局部損失計算PPT培訓(xùn)講義

當(dāng)流體體流經(jīng)經(jīng)各種種閥門門、彎彎頭和和變截截面管管等局局部裝裝置，，流體體將發(fā)發(fā)生變變形，，產(chǎn)生生阻礙礙流體體運動動的力力，這這種力力稱為為局部部阻力力，由由此引引起的的能量量損失失稱為為局部部損失失.局部部損損失失的的計計算算局部能能量損損失大大致可可以分分為三三類：：（1）由于于管道道斷面面面積積的大大小發(fā)發(fā)生變變化引引起的的局部部能量量損失失。例例如管管道斷斷面突突然擴擴大、、突然然縮小小、逐逐漸擴擴大和和縮小小等；；（2）由于于管道道的方方向發(fā)發(fā)生變變化，，引起起的局局部能能量損損失，，例如如各種種圓滑滑彎頭頭、直直角彎彎頭、、折管管、三三通管管道等等；（3）由于于流動動的速速度大大小和和方向向均發(fā)發(fā)生變變化而而引起起的局局部能能量損損失。。例如如各種種閥門門（平平板閥閥、球球形閥閥、錐錐閥、、滑閥閥等））。計算局局部損損失用用下面面的公公式：：由此可知，計算歸結(jié)為求局部阻力系數(shù)的問題，局部阻力產(chǎn)生的原因是十分復(fù)雜的，只有極少數(shù)的情形才能用理論分析方法進行計算，絕大多數(shù)都要由實驗測定。流體從小截面的管道流向截面突然擴大的大截面管道是目前唯一可用理論分析得出其計算公式的典型情況，下面對此進行敘述。損失產(chǎn)產(chǎn)生的的原因因同時在在流體體流動動過程程中旋旋渦區(qū)區(qū)的流流體質(zhì)質(zhì)點將將不斷斷被主主流帶帶走，，也不不斷有有新的的流體體質(zhì)點點從主主流中中補充充進來來，即即主流流與旋旋渦之之間的的流體體質(zhì)點點不斷斷地交交換，，發(fā)生生劇烈烈的碰碰撞和和摩擦擦，在在動量量交換換中，，產(chǎn)生生較大大的能能量損損失，，這些些能量量損失失轉(zhuǎn)變變?yōu)闊釤崮芏?。流體從從小截截面流流向突突然擴擴大的的大截截面管管道。。由于流流體質(zhì)質(zhì)點有有慣性性，整整個流流體在在離開開小截截面管管后只只能向向前繼繼續(xù)流流動，，逐漸漸擴大大，在在管壁壁拐角角處流流體與與管壁壁脫離離形成成旋渦渦區(qū)。。旋渦區(qū)區(qū)外側(cè)側(cè)流體體質(zhì)點點的運運動方方向與與主流流的流流動方方向不不一致致，形形成回回轉(zhuǎn)運運動，，因此此流體體質(zhì)點點之間間發(fā)生生碰撞撞和摩摩擦，，消耗耗流體體的一一部分分能量量。管道突突然擴擴大的的流線線分布布取圖大大管道道的起起始截截面1—1和流道全全部擴大大后流速速重又均均勻的截截面2—2以及它們們之間的的管壁為為控制面面。設(shè)截面1—1,2—2中心點的的壓強為為P1和P2，平均流流速為V1和V2，截面積積為A1和A2，且不可可壓縮流流體在管管中作定定常流動動。根據(jù)一維維流動不不可壓縮縮流體的的連續(xù)方方程截面1—1和2—2間管壁對對流體的的切向力力（即總總摩擦力力）忽略略不計，，則根據(jù)據(jù)動量方方程有由于圓環(huán)環(huán)面上的的徑向加加速度非非常小，，實驗證證明圓環(huán)環(huán)面上的的壓強可可按靜壓壓強規(guī)律律分布，，即p≈p1，于是上上式可寫寫為作用于擴大管凸肩圓環(huán)面上的總壓力列出截面面1—1和2—2的伯努利利方程式中，ζ稱作局部部阻力系系數(shù)用連續(xù)方程代入并化簡得但是公式式中的局局部阻力力系數(shù)值值對各種種局部裝裝置有各各種不同同數(shù)值，，目前還還很難進進行理論論分析和和計算，，多靠實實驗測定定。各種不同同局部裝裝置的局局部阻力力系數(shù)值值可查相相關(guān)的資資料。A1A2v1v2A1管路突然然縮小A2A1υ1υ2θDd漸擴管彎管折管水頭損失失的疊加加原則：兩個過水水?dāng)嗝骈g間液流的的水頭損損失等于于各段沿沿程水頭頭損失及及各局部部水頭損損失之和和。即：hw=Σhf+Σhζ例題：水從一水水箱經(jīng)兩兩段水管管流入另另一水箱箱。