【正文】 （ 149） 式中 ξ稱為局部阻力系數(shù) 。 一般由實(shí)驗(yàn)測得 ， 可通過手冊及有關(guān)資料查到 。 下面介紹幾種常遇到的局部阻力系數(shù)的求法 。 （ 2） 阻力系數(shù)法 將局部阻力看作是動(dòng)能的函數(shù) ， 即與動(dòng)能成正比 ，其計(jì)算式為 2239。 uhf ??第 1章 流體流動(dòng) 62 (a)突然擴(kuò)大 (b)突然縮小 圖 118 突然擴(kuò)大和突然縮小的局部阻力系數(shù) ① 突然擴(kuò)大與突然縮小 管路由于直徑改變而突然擴(kuò)大或縮小所產(chǎn)生的阻力損失 ，可按式 （ 149） 計(jì)算 。 局部阻力系數(shù)可以根據(jù)小管與大管的截面積之比從圖 118的曲線上查得 。 式中的流速均以小管的流速為準(zhǔn) 。 第 1章 流體流動(dòng) 63 ② 進(jìn)口與出口 進(jìn)口是指流體從設(shè)備進(jìn)入管道 。 出口是指流體從管道流到設(shè)備或空間 。 流體由設(shè)備流入管內(nèi) ， 實(shí)質(zhì)上是截面突然縮小 ， 一般設(shè)備截面積比管道截面積大得多 ， 故 A2/A1≈0， 由圖 118查得ξi=， 這種損失稱為進(jìn)口損失 ， 相應(yīng)的阻力系數(shù)稱為進(jìn)口阻力系數(shù) 。 若管道進(jìn)口制成喇叭狀或圓滑管口 ， 阻力系數(shù)可以減至 ~。 第 1章 流體流動(dòng) 64 流體由管道流入設(shè)備或空間 ， 實(shí)質(zhì)上是截面積突然擴(kuò)大 ，一般設(shè)備或空間的截面積比管道截面積大得多 ， 故 A1/A2≈0，由圖 118查得 ξo=1， 這種損失稱為出口損失 ， 相應(yīng)的阻力系數(shù)稱為出口阻力系數(shù) 。 流體從管道直接排放到管外空間時(shí) ， 管道出口內(nèi)側(cè)截面上的壓強(qiáng)可以取管外空間的壓強(qiáng) 。 應(yīng)當(dāng)指出 ， 若出口截面處在管道出口的內(nèi)側(cè) ， 表示流體尚未離開管路 ， 截面上仍具有動(dòng)能 ， 出口損失不應(yīng)計(jì)入系統(tǒng)的總能量損失內(nèi) ， 即 ξo=0；若截面處在管道出口的外側(cè) ， 表示流體已經(jīng)離開管路 ， 截面上的動(dòng)能為零 ， 但出口損失應(yīng)當(dāng)計(jì)入系統(tǒng)的總能量損失內(nèi) ， 此時(shí) ξo=1。 第 1章 流體流動(dòng) 65 名稱 阻力系數(shù) ζ 名稱 阻力系數(shù) ζ 彎頭， 450 標(biāo)準(zhǔn)閥（全開） 彎頭， 900 標(biāo)準(zhǔn)閥（半開） 三通 1 角閥（全開） 管接頭 止逆閥（球式） 活接頭 旋啟式止回閥（全開） 閘閥（全開） 水表（盤式） 閘閥（半開） 回彎頭 ③ 管件與閥門 管路上的配件如彎頭 、 三通 、 活接頭等總稱為管件 。常見管件與閥門的局部阻力系數(shù)可以從表 14中查到 。 表 14 常見管件與閥門的阻力系數(shù) 第 1章 流體流動(dòng) 66 22udllh ef?? ?? ?22udlhjf ?????? ?? ?? ?? 管路的總阻力指的是管路上全部直管阻力與局部阻力的和 。 其通式為 （ 153） （ 154） 或 第 1章 流體流動(dòng) 67 管路計(jì)算和流量的測量 管路計(jì)算 在實(shí)際工作中常遇到的簡單管路計(jì)算問題 ， 歸納起來有以下三種情況： （ 1） 已知管徑 、 管長 、 管件和閥門的設(shè)置及流體的輸送量 ，求流體通過管路系統(tǒng)的能量損失 。 （ 2） 已知管徑 、 管長 、 管件和閥門的設(shè)置及允許的能量損失 ，求流體的流速或流量 。 （ 3） 已知管長 、 管件或閥門的當(dāng)量長度 、 流體的流量及允許的能量損失 ， 求管徑 。 后兩種情況都存在著共同性問題 ， 即流速 u或管徑 d未知 ，因此不能計(jì)算 Re值 ， 則無法判斷流體的流型 ， 所以亦不能確定摩擦系數(shù) 。 在這種情況下 ， 工程計(jì)算中常采用試差法來求解 。 第 1章 流體流動(dòng) 68 [例 120] 如附圖所示 ， 將水塔的水送至車間 ， 輸送管路采用 Φ114 4mm的鋼管 ， 管路總長為 190m（ 包括管件與閥門的當(dāng)量長度 ， 但不包括進(jìn) 、 出口損失 ） 。 水塔內(nèi)水面保持恒定 ， 并高于出水口15m。 設(shè)水的溫度為 12℃ ，試求管路的輸水量 （ m3/h） 。 例題 120附圖 第 1章 流體流動(dòng) 69 其中 z1=15m z2=0 u1=0 u2 未知 p1=p2=pa 解：取塔內(nèi)水面為截面 1— 1’，管道出口截面為 2— 2’，以 2— 2’截面為基準(zhǔn)，列柏努利方程 而 ??????? fhpugzpugz ?? 