局部阻力计算
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。
巷道突然扩大局部阻力计算公式

P0.378φPs 273.15+tP 式中Ps--温度时饱和水蒸气的分压Pa大断面S 2=5m 2ρ1ρ2=1.2197kg/m 3lnP 1-lnP 2ln ρ1-ln ρ2ρm == 1.219962kg/m 3局部阻力J/m 3局部阻力系数0.16局部阻力 2.44J/m 3局部风阻0.010844kg/m 70.0250.025416Ns 2/m 4局部阻力系数ξ'=0.56665399局部阻力8.64J/m 3局部风阻0.0384054kg/m 7ξ'=ξ1(1+α/0.01)根据已知查表求α0=α=α0ρm /1.2=h R12=ξ'ρm v 12/2 = R=ξ'ρm /2S 12==ρ=0.003484(1-=0.996v 1--小断面的平均速度,m/s S 1、S 2--小断面和大断面的面积,ρm -大、小断面间的空气密度,kg/m 3h R12=ξ1ρm v 12/2 =R=ξ1ρm /2S 12==当巷道比较粗糙时,可按巷道的摩擦阻力系数α值(Ns 2/m 4)对ξ值进行修正。
突然扩大局部阻力系数测定 设小断面测点1的静压P 1、密度ρ1、平均速度v 1、温度t 1、湿度φ1、标高Z 1;大断面测点2的静压P 2、密度ρ2、平均速度v 2、温度t 2、湿度φ2、标高Z 2。
由气体状态方程和道尔顿分压定律可以得出湿空气的密度计算公式:(P 1-P 2)/[n/(n-1)*(P 1/ρ1-P 2/ρ2)]h R12=(1-S 1/S 2)2*ρm v 12/2 =ξ1ρm v 12/2ξ1=(1-S 1/S 2)2=)kg/m 3多变过程指数n=。
风管计算局部阻力系数

风管计算局部阻力系数风管计算局部阻力系数β.3.2局部阻力系数管件”进风口的局部阻力系数/11安装在境上的风管ι∕DO0,0020.VI0.05o.i O.?>1.0伉500.57山饋I6800.盟IJtt∖,QO v 020-510.52o.⅛0.660.720-72>Q. 05OLSO0*M0*50乩50⅞.5Q O P 500*5C 当风世为矩形时* D为流速当■直径"当这种管件的入口处装有两格时.应进行修正。
边璽较薄时,即c5∕Z)<θ.05时$0 = 1 +边壁较厚时,即<5∕β>0. 05H.⅛tJ = ⅛0 ζt式中a—管件的局部阻力系数,见上表;α——購格的局艇力系数.见管件G-乩/1-2不安在端增上的椎形渐缩喇叭IJ577当断面①处有网格时•按式(8∙3∙2)进行修正。
A-3安装在端壇上的锥形渐缩喇叭口当断面①处有网格时,应按式(8∙3-2)修正。
八4罩形进风口若断面①处有网格时•应按式(8∙3-2)进行修正。
÷5带成不带凸边的渐缩型罩子。
对于矩形罩子• &系指大角。
管件8 岀风口的局部阻力系数 B-I 直管出风口= 1.0当出口断面处有网格时,应按式(8∙3∙2) 进行修正。
B-2锥形出风口,圆风管Dtf(α)0 10 20 30 40 60 100 140 180 0∙02S 0.50 0.47 0.45 0.43D∙41 0∙40 0.42 D∙45 0.50 0∙05 0.50 0> 45 0.41 0.36D∙33 0.30 0.35 0.42 0.50 0-075 0∙50 0.42 0.35 0.30 £>•26 0.23 0.30 0∙40 0.50 0.10 0∙50 0.39 0.32 0.25 X 220∙ 18 0.27 0.38 0.50 0.150.50 0.37 0.27 0.20 叽160.15 0.2S 0.37 0.50 I 0.600.500.270.180.13Xll0.120.230.360.50IlD»C>0.) 0.2 0∙3 0.4 0.S 0.6 0.7 0.8 ».90 2.5 L8 1.5 L4 1.3 1.2 1.2 1.1 1.1 IS1.30.770.600∙480.410.300∙ 290> 280.2578Z*。
