【正文】 118 速度分布曲線第四節(jié) 流體阻力 1．層流時的速度分布 2．湍流時的速度分布 應當指出，在湍流時無論流體主體湍動的程度如何劇烈，在靠近管壁處總粘附著一層作層流流動的流體薄層，稱為流體邊界層。其厚度雖然很小，但對流體傳熱、傳質等方面影響很大。層流邊界層的厚度與 Re有關， Re值越大，厚度越??；反之越大。 第四節(jié) 流體阻力 四、流體阻力的計算 流體在管路中流動時的阻力可分為直管阻力（或稱沿程阻力）和局部阻力兩部分。 直管阻力：流體流經一定管徑的直管時，由于流體的內摩擦而產生的阻力。 局部阻力：流體流經管路中的管件、閥門或突然擴大與縮小等局部障礙所引起的阻力。 流體阻力除用損失能量 表示外；也經常用損失壓 頭 表示；有時還用相當的壓力降 表示。第四節(jié) 流體阻力1．直管阻力的計算 由實驗可知，流體在圓形直管中流動時的損失能量 可按下式進行計算。 （ 136） 式中 —— 流體在圓形直管中流動時的損失能量， J/kg； —— 管長， m； —— 管內徑， m； —— 動能， J/kg； —— 摩擦系數，無單位。 第四節(jié) 流體阻力 摩擦系數 與管內流體流動時的雷諾數 Re有關，也與管道內壁的粗糙程度有關，這種關系隨流體流動的類型不同而不同。 （ 1）層流時的摩擦系數 流體作層流流動時，摩擦系數 只與雷諾數 Re有關，而與管壁的粗糙程度無關。通過理論推導，可以得出 與 Re的關系。 （ 137） 第四節(jié) 流體阻力 （ 2）湍流時的摩擦系數 當流體呈湍流時，摩擦系數與雷諾數 Re及管壁粗糙程度都有關。由于湍流時質點運動的復雜性，現在還不能從理論上推算 值，通常是通過實驗，將與 Re的函數關系標繪在雙對數坐標系中，如圖 119所示。圖中所指的光滑管一般是玻璃管、有色金屬管、塑料管等；粗糙管是指鑄鐵管、鋼管、水泥管等。這樣粗略地劃分光滑管與粗糙管為應用圖 119提供了方便。 過渡流時，管內流動隨外界條件的影響而出現不同的類型，摩擦系數也因之出現波動。工程計算中一般按湍流處理，將相應湍流時的曲線延伸，以便查取 值。第四節(jié) 流體阻力圖 119 摩擦系數與雷諾準數的關系第四節(jié) 流體阻力 （ 3）非圓形管的直管阻力 當流體流經非圓形管道時，仍可用式（ 136）計算直管阻力。但式中的項及 Re中的值，均應以當量直徑代替。 2．局部阻力的計算 局部阻力的計算，通常采用兩種方法：當量長度法和阻力系數法。 （ 1）當量長度法 將某一局部阻力折合成相當于同直徑一定長度直管所產生的阻力，此折合的直管長度稱為當量長度，用符號 表示。即 （ 138）第四節(jié) 流體阻力 值由實驗測定，列于表 12，圖 120。例如，標準彎頭的值為 15，如這種彎頭配置在 φ1084mm 的管路上，則它的當量直徑＝ 15(10824) ＝ 1500mm＝ m。 （ 2）阻力系數法 阻力地認為 阻力系數法近似地認為局部阻力損失服從速度平方定律，即 區(qū)性 （ 139） 式中為局部阻力系數，簡稱阻力系數。其值由實驗測定，列于表 13。 第四節(jié) 流體阻力表 12 各種管件、閥門及流量計等以管徑計的當量長度 第四節(jié) 流體阻力 3．管路總阻力的計算　　 管路系統(tǒng)的總阻力包括了所取兩截面間的全部直管阻力和所有局部阻力之和，即柏努利方程中的項?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　? （ 140） 式 (138)適用于等徑管路的總阻力計算。對于不同直徑的管段組成的管路，需分段進行計算。 第五節(jié) 流量的測量與調節(jié) 一、孔板流量計 如圖 121所示，中央開有銳角圓孔的一薄圓片（孔板）插入水平直管中，當管內流動的流體通過孔口時，因流通截面積突然減小，流速驟增，隨著流體動能的增加，勢必造成靜壓能的下降，由于靜壓能下降的程度隨流量的大小而變化，所以測定壓力差則可以知道流量。