22221211 222)190(2222 uudLhjf ???????? ?? ?? ???2 ?? ?u)()(Re , 2udf ??? ?? 將以上各值代入式（ 1）中，經(jīng)整理得 （ 3） （ 2） 式中含有兩個(gè)未知數(shù) λ和 u2。 由于 λ的求解依賴于雷諾數(shù) Re， 而雷諾數(shù) Re又是 u2的函數(shù) ， 故采用試差法求解 。 （ 1） （ 2） 第 1章 流體流動(dòng) 70 試差法的步驟為： ① 設(shè)定一個(gè) λ的初值 λo ② 根據(jù)式 （ 2） 求 u2 ③ 根據(jù)此 u2值求 Re ④ 用求出的 Re以及 ε/d值查摩擦系數(shù)圖 117得到新的 λ1 ⑤ 比較 λo與 λ1， 若二者接近或相符 ， u2即為所求 ， 并據(jù)此計(jì)算輸水量；否則以當(dāng)前的 λ1值代入式 （ 2） ， 按上述步驟重復(fù)計(jì)算直到二者接近或相符為止 。 第 1章 流體流動(dòng) 71 00 18 ??d?)/()/( 332s hmsmuAV ????? ?本題中，取管壁的粗糙度 ε=，則相對粗糙度 12oC時(shí)水的物性參數(shù) ρ=1000kg/m3， μ= 103 Pa?s 于是根據(jù)上述步驟計(jì)算的結(jié)果為 次數(shù) λo u2 Re ε/d λ1 第一次 105 第二次 105 由于兩次計(jì)算的 λ值基本相符，故 u2=，所以輸水量為 第 1章 流體流動(dòng) 72 1．測速管 測速管又稱皮托管如圖133所示 。 它是用兩根彎成直角的同心圓套管組成 。 操作時(shí)將測速管放在管道內(nèi)任意位置 ， 使內(nèi)管的管口與流動(dòng)方向垂直 。 測速管測得的是流體在測速管放置位置上的局部流速 ， 而不能測得平均流 速 。 圖 133 測速管 第 1章 流體流動(dòng) 73 第 1章 流體流動(dòng) 74 2． 孔板流量計(jì) 在管道里插入一片與管軸垂直并帶有通常為圓孔的金屬板 ，孔的中心位于管道的中心線上 ， 如圖 120所示 ， 這樣構(gòu)成的裝置 ， 稱為孔板流量計(jì) ?？装宸Q為節(jié)流元件 。 圖 120 孔板流量計(jì) 第 1章 流體流動(dòng) 75 當(dāng)流體流過小孔以后 ， 由于慣性的作用 ， 流體截面并不立即擴(kuò)大到與管道截面相等 ， 而是繼續(xù)收縮一定距離后才逐漸擴(kuò)大到整個(gè)管道截面 。 流體截面最小處 （ 如圖中截面 2— 2’）稱為縮脈 。 流體在縮脈處的流速最高 ， 即動(dòng)能最大 ， 而相應(yīng)的靜壓強(qiáng)就最低 。 因此 ， 當(dāng)流體以一定的流量流經(jīng)小孔時(shí) ，就產(chǎn)生一定的壓強(qiáng)差 。 流量越大 ， 所產(chǎn)生的壓強(qiáng)差也就越大 。因此可以利用測量壓強(qiáng)差的方法來測量流體的流量 。 第 1章 流體流動(dòng) 3．文丘里流量計(jì) 為了減少流體流經(jīng)孔板時(shí)的能量損失 ， 可以用一段漸縮 、 漸擴(kuò)管代替孔板 ， 這樣構(gòu)成的流量計(jì)稱為文丘里流量計(jì)或文氏流量計(jì) ， 如圖 122所示 。 文丘里流量計(jì)測量流量的原理與孔板流量計(jì)相同 。 圖 122 文丘里流量計(jì) 第 1章 流體流動(dòng) 4．轉(zhuǎn)子流量計(jì) 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的構(gòu)造如圖123所示 ， 在一根截面積自下而上逐漸擴(kuò)大的垂直錐形玻璃管 1內(nèi) ， 裝有一個(gè)能夠旋轉(zhuǎn)自如的由金屬或其他材質(zhì)制成的轉(zhuǎn)子 2（ 或稱浮子 ） 。被測流體從玻璃管底部進(jìn)入 ，從頂部流出 。 圖 123 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 第 1章 流體流動(dòng) 78 當(dāng)流體自下而上流過垂直的錐形管時(shí) ， 轉(zhuǎn)子受到兩個(gè)力的作用：一是垂直向上的推動(dòng)力 ， 它等于流體流經(jīng)轉(zhuǎn)子與錐管間的環(huán)形截面所產(chǎn)生的壓力差；另一是垂直向下的凈重力 ，它等于轉(zhuǎn)子所受的重力減去流體對轉(zhuǎn)子的浮力 。 當(dāng)流量加大使壓力差大于轉(zhuǎn)子的凈重力時(shí) ， 轉(zhuǎn)子就上升；當(dāng)流量減小使壓力差小于轉(zhuǎn)子的凈重力時(shí) ， 轉(zhuǎn)子就下沉；當(dāng)壓力差與轉(zhuǎn)子的凈重力相等時(shí) ， 轉(zhuǎn)子處于平衡狀態(tài) ， 即停留在一定位置上 。 在玻璃管外表面上刻有讀數(shù) ， 根據(jù)轉(zhuǎn)子的停留位置 ， 即可讀出被測流體的流量 。 第 1章 流體流動(dòng) 79 返回目錄