(完整版)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。
第五章 局部阻力与管路计算-4

表示进入容器后,管中的动能全部消失。
入口(2),突然缩小管:
A2 0, 0.5, A1
管道入口稍加修圆的(3):ζ=0.1。 管道入口呈圆滑曲线(4):ζ=0.01-0.05。
6、弯管与折管 经验公式: 弯管:
r [0.131 1.847 ( )3.5 ] R 90
=90°时,阻力系数见表:
并联管路 (1)由流量连续性原理可知,总流量等于各分支点 流量之和,即
q q1 q2 q3
(2)并联管段各分段管程的水头损失相等,即有
Li vi2 hλ 1 hλ 2 hλ 3=λ i di 2g (i 1,2,3)
并联管路的总阻力综合参数和各段的阻力综合 参数之间的关系:
有时为了方便,将局部阻力损失折合成一个适当长度上的沿程阻力损失,则令
le 或le d d
局部阻力的当量管长
则一条管路上的总水头损失简化为: 管路主要是沿程 损失的计算公式
管路的总阻力长度
l le v 2 l v2 L v2 h f ( ) ( ) d 2g d 2g d 2g
例题4; 已知:两水池水位恒定,已知管径d=10cm,长 l=20m,沿程阻力系数λ =0.042,局部阻力系 数为ζ 弯=0.8, ζ 阀=0.26,通过流量为 Q=65l/s,求水池水面高度差H
在如图所示的弯管中,水流量qv = 15m3/h, 管径d = 50mm,沿程阻力系数λ = 0.0285, AB段长度LAB = 0.8m,比压计中水银面高度 差Δh = 20mm。求弯管的局部阻力系数
二、水头损失的叠加原原则
上述局部阻力系数多是在不受其他阻力干扰的情况下测得的, 实际管路复杂,相互干扰。计算时假设能量损失是沿程损失和 局部损失的算术加法求和。这就是所谓的水头损失叠加原理。
谈通风管道局部阻力计算方法

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300a P 左右,离心式籽棉卸料器压损为400a P 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4R D = 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:22j d H H ρυξξ=⋅=⋅式中:j H —局部阻力,a P ;ξ—局部阻力系数,实验取得或公式计算; d H —动压,a P ;ρ—空气密度,1.2053/kg m (20°℃); υ—空气流速,/m s2、阻力系数阻力系数的确定有两种方法,一是查表法,二是公式法。
查表法:许多管件或设备都具有特殊的形状或结构,阻力系数难以用理论公式计算,只能通过测试阻力后再反推阻力系数。
为了便于查询和参考,通过大量的实验已经制成了查询表。
巷道突然缩小局部阻力计算公式