d1=150mm，l1=30m，λ1=0.03，H1=5m，d2=250mm，l2=50m，λ2=0.025，H2=3m，水箱尺尺寸很大大，箱內(nèi)內(nèi)水位恒恒定，計計及沿程程及局部部水頭損損失，試試求通過過管路的的流量。。解：H1-H2=hw,hw=Σhf+Σhm=λ1(l1/d1)(v12/2g)+λλ2(l2/d2)(v22/2g)+ζζ進口v12/2g+ζζ突大v12/2g+ζζ出口v22/2g；由連續(xù)性性方程：：v2=v1(ω1/ω2)=v1(d1/d2)2;注意：ζ突大=(1-ω1/ω2)2=(1-d12/d22)2;ζ進口=0.5(直角進口口);ζζ出口=1.0hw=7.69v12/2g=>v1=sqrt(2ghw/7.69)=2.77m/s;Q=ωω1v1=(3.14/4)*0.152*2.77=0.049m3/s解畢水平管道道流量計計算水平短管管從水深深H=16m的水箱中中排水至至大氣，，管路直直徑d1＝50mm，d2＝70mm，閥門阻阻力系數(shù)數(shù)4.0，只計局局部損失失，不計計沿程損損失，并并認(rèn)為水水箱容積積足夠大大，試求求通過此此水平短短管的流流量?！窘狻苛薪孛?—0和1—1的伯努利利方程查得=0.5，=0.24，=0.30，故（m/s）通過水平平短管的的流量（m3/s）管道水水力力計算算工程上把把不同聯(lián)聯(lián)接方式式聯(lián)接所所組成的的管系稱稱為管道道。管道系統(tǒng)統(tǒng)分類按能量損損失大小小長管：凡局部阻阻力和出出口速度度水頭在在總的阻阻力損失失中，其其比例不不足5％的管道道系統(tǒng)，，稱為水水力長管管，也就就是說只只考慮沿沿程損失失。短管：在水力計計算中，，同時考考慮沿程程損失和和局部損損失的管管道系統(tǒng)統(tǒng)，稱為為短管。。1）串聯(lián)管管道：不不同管徑徑或不同同粗糙度度的數(shù)段段管子串串聯(lián)聯(lián)接接所組成成的管道道系統(tǒng)，，如圖(b)。2）并聯(lián)管管道：是是指數(shù)段段管道并并列聯(lián)接接所組成成的管道道系統(tǒng)，，如圖(c)所示。按管道系系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)分簡單管道道：管徑和粗粗糙度均均相同的的一根或或數(shù)根管管子串聯(lián)聯(lián)在一起起的管道道，如圖圖(a)所示。復(fù)雜管道道：除簡單管管道以外外的管道道系統(tǒng)，，稱為復(fù)復(fù)雜管道道，又可可分成：：枝狀管道道：如圖(d)所示，各各不相同同的出口口管段在在不同位位置分流流，形狀狀如樹枝枝。網(wǎng)狀管道道：如圖(e)所示，通通過多路路系統(tǒng)相相互連接接組成一一些環(huán)形形回路，，而節(jié)點點的流量量來自幾幾個回路路的管道道。管道水力力計算主主要任務(wù)務(wù)(1)根據(jù)給定定的流量量和允許許的壓強強損失確確定管道道直徑和和管道布布置；(2)根據(jù)給定定的管道道直徑、、管道布布置和流流量來驗驗算壓強強損失；；(3)根據(jù)給定定的管道道直徑、、管道布布置和允允許的壓壓強損失失，校核核流量。。管道水力力計算主主要任務(wù)務(wù)管道水力力計算的的基本公公式有連連續(xù)性方方程、伯伯努利方方程和能能量損失失三個公公式.連續(xù)性方方程伯努利方方程式中E為外界（（泵、風(fēng)風(fēng)機等））加給單單位重量量能量損失失由上面管管道系統(tǒng)統(tǒng)分類可可知，管管道系統(tǒng)統(tǒng)的分類類類似于于電路系系統(tǒng)。因因此，管管道水力力計算類類似于電電路計算算，管道道中的流流量相當(dāng)當(dāng)于電路路中的電電流；壓壓降相當(dāng)當(dāng)于電壓壓，管道道阻力相相當(dāng)于電電阻。本本節(jié)只介介紹串聯(lián)聯(lián)管道和和并聯(lián)管管道的水水力計算算。串聯(lián)管道道如果各管管段的管管徑都相相同，通通常稱為為簡單管管道，則則各管段段的平均均流速也也相等根據(jù)連續(xù)性原原理，通過串串聯(lián)管道各管管段中的流量量相等，