -1.1 0.218 0.314 290012 2800 -1.5 0.219 0.321 290013 3000 -1.8 0.211 0.311 290014 3200 -1.7 0.209 0.339 290015 3400 -2.1 0.204 0.344 288016 3600 -2.3 0.200 0.353 288017 3800 -2.7 0.196 0.361 288018 4000 -2.3 0.193 0.368 288019 4200 -3.1 0.188 0.378 288020 4400 -3.3 0.184 0.381 288021 4600 -3.7 0.179 0.389 288022 4800 -3.9 0.175 0.396 288023 5000 -3.7 0.169 0.403 288024 5200 -4.1 0.170 0.400 286025 5400 -4.4 0.164 0.408 286026 5600 -4.9 0.157 0.415 286027 5800 -5.1 0.154 0.419 284028 6000 -5.8 0.142 0.428 28402.数据分析及处理以q v = 600 L/h（即第一组数据）为例，计算过程如下：单位换算：600 L/h = 600/1000/3600 m3/s = 1.67*10-4 m3/s, 12.1 cm = 0.121 m,根据基本原理部分的公式，在校核转速后，计算各流量下的泵扬程、轴功率和效率①由式q v’ / q v= n’/n可得:q v’= n’/n*q v = (2940/2850*1.67*10-4) m3/s = 1.72*10-4 m3/s②扬程H = H0 + (p2 –p1)/（ρg）= 0.121+( 0.243*1000000+0.2*1000)/(9.81*995.7) = 25.02 m由式H’ / H = (n’/n)2可得:H’ = (n’/n)* H = [(2850/2940)2*23.26] m = 23.51 m③轴功率N = N电*0.95 = (0.227*0.95) = 0.216 kw由式N’ / N = (n’/n)3可得:N’= (n’/n)3*N = [(2850/2940)3*0.216] kw = 0.196 kwη= (q v Hρg/N) *100% = (1.67*10-4*25.02*995.7*9.81/0.216/1000)*100% = 18.93% η’ = (q v’H’ρg/N’) = (1.72*10-4*23.51*995.7*9.81/0.196/1000)*100% = 20.11%按此方法，对后面几组数据实施同样的计算，列出表格如下：表2 离心泵特性曲线数据处理表序号q v×10-4（m3/s)q v’×10-4（m3/s)H（m）H’（m）N（kW）N’（kW）η/% η/’%1 1.67 1.62 25.02 23.51 0.216 0.196 18.93 20.112 2.22 2.15 24.71 23.22 0.228 0.208 17.68 18.783 2.78 2.71 24.51 23.35 0.233 0.216 17.18 18.124 3.33 3.23 24.30 22.84 0.242 0.221 16.36 17.395 3.89 3.77 23.79 22.36 0.260 0.237 14.91 15.846 4.44 4.34 24.15 23.00 0.247 0.230 15.95 16.837 5.00 4.88 23.61 22.49 0.265 0.246 14.53 15.338 5.56 5.42 23.45 22.34 0.275 0.255 13.93 14.709 6.11 6.01 23.14 22.34 0.282 0.268 13.38 14.0210 6.67 6.51 22.86 21.78 0.290 0.269 12.87 13.5811 7.22 7.10 22.55 21.78 0.298 0.283 12.33 12.9212 7.78 7.64 22.70 21.92 0.305 0.289 12.14 12.7213 8.33 8.19 21.91 21.16 0.295 0.280 12.10 12.6814 8.89 8.74 21.69 20.95 0.322 0.306 10.99 11.5115 9.44 9.35 21.22 20.78 0.327 0.317 10.59 11.0216 10.00 9.90 20.83 20.40 0.335 0.325 10.13 10.5517 10.56 10.45 20.46 20.04 0.343 0.332 9.73 10.1318 11.11 11.00 20.12 19.70 0.350 0.339 9.39 9.7719 11.67 11.55 19.69 19.28 0.359 0.348 8.94 9.3120 12.22 12.09 19.30 18.90 0.362 0.351 8.70 9.0521 12.78 12.64 18.83 18.44 0.370 0.358 8.31 8.6522 13.33 13.19 18.44 18.05 0.376 0.365 7.99 8.3223 13.89 13.74 17.80 17.43 0.383 0.371 7.58 7.8924 14.44 14.39 17.94 17.82 0.380 0.376 7.70 7.9625 15.00 14.95 17.36 17.24 0.388 0.384 7.31 7.5526 15.56 15.50 16.70 16.58 0.394 0.390 6.91 7.1427 16.11 16.17 16.41 16.52 0.398 0.402 6.72 6.9028 16.67 16.73 15.25 15.36 0.407 0.411 6.12 6.28注：t是水的温度，q v是水的流量，N电是电动机功率，p1 是泵进口压力，p2是泵出口压力，n 是泵转速，ρ是水的密度，q V’是校核流量，H是扬程，H’是校核扬程，N是轴功率，N’是校核轴功率，η是效率，η’是校核效率。
流体流动6-管路计算概述.
例：在20℃下苯由高位槽流入某容器 中，其间液位差5m且视作不变。两容 器均为敞口，输送管为φ32×3无缝钢 管（ε=0.05mm）长100m（包括局部 阻力的当量长度）。
求：流量。 该题为试 差法求解（因为流量未 知）
解：已知h=5m, p1=p2=pa, d=32-2×3=26mm 本题为操作型问题，输送管路的总阻 力损失已给定 即
现已知 设流动已进入阻力平方区，查p29图 1-32取初值
或用公式 以截面1-1（高位槽液面）及2-2（输送 管出口断面）列柏氏方程
查得20℃时苯为
查p29图1-32得 与假设值有差别，重新计算速度如下：
所得流速正确
4、分支与汇合管路的计算
工程上解决交点 0 处的能量交换和损失的两 种方法：
管径的优化：
最经济合理的管径dopt或流速u的选择：
使总费用（每年的操作费与按使用年限计的 设备折旧费之和）为最小 操作费：包括能耗及每年的大修费（设备费 的某一百分数），故u过小、d过大时，操作 费反而升高。 圆整：据管道的国家标准 结构限制：最小半径，如支撑在跨距5米以上 的普通钢管，管径应不小于40mm
2 1
2 2
P1
2 2 u l u l 1 3 d 1 2 d 3 2
P2
4
d u
2 1 1
4
d u
2 2 2
4
d u
2 3 3
操作型计算： 设为一常数，由上述方程组求出u1、u2、u3 如有必要，验算总管及各支管的Re数，对假 设的值作出修正
摩擦系数计算式:
du ,d