【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(yīng)當(dāng)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(zhì)等方面影響很大。層流邊界層的厚度與 Re有關(guān)， Re值越大，厚度越小；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(jīng)一定管徑的直管時，由于流體的內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的阻力。 局部阻力：流體流經(jīng)管路中的管件、閥門或突然擴(kuò)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(jīng)常用損失壓 頭 表示；有時還用相當(dāng)?shù)膲毫? 表示。第四節(jié) 流體阻力1．直管阻力的計算 由實(shí)驗可知，流體在圓形直管中流動時的損失能量 可按下式進(jìn)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(nèi)徑， m； —— 動能， J/kg； —— 摩擦系數(shù)，無單位。 第四節(jié) 流體阻力 摩擦系數(shù) 與管內(nèi)流體流動時的雷諾數(shù) Re有關(guān)，也與管道內(nèi)壁的粗糙程度有關(guān)，這種關(guān)系隨流體流動的類型不同而不同。 （ 1）層流時的摩擦系數(shù) 流體作層流流動時，摩擦系數(shù) 只與雷諾數(shù) Re有關(guān)，而與管壁的粗糙程度無關(guān)。通過理論推導(dǎo)，可以得出 與 Re的關(guān)系。 （ 137） 第四節(jié) 流體阻力 （ 2）湍流時的摩擦系數(shù) 當(dāng)流體呈湍流時，摩擦系數(shù)與雷諾數(shù) Re及管壁粗糙程度都有關(guān)。由于湍流時質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的復(fù)雜性，現(xiàn)在還不能從理論上推算 值，通常是通過實(shí)驗，將與 Re的函數(shù)關(guān)系標(biāo)繪在雙對數(shù)坐標(biāo)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(yīng)用圖 119提供了方便。 過渡流時，管內(nèi)流動隨外界條件的影響而出現(xiàn)不同的類型，摩擦系數(shù)也因之出現(xiàn)波動。工程計算中一般按湍流處理，將相應(yīng)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(shù)與雷諾準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系第四節(jié) 流體阻力 （ 3）非圓形管的直管阻力 當(dāng)流體流經(jīng)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(yīng)以當(dāng)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(dāng)量長度法和阻力系數(shù)法。 （ 1）當(dāng)量長度法 將某一局部阻力折合成相當(dāng)于同直徑一定長度直管所產(chǎn)生的阻力，此折合的直管長度稱為當(dāng)量長度，用符號 表示。即 （ 138）第四節(jié) 流體阻力 值由實(shí)驗測定，列于表 12，圖 120。例如，標(biāo)準(zhǔn)彎頭的值為 15，如這種彎頭配置在 φ1084mm 的管路上，則它的當(dāng)量直徑＝ 15(10824) ＝ 1500mm＝ m。 （ 2）阻力系數(shù)法 阻力地認(rèn)為 阻力系數(shù)法近似地認(rèn)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(shù)，簡稱阻力系數(shù)。其值由實(shí)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(dāng)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(jìn)行計算。 第五節(jié) 流量的測量與調(diào)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(dāng)管內(nèi)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(jù)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。縮脈處位置隨Re而變化。 第五節(jié) 流量的測量與調(diào)節(jié)圖 121 孔板流量計 第五節(jié) 流量的測量與調(diào)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(diào)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(shí)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(shè) U型管液柱壓差計的讀數(shù)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(jīng)孔板時還產(chǎn)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(shù) C， 將 、實(shí)測壓差帶入 第五節(jié) 流量的測量與調(diào)節(jié)根據(jù)連續(xù)性方程式帶入上式，整理得并令 稱為孔流系數(shù) 第五節(jié) 流量的測量與調(diào)節(jié) 則得 （ 141） 管道中的流量 為 （ 142） 孔流系數(shù)的數(shù)值一般由實(shí)驗測定。，當(dāng) Re數(shù)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(yīng)取在為定值的區(qū)域，其值約為 ~。 第五節(jié) 流量的測量與調(diào)節(jié) 孔板流量計因構(gòu)造簡單，準(zhǔn)確度高，在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛使用。其缺點(diǎn)是流體流經(jīng)孔口 時的能量損失較大，大部分的壓降無法恢復(fù)而損失掉。 圖 122 文丘里流量計 第五節(jié) 流量的測量與調(diào)節(jié) 二、文氏管流量計 孔板流量計由于銳孔結(jié)構(gòu)將引起過多的能量消耗。為了減少能量的損失，把銳孔結(jié)構(gòu)改制成漸縮減擴(kuò)管，這樣構(gòu)成的流量計，稱為文氏管流量計。其構(gòu)造如圖 122所示。一般收縮角 ，擴(kuò)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(shù) 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(diào)節(jié) 文氏管流量計的阻力較小，大多數(shù)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(zhuǎn)子流量計 孔板流量計是利用截面積一定的孔口產(chǎn)生節(jié)流，由孔板前后的壓力差測定流量的流量計。轉(zhuǎn)子流量計是流體流經(jīng)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(zhuǎn)子流量計構(gòu)造的示意圖。第五節(jié) 流量的測量與調(diào)節(jié) 圖 123 轉(zhuǎn)子流量計 第五節(jié) 流量的測量與調(diào)節(jié) 轉(zhuǎn)子流量計是在自下而上逐漸擴(kuò)大的垂直玻璃管內(nèi)裝有轉(zhuǎn)子或稱浮子，當(dāng)流體自下而上流過時，轉(zhuǎn)子向上浮動直到作用于轉(zhuǎn)子的重力與浮力之差正好與轉(zhuǎn)子上下的壓力差相等時，轉(zhuǎn)子處于平衡狀態(tài)，即停留在一定的位置上。這時讀取轉(zhuǎn)子停留位置玻璃管上的刻度，則可得知流量。有些轉(zhuǎn)子頂部邊緣刻有若干個斜槽，這是為了使轉(zhuǎn)子不上下左右的擺動，邊穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，邊停留在穩(wěn)定位置上。轉(zhuǎn)子流量計的轉(zhuǎn)子位置與流量的關(guān)系需要預(yù)先校正。 轉(zhuǎn)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(yīng)用于制藥、化工生產(chǎn)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