P0.378φPs 273.15+tP 式中Ps--温度时饱和水蒸气的分压Pa大断面S 2=5m 2ρ1ρ2=1.2197kg/m 3lnP 1-lnP 2ln ρ1-ln ρ2ρm == 1.219962kg/m 3J/m 31--局部阻力系数0.2局部阻力 3.05J/m 3局部风阻0.013555kg/m 70.0250.025416Ns 2/m 41--局部阻力系数ξ'=0.59101346局部阻力9.01J/m 3局部风阻0.0400563kg/m 7ξ'=ξ1(1+α/0.013)根据已知查表求α0=α=α0ρm /1.2=h R12=ξ'ρm v 12/2 = R=ξ'ρm /2S 12==ρ=0.003484(1-=0.996v 1--小断面的平均速度,m/s S 1、S 2--小断面和大断面的面积,ρm -大、小断面间的空气密度,kg/m 3h R12=ξ1ρm v 12/2 = R=ξ1ρm /2S 12==当巷道比较粗糙时,可按巷道的摩擦阻力系数α值(Ns 2/m 4)对ξ值进行修正。
突然缩小局部阻力系数测定 设小断面测点1的静压P 1、密度ρ1、平均速度v 1、温度t 1、湿度φ1、标高Z 1;大断面测点2的静压P 2、密度ρ2、平均速度v 2、温度t 2、湿度φ2、标高Z 2。
由气体状态方程和道尔顿分压定律可以得出湿空气的密度计算公式:(P 1-P 2)/[n/(n-1)*(P 1/ρ1-P 2/ρ2)]h R12=0.5(1-S 1/S 2)*ρm v 12/2 =ξ1ρm v 12/2ξ1=0.5(1-S 1/S 2)=)kg/m 3多变过程指数n=。
实验五局部阻力系数测定实验

实验五 局部阻力系数测定实验流体在流过局部阻力装置时出现速度的重新分布和漩涡运动,这是产生局部阻力的基本原因。
局部阻力的一般计算公式为:22j 2h 2gυ=ζ。
j h 局部阻力装置水头损失 (m);2ζ 局部阻力系数,绝大部分通过实验确定,它是一个无量纲数。
2υ 局部阻力装置后的平均流速 (m/s);本实验中的局部阻力系数2ζ,是相对于局部阻力装置之后的平均流速而言。
2υ一、实验目的要求:利用本装置的实验管B (见图1),可完成渐扩管和渐缩管等局部阻力装置的局部阻力系数测定实验。
本实验指导书着重介绍渐缩管的局部阻力系数测定的实验原理、方法和步骤。
渐扩管局部阻力系数的测定与渐缩管完全类似,可由学生自己完成实验的设计。
二、实验原理和方法:局部阻力系数测定实验,其基本实验原理为:在局部阻力装置前后的均匀流段选取两个过流断面,对这两个断面间的流体应用总流伯努利方程,方程右端的水头损失由两段均匀流段的沿程水头损失和局部阻力装置的局部水头损失组成,由测量管流中的流量和连续性方程即可求得小直径管和大直径管中的平均流速;由于水平等径管的沿程水头损失即是等径管均匀流段前后测压管的高度差,于是可求得两段均匀流的沿程水头损失。
据此,即可通过伯努利方程求得局部装置的局部阻力系数2ζ。
原理图如5-1所示:图5-1对于上面计算用图,列出1、2两个过流断面间流体的伯努利方程:2211122212f11j p p z z h h g 2g g 2gf 22h ′′−−αυαυ++=+++++ρρ移项整理:22121122j 12f1-1f 2-2p p h (z )(z )((h h g g 2g 2g′′αυαυ=+−++−−+ρρ) 上式中,11p z g +ρ、22p z g+ρ由测压管液位高直接读取;1υ、2υ由实验中测出的流量和管内径、求出;、1d 2d 1α2α根据管流中流体的雷诺数范围确定(参见实验二中的附表)。
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资料范本 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)。 1.突然扩张管道的局部损失计算 由于产生局部损失的情况多种多样以及其流动情况的复杂性,所以对于大多数情况局部损失只能通过实验来确定。只有极少数情况下的局部损失可以进行理论计算。
对于突然扩大的情况,可以通过理论推导得到局部损失的计算公式。流体在如图 4.9 ( ) 所示的突然扩张的管道内流动,由于流体的碰撞、惯性和附面层的影响,在拐角区形成了旋涡,引起能量损失。由图可见,流体到 2截面充满整个管道。取1-1和2-2截面以及侧表面为控制体,并设截面1处的面积为 ,参数为 ;截面2处的面积为 ,参数为 ,则根据柏努力方程,有
于是局部损失为 对 1-1和2-2截面运用连续方程,即 对所取得控制面应用动量方程,考虑到 1-1和2-2截面之间的距离比较短,通常可以不计侧表面上的表面力,于是动量方程可写为
将动量方程和连续方程代入的表达式得 令 , ,则局部损失可写为 (4.35) 式中, 分别表示局部损失(阻力)系数。式(4.35)表明,用公式计算局部损失时,采用的速度可以是损失前的也可以是损失后的,但局部损失系数也不同。由式(4.35)及局部损失系数的表达式可以看出,突然扩大的局部损失系数仅与管道的面积比有关而与雷诺数无关,实际上根据实验结果可知,在雷诺数不很大时,局部损失系数随着雷诺数的增大而减小,只有当雷诺数足够大(流动进入阻力平方区)后,局部损失系数才与雷诺数无关。
下面给出的几种比较常见的局部损失系数的计算,且一般情况下,局部损失系数均指对应发生损失后的速度给出的。 2.渐扩管 流体流过逐渐扩张的管道时,由于管道截面积的逐渐扩大,使得流速沿流向减小,压强增高,且由于粘性的影响,在靠近壁面处,由于流速小,以至于动量不足以克服逆压的倒推作用,因而在靠近壁面处出现倒流现象从而引起旋涡,产生能量损失。渐扩管的扩散角 越大,旋涡产生的能量损失也越大, 越小,要达到一定的面积比所需要的管道也越长,因而产生的摩擦损失也越大。所以存在着一个最佳的扩散角 。在工程中,一般取 ,其能量损失最小。 在 左右损失最大。渐扩管的局部损失系数为
(4.36) 3.突然缩小管道 图 4.10 突然缩小的管道 流体在突然缩小的管道中流动如图 4.10 所示,当管道的截面积突然收缩时,流体首先在大管的拐角处发生分离,形成分离区,然后在小管内也形成一个分离区。最后才占据管道的整个截面。局部损失系数的确定可以根据实验确定。对于不可压缩流动,实验结果为
(4.37) 在特殊情况下, ,即流体从一个大容器进入管道且进口处具有尖锐的边缘时,局部损失系数为 。若将进口处的尖锐边缘改成圆角后,则局部损失系数 随着进口的圆滑程度而大大降低,对于圆形匀滑的边缘 ;入口极圆滑时 。
4.渐缩管 为了减小突然缩小的流动损失,通常采用渐缩管。在渐缩管中,流线不会脱离壁面,因此流动阻力主要是沿流程的摩擦引起的。对应于缩小后的流速的局部损失系数为 ,由此可见,在渐缩管中的流动损失很小。
5.弯管 图 4.11 流体在弯管内的流动 在弯管内的流动由于流体的惯性,流体在流过弯管时内外壁面的压力分布不同而 流线发生弯曲,流体受到向心力的作用,这样,弯管外侧的压强就高于内侧的压强 如图 4.11 所示。 图中 区域内,流体压强升高, 点以后,流体的压强渐渐降低。与此同时,在弯管内侧的 区域内,流体作增速降压的流动, 区域内是增压减速流动。在 和 这两个区域内,由于流动是减速增压的,会引起流体脱离壁面,形成漩涡区,造成损失。此外,由于粘性的作用,管壁附近的流体速度小,在内外压力差的作用下,会沿管壁从外侧向内侧流动。
同时,由于连续性,管中心流体会向外侧壁面流去。从而形成一个双旋涡形状的横向流动,整个流动呈螺旋状。横向流动的出现,也会引起流体能量的损失。弯管的局部损失系数可按下列经验公式计算:
(4.38a) 系数 的计算式为 (4.38b) 式中, 是弯管中线的曲率半径, 为管径。 4.4.2减小和利用局部损失 在各种管道的设计中,应尽量减小局部损失。为了减小局部损失,应尽量避免流通截面积发生突然的变化,在截面积有较大变化的地方常采用锥形过渡,在要求比较高的管道中应采用光滑的流线型壁面。以下举几个例子来说明减小局部损失的方法。