根據此原理測定流量的裝置稱為孔板流量計。因流體慣性的作用，流道截面積最小處是比孔板稍微偏下的下游位置，該處的流道截面積比圓孔的截面積更小，這個最小的流道截面積稱為縮脈?？s脈處位置隨Re而變化。 第五節(jié) 流量的測量與調節(jié)圖 121 孔板流量計 第五節(jié) 流量的測量與調節(jié) 若不考慮通過孔板的阻力損失，在水平管截面 11和截面 22之間列出柏努利方程，則 整理得 第五節(jié) 流量的測量與調節(jié) 在孔板流量計上安裝 U型管液柱壓差計 ，是為了求得式中的壓差。但測壓口并不是開在 11和 22截面處，而一般都在緊靠孔口的前后，所以實際測得的壓差并非 。以孔口前后的壓差代替式中的 時，上式必須校正。設 U型管液柱壓差計的讀數為 R， 指示液的密度為 ，管中流體的密度為 ，則孔口前后的壓差為 。同時，由于縮脈處的截面積 難以知道，而小孔的截面積 是可以計算的，所以可用小孔處的流速 來代替 。此外，流體流經孔板時還產生一定的損失能量。綜合考慮上述三方面的影響，引入校正系數 C， 將 、實測壓差帶入 第五節(jié) 流量的測量與調節(jié)根據連續(xù)性方程式帶入上式，整理得并令 稱為孔流系數 第五節(jié) 流量的測量與調節(jié) 則得 （ 141） 管道中的流量 為 （ 142） 孔流系數的數值一般由實驗測定。，當 Re數超過某個限定值之后，亦趨于定值。流量計所測定的流量范圍一般應取在為定值的區(qū)域，其值約為 ~。 第五節(jié) 流量的測量與調節(jié) 孔板流量計因構造簡單，準確度高，在工業(yè)生產中被廣泛使用。其缺點是流體流經孔口 時的能量損失較大，大部分的壓降無法恢復而損失掉。 圖 122 文丘里流量計 第五節(jié) 流量的測量與調節(jié) 二、文氏管流量計 孔板流量計由于銳孔結構將引起過多的能量消耗。為了減少能量的損失，把銳孔結構改制成漸縮減擴管，這樣構成的流量計，稱為文氏管流量計。其構造如圖 122所示。一般收縮角 ，擴大角 。 利用文氏管流量計測定管道流量仍可采用式（ 140），而以文氏管的孔流系數 代替 ，因而管道中的流量為 （ 143） 式中 值一般為 ~； 為喉頸處的截面積， m2。 第五節(jié) 流量的測量與調節(jié) 文氏管流量計的阻力較小，大多數用于低壓氣體輸送中的測量。但文氏管流量計加工精度要求高，造價較高。 三、轉子流量計 孔板流量計是利用截面積一定的孔口產生節(jié)流，由孔板前后的壓力差測定流量的流量計。轉子流量計是流體流經節(jié)流部分的前后壓力差保持恒定，通過變動節(jié)流部分的截面積來測定流量的流量計。圖 1—23 是表示轉子流量計構造的示意圖。第五節(jié) 流量的測量與調節(jié) 圖 123 轉子流量計 第五節(jié) 流量的測量與調節(jié) 轉子流量計是在自下而上逐漸擴大的垂直玻璃管內裝有轉子或稱浮子，當流體自下而上流過時，轉子向上浮動直到作用于轉子的重力與浮力之差正好與轉子上下的壓力差相等時，轉子處于平衡狀態(tài)，即停留在一定的位置上。這時讀取轉子停留位置玻璃管上的刻度，則可得知流量。有些轉子頂部邊緣刻有若干個斜槽，這是為了使轉子不上下左右的擺動，邊穩(wěn)定旋轉，邊停留在穩(wěn)定位置上。轉子流量計的轉子位置與流量的關系需要預先校正。 轉子流量計主要用于低壓下小流量的測定，因其測定方法簡單，測量精度較高，阻力損失較小，廣泛應用于制藥、化工生產中。謝謝觀看 /歡迎下載BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH