2.2.4 流体流动阻力的计算
来源：环保清洗网
发表者：info1
发表时间：2009-12-17
关键字：2.2.4 流体流动阻力的计算
流动阻力的大小与流体本身的物理性质、流动状况及壁面的形状等因素有关。
化工管路系统主要由两部分组成，一部分是直管，另一部分是管件、阀门等。相应流体流动阻力也分为两种：
直管阻力：流体流经一定直径的直管时由于内摩擦而产生的阻力；
局部阻力：流体流经管件、阀门等局部地方由于流速大小及方向的改变而引起的阻力。
1. 流体在直管中的流动阻力
如图1-24所示，流体在水平等径直管中作定态流动。
在1-1′和2-2′截面间列柏努利方程，
因是直径相同的水平管，
若管道为倾斜管，则
由此可见，无论是水平安装，还是倾斜安装，流体的流动阻力均表现为静压能的减少，仅当水平安装时，流动阻力恰好等于两截面的静压能之差。
把能量损失 表示为动能 的某一倍数。
令
则 （2-19）
式（2-19）为流体在直管内流动阻力的通式，称为范宁（Fanning）公式。式中 为无因次系数，称为摩擦系数或摩擦因数，与流体流动的Re及管壁状况有关。
根据柏努利方程的其它形式，也可写出相应的范宁公式表示式：
压头损失 （2-20）
压力损失 (2-21)
值得注意的是，压力损失 是流体流动能量损失的一种表示形式，与两截面间的压力差 意义不同，只有当管路为水平时，二者才相等。
应当指出，范宁公式对层流与湍流均适用，只是两种情况下摩擦系数 不同。以下对层流与湍流时摩擦系数 分别讨论。
（1） 层流时的摩擦系数
流体在直管中作层流流动时摩擦系数的计算式：
（2-22）
即层流时摩擦系数λ是雷诺数Re的函数。
（2）湍流时的摩擦系数
（2-23）
图2-14 摩擦系数λ与雷诺数Re及相对粗糙度 的关系
|
即湍流时摩擦系数λ是Re和相对粗糙度 的函数，如图2-14所示，称为莫狄（Moody）摩擦系数图。
2 局部阻力
局部阻力有两种计算方法：阻力系数法和当量长度法。
（1） 阻力系数法
克服局部阻力所消耗的机械能，可以表示为动能的某一倍数，即
（2-24）
式中ζ称为局部阻力系数，一般由实验测定。常用管件及阀门的局部阻力系数见教材。
（2）当量长度法
将流体流过管件或阀门的局部阻力，折合成直径相同、长度为 的直管所产生的阻力即 （2-25）
式中 称为管件或阀门的当量长度。
同样，管件与阀门的当量长度也是由实验测定，有时也以管道直径的倍数 表示。见教材。
本网转载作品均注明出处，如转载作品侵犯作者署名权，并非出于本网故意，在接到相关权利人通知后会加以更正。联系电话为：0756-3322699