1、弯曲管道 由弯管的局部损失计算公式可知,弯管的局部损失取决于管道的直径、曲率半径和管道的弯曲角。因此在设计管道时,为了减小局部损失,应尽量避免采用弯转角过大的死弯。对于直径较小的热力设备管道,通常采用 。对于直径较大的排烟风道来说,横向的二次流动比较突出。为了减小二次流动损失,一方面可以适当的加大管道的曲率半径,以减小流体转弯时的离心力,另一方面通常在弯管内安装导流叶片如图 4.12 所示。这样既可减小弯道两侧的压强差,又可以减小二次流影响的范围。根据实验,在没有安装导流叶片的情况下,直角弯管的 ;安装簿板弯成的导流叶片后, ;当导流叶片呈流线月牙形时, 。可见当安装导流叶片后,并适当选择导流叶片的形状,对减小局部损失有明显的效果。 2、流通截面的变化 将突然扩张的管道改为渐扩管,由于涡流区的大小和涡流强度的减小,其局部损失有很大的改善。但是当扩张(或收缩)的面积比一定时,渐变管的长度相应地加长,使得沿程损失有所增加,所以设计时应取最佳值。管长的增加会增加管道设计的成本或带来制造上的困难。有些情况下,还要受到几何空间的限制,因此在管道设计中,应根据具体问题、具体情况全面折衷考虑。
在设计渐扩管时,当面积比较大时,可用隔板或用几个同心扩张管来达到正常的扩张角。扩张角一般控制在 的范围内。
图 4.12 装有导流片的弯管 ( a)渐扩管的扩张角 (b)具有隔板的渐扩管 图 4.13 渐扩管的扩张角 3、三通 工程中有各种各样的三通接头,其局部阻力系数也各不相同,使用时可查阅流体力学手册。这里说的是为了减少流体流过三通的能量损失,可以在总管中根据支管的流量安装分流板和合流板如 图 4.15所示。从减小局部损失的角度来讲,应尽量避免采用直角三通 。
图 4.14三通管道中的合流板和分流板 4、局部损失的利用 在日常生活中,局部损失还可以被利用。阀门就是利用局部损失来控制流量的一个例子。在航空发动机上,为了防止燃烧室出口的高温高压燃气进入滑油腔内,可以利用如图 4.16 所示的封严装置将燃气和滑油腔隔开。封严装置的原理是根据燃气每经过一个密封齿,压强就有所降低,经过几个密封齿后,压强就降低到与滑油腔内的压强基本相等。这样最后一个齿的前后的压强差很小,达到阻隔燃气流入滑油腔的目的,起到密封的作用。
图 4.15 封严装置 4.4.3流动损失叠加及当量长度法 一、流动损失的计算 一般情况下,流体在管路系统中的流动必将存在若干沿程损失和局部损失,总的能量损失符合叠加原理,在不考虑其相互干扰的情况下,单位重量流体沿流程的总损失为式 4.6
二、当量长度法 由上面的沿程损失和局部损失计算公式可知,这两种损失均与流速的平方成正比。假定能够找出在流速相同的条件下,某段长度的管件能产生同样长度的沿程损失,这段长度就叫做该管件的当量长度。它能在流动损失等效的条件下,以某段等经直管的沿程损失代替局部损失,这种当量长度法对于管路系统的计算是非常方便的。这种当量关系为
即 ( 4.39) 式中 称为该管件的当量长度,或者称为此局部损失的等价管长。 如果管路系统的管径和沿程阻力损失系数处处相等,则有 于是 ( 4.40) 引用了当量长度的概念,可方便地估算出局部损失所占的比例,为复杂管路系统的能量损失的计算提供了简便的分析方法。
4.4.4 进口起始段内的流动 图 4.16 进口起始段内的流动 在各种管道计算中,会遇到管道起始段的流动问题,本节讨论进口起始段的沿程能量损失。在这段管流中,流体质点的运动与完全发展的管内流动完全不同,流体质点的速度在不断的变化。图 4.17 给出了进口比较圆滑的圆管进口段内的流动。流体从进口几乎均匀地流入管内,由于粘性的影响,在壁面上速度为零,然后沿法线方向流速逐步增加到中心线上的速度。另一方面,随着流体的不断流入,管壁对流动的影响加大,但因在流动中要满足连续方程,即流量保持不变,因此,管轴附近的流体将相应加速。在这个过程中,流体质点存在着从管壁到管轴的横向运动,且横截面上的速度分布也发生了变化,直到