应用流体力学应用流体力学 (49).pdf

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1、7.6 管道流动的沿程阻力系数与水头损失 7.6.1 水力光滑与水力粗糙 7.6.2 尼古拉兹实验与莫迪图 7.6.3 输油管道实用沿程阻力系数公式 7.6.4 列宾宗公式 7.6.5 非圆管道的水力半径与当量直径 7.6.6 减小沿程阻力的措施7.6.3 输油管道实用沿程阻力系数公式流动形态Re范围（）阻力系数经验公式层流区湍流区水力光滑混合摩擦水力粗糙64Re=8/759.72000Re0.250.3164Re=8/759.7665765lgRe1.1116.81.8lgRe3.7=+Re2000665765lgRe213.72lg=输油管道实用沿程阻力系数经验公式 我国石油工业常用的圆管

2、沿程阻力系数公式如下表：/d=232flhvgd=0.251.750.251.250.1582flhvgd=2213.78(lg)flhvdg=层流：水力光滑：水力粗糙：将上表中的沿程阻力系数分别代入达西公式：22fl vhdg=lg hfLg vclg vlg vclg k363260145DCBAEFG 这三个区的沿程阻力分别与断面平均流速的一次方、1.75次方和二次方成正比7.6.3 输油管道实用沿程阻力系数公式分别对应雷诺实验所得双对数坐标图中的AB段，DE段和FG段 列宾宗公式：输油管道工程中，由于流量易于测得，为了使用方便，常将沿程水头损失的达西公式中的断面流速转化为流量得到以流量

3、来描述的沿程损失公式2f5mmmQlhd=式中系数 和指数 m 的数值列于下表：阻力分区m7.6.4 列宾宗公式层流4.151水力光滑区0.02460.25混合摩擦区、水力粗糙区0.08260 对于层流区将上式代入可得:=4.15 m=1 沿程损失公式：2f5mmmQlhd=7.6.4 列宾宗公式层流区 对于水力光滑区7.6.4 列宾宗公式将上式代入可得:=0.0246 m=0.252f5mmmQlhd=水力光滑区 沿程损失公式：长度l=1000m，内径d=200mm，绝对粗糙度=0.2mm的普通镀锌钢管，用来输送运动黏度v=0.35510-4m2/s的重油，已经测得其流量Q=0.038m3/

4、s。问其沿程水头损失为多少？例 题题干解析：（1）问题属性：圆管沿程水头损失计算问题；（2）求解方法：达西公式（3）已知条件：管长l、管径d、运动黏度v、断面流量Q；或列宾宗公式2f5mmmQlhd=例7.6.1长度l=1000m，内径d=200mm，绝对粗糙度=0.2mm的普通镀锌钢管，用来输送运动黏度v=0.35510-4m2/s的重油，已经测得其流量Q=0.038m3/s。问其沿程水头损失为多少？例 题题干解析：（4）求解关键：确定沿程阻力系数。需判断管内流态，为判断流态，需计算雷诺数和相对粗糙度。例7.6.1流量Q断面平均流速V=Q/A雷诺数Re=Vd/相对粗糙度/d流态查表或经验公式

5、得到 或 ,m解：由已知条件可得，重油流经该管的平均速度为雷诺数为：m/s长度l=1000m，内径d=200mm，绝对粗糙度=0.2mm的普通镀锌钢管，用来输送运动黏度v=0.35510-4m2/s的重油，已经测得其流量Q=0.038m3/s。问其沿程水头损失为多少？例7.6.1例 题由于：因此，该钢管的沿程水头损失为：由于：故流动处于水力光滑区。例 题解：（油柱）7.6.5 非圆管道的沿程水头损失与阻力系数 如果把非圆管道折合成圆管来对待，那么前述适用于圆管的沿程水头损失和阻力系数的表达式就可以用于非圆管道。圆管是工程中最常见的，但其他截面形状的管道也会用到，例如通风系统中的风道大多数为矩形

6、。通风管道非圆管道hAR=7.6.5 非圆管道的沿程水头损失与阻力系数A过流断面面积湿周(过流断面上流体和固体壁面接触的周长)。水力半径：过流断面面积和湿周之比圆环流：明渠流：水力半径和当量直径7.6.5 非圆管道的沿程水头损失与阻力系数 非圆管的水力摩阻计算方法：把非圆管等效成圆管来计算原则：水力半径相等，阻力相同efVdReh=圆管的水力半径：所以=e4 e4（e为当量直径）（为当量直径）沿程阻力与流态密切相关，因此减小沿程阻力的措施：7.6.6 减少沿程阻力的措施 抑制湍流脉动改变流态 一般采取添加湍流减阻剂 如长距离输油管道和大型循环系统可分别添加高分子聚合物和表面活性剂来减小沿程阻力。本节小结 水力光滑、水力粗糙 非圆管道：水力半径、湿周、当量直径 尼古拉兹分区：层流区、临界区、水力光滑区、湍流过渡区、水力粗糙区重要概念本节小结 达西公式 列宾宗公式2f5mmmQlhd=重要公式