流体力学-第六章课件

第六章 能量损失及管路计算本章研究本章研究的变化规律和的变化规律和的确定，讨论管路的水力计算的确定，讨论管路的水力计算6.1 沿程阻力系数沿程阻力系数一、尼古拉兹实验一、尼古拉兹实验（人工粗糙管沿程阻力实验）将同样大小颗粒的砂子粘附于管壁，进行不同砂粒尺将同样大小颗粒的砂子粘附于管壁，进行不同砂粒尺度、不同管径的系列实验。度、不同管径的系列实验。实验装置实验装置(6种种/d）的测定的测定尼古拉兹试验曲线尼古拉兹试验曲线变化的五个特征区变化的五个特征区区区层流区层流区 Re2320Re2320 区区第一过渡区第一过渡区 （层流转为紊流）（层流转为紊流）2320Re4000在在4 4000Re105范围内范围内区区水力光滑管区水力光滑管区 4000Re26.98(d/)8/7在在105Re3106范围内范围内区区第二过渡区第二过渡区 26.98(d/)8/7Re4160(d/2)0.85 =f(/d)式中式中叫当量粗糙度，查叫当量粗糙度，查P.186P.186二、莫迪图二、莫迪图(用工业管道试验得到用工业管道试验得到)6.2 6.2 局部阻力系数局部阻力系数局部阻力产生的原因局部阻力产生的原因 突然扩大突然扩大 突然缩小突然缩小 闸阀闸阀突然扩大与缩小突然扩大与缩小一、圆管突然扩大一、圆管突然扩大列列1-1,2-2面伯努利方程面伯努利方程列列1-1,2-2面沿轴向的动量方程面沿轴向的动量方程代入伯努利方程代入伯努利方程实验得实验得 p1p1G=A2 l（包达公式（包达公式)推导推导hj的另一形式的另一形式代入包达公式得代入包达公式得 或或局部阻力系数局部阻力系数二、其它类型局部阻力损失二、其它类型局部阻力损失三、局部装置的当量管长三、局部装置的当量管长把局部损失折算成长度为把局部损失折算成长度为le的沿程损失，该的沿程损失，该le称为当量管长称为当量管长令令当量管长当量管长当量管长查教材表当量管长查教材表6.3四、能量损失的叠加四、能量损失的叠加 hw=hf+hj R管路阻力系数管路阻力系数例题1：教材例例题：直径例题：直径d=0.2m的普通镀锌管长的普通镀锌管长l=2000m,用来输送用来输送=35=3510-6m2/s的重油。当流量的重油。当流量Q=0.035m3/s时，求沿时，求沿程损失程损失hf。若油的重度。若油的重度=8374N/m3,压力损失是多少？压力损失是多少？解：查解：查P.186P.186表表=0.35mm光滑管区光滑管区沿程损失沿程损失例题：一条输水管道长例题：一条输水管道长l=20m,直径直径d=50mm,当量粗糙度当量粗糙度为为=0.4mm.其中有其中有R=d的的90圆弯管、圆弯管、45折弯管和全开折弯管和全开的闸阀各一个。当流量的闸阀各一个。当流量Q=0.004m3/s时时,求管路水头损失。求管路水头损失。压力损失压力损失 解：暂按阻力平方区试算，然后验算解：暂按阻力平方区试算，然后验算求局部阻力系数求局部阻力系数，查表，查表6-26-2圆弯管圆弯管折弯管折弯管闸阀闸阀流速流速水头损失水头损失（验算略）（验算略）例例2：测定一：测定一90弯头的局部阻力系数，在弯头的局部阻力系数，在A、B两断面接测两断面接测压管，已知管路直径压管，已知管路直径d=50mm，AB段管长段管长l=10m,水的流量水的流量Q=2.74l/s，沿程阻力系数，沿程阻力系数=0.03，测压管水头差，测压管水头差h=0.629m，求弯头的，求弯头的值。值。解：列解：列A,B面伯努利方程面伯努利方程例题例题3：在突然扩大装置上装测压管，测得水流量：在突然扩大装置上装测压管，测得水流量Q=0.0327m3/s 时，两管水柱高差时，两管水柱高差h=1cm，已知，已知d1=24cm，d2=48cm，求该装置局部阻力系数，求该装置局部阻力系数。解：列解：列1-1,2-2断面能量方程断面能量方程作业题作业题P.226P.228 6-2，6-8，6-13，6-17，6-196.3 6.3 管路计算管路计算本节解决管路工程中本节解决管路工程中Q、l、hw、d 的计算的计算 水力计算方法水力计算方法 (1)长管法长管法 hw=hf (近似计算近似计算)(2)短管法短管法 hw=hf+hj (精确计算精确计算)一、简单管路一、简单管路列列1-1,2-2断面能量方程断面能量方程H 用以提供流速并克服管路用以提供流速并克服管路阻力，称为作用水头阻力，称为作用水头解决三类问题：解决三类问题：(1)已知已知l,d 和和Q，计算，计算hw或或H(2)已知已知l,d 和和H，计算，计算Q(3)已知已知H 和和Q，设计，设计l 或或d按长管计算时按长管计算时 R管路阻力系数管路阻力系数例题：二、串联管路二、串联管路串联特点：串联特点：Q=Q1=Q2=Qn hw=hw1+hw2+hwn =R1Q2+R2Q2+RnQ2 =(R1+R2+Rn)Q2 =RQ2例题三、并联管路三、并联管路并联特点并联特点:(1)Q=Q1+Q2+Qn(2)hw=hw1=hw2=hwn R1Q12=R2Q2 2=RnQn2(并联管路各支管单位重量流体的能量损失相同并联管路各支管单位重量流体的能量损失相同)思考:各支管总的机械能损失是否相同？代入式代入式(1)得得并联等效管阻力系数并联等效管阻力系数例题例题