化工原理經(jīng)典

化工原理經(jīng)典課件2023/7/311第1頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4流體流動(dòng)阻力直管阻力：流體流經(jīng)一定直徑的直管時(shí)由于內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的阻力；局部阻力：流體流經(jīng)管件、閥門等局部地方由于流速大小及方向的改變而引起的阻力。

1.4.1直管阻力一、阻力的表現(xiàn)形式

2023/7/312第2頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月流體在水平等徑直管中作定態(tài)流動(dòng)。2023/7/313第3頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月若管道為傾斜管，則

流體的流動(dòng)阻力表現(xiàn)為靜壓能的減少；水平安裝時(shí)，流動(dòng)阻力恰好等于兩截面的靜壓能之差。

2023/7/314第4頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月二、直管阻力的通式

由于壓力差而產(chǎn)生的推動(dòng)力：流體的摩擦力：令

定態(tài)流動(dòng)時(shí)2023/7/315第5頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月——直管阻力通式（范寧Fanning公式）

其它形式：——摩擦系數(shù)（摩擦因數(shù)）

則

J/kg壓頭損失m壓力損失Pa該公式層流與湍流均適用；注意與的區(qū)別。2023/7/316第6頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月三、層流時(shí)的摩擦系數(shù)

速度分布方程又——哈根-泊謖葉

（Hagen-Poiseuille）方程

2023/7/317第7頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月能量損失層流時(shí)阻力與速度的一次方成正比。變形：比較得2023/7/318第8頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月四、湍流時(shí)的摩擦系數(shù)1.因次分析法

目的：（1）減少實(shí)驗(yàn)工作量；（2）結(jié)果具有普遍性，便于推廣?；A(chǔ)：因次一致性即每一個(gè)物理方程式的兩邊不僅數(shù)值相等，而且每一項(xiàng)都應(yīng)具有相同的因次。2023/7/319第9頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月基本定理：白金漢（Buckinghan）π定理設(shè)影響某一物理現(xiàn)象的獨(dú)立變量數(shù)為n個(gè)，這些變量的基本因次數(shù)為m個(gè)，則該物理現(xiàn)象可用N＝（n－m）個(gè)獨(dú)立的無因次數(shù)群表示。

湍流時(shí)壓力損失的影響因素：（1）流體性質(zhì)：，（2）流動(dòng)的幾何尺寸：d，l，（管壁粗糙度）（3）流動(dòng)條件：u2023/7/3110第10頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月物理變量n＝7基本因次m＝3無因次數(shù)群N＝n－m＝4

無因次化處理式中：——?dú)W拉（Euler）準(zhǔn)數(shù)即該過程可用4個(gè)無因次數(shù)群表示。2023/7/3111第11頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月——相對(duì)粗糙度——管道的幾何尺寸——雷諾數(shù)根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知，流體流動(dòng)阻力與管長(zhǎng)成正比，即

或2023/7/3112第12頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月莫狄（Moody）摩擦因數(shù)圖：2023/7/3113第13頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）層流區(qū)（Re≤2000）

λ與無關(guān)，與Re為直線關(guān)系，即,即與u的一次方成正比。（2）過渡區(qū)（2000<Re<4000)將湍流時(shí)的曲線延伸查取λ值。（3）湍流區(qū)（Re≥4000以及虛線以下的區(qū)域）

2023/7/3114第14頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）完全湍流區(qū)

（虛線以上的區(qū)域）

λ與Re無關(guān)，只與有關(guān)。該區(qū)又稱為阻力平方區(qū)。一定時(shí)，經(jīng)驗(yàn)公式：（1）柏拉修斯（Blasius）式：適用光滑管Re＝5×103～105（2）考萊布魯克（Colebrook）式2023/7/3115第15頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月2.管壁粗糙度對(duì)摩擦系數(shù)的影響

光滑管：玻璃管、銅管、鉛管及塑料管等；粗糙管：鋼管、鑄鐵管等。絕對(duì)粗糙度：管道壁面凸出部分的平均高度。相對(duì)粗糙度：絕對(duì)粗糙度與管內(nèi)徑的比值。層流流動(dòng)時(shí)：流速較慢，與管壁無碰撞，阻力與

無關(guān)，只與Re有關(guān)。2023/7/3116第16頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月湍流流動(dòng)時(shí)：水力光滑管只與Re有關(guān)，與無關(guān)。完全湍流粗糙管只與有關(guān)，與Re無關(guān)。2023/7/3117第17頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月例1-7分別計(jì)算下列情況下，流體流過φ76×3mm、長(zhǎng)10m的水平鋼管的能量損失、壓頭損失及壓力損失。（1）密度為910kg/m3、粘度為72cP的油品，流速為1.1m/s；（2）20℃的水，流速為2.2

m/s。2023/7/3118第18頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4.2局部阻力

一、阻力系數(shù)法

將局部阻力表示為動(dòng)能的某一倍數(shù)。

或

ζ——局部阻力系數(shù)

J/kgJ/N=m2023/7/3119第19頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月1.突然擴(kuò)大2023/7/3120第20頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月2.突然縮小2023/7/3121第21頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月3.管進(jìn)口及出口進(jìn)口：流體自容器進(jìn)入管內(nèi)。

ζ進(jìn)口=0.5進(jìn)口阻力系數(shù)出口：流體自管子進(jìn)入容器或從管子排放到管外空間。

ζ出口=1出口阻力系數(shù)4.管件與閥門2023/7/3122第22頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月二、當(dāng)量長(zhǎng)度法將流體流過管件或閥門的局部阻力，折合成直徑相同、長(zhǎng)度為L(zhǎng)e的直管所產(chǎn)生的阻力。Le——

管件或閥門的當(dāng)量長(zhǎng)度，m。2023/7/3123第23頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月總阻力：減少流動(dòng)阻力的途徑：管路盡可能短，盡量走直線，少拐彎；盡量不安裝不必要的管件和閥門等；管徑適當(dāng)大些。2023/7/3124第24頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月例1-8如圖所示，料液由常壓高位槽流入精餾塔中。進(jìn)料處塔中的壓力為0.2at（