《化工原理》课程教学资源（知识点讲解）1.7流动阻力的计算

流体在管内的流动阻力总的能量损失：直管阻力和局部阻力直管阻力（沿程阻力）：流体流经直管时，所产生的阻力（局部阻力（形体阻力）：流体流经管件、阀门及进出口时由于受到局部障碍所产生的阻力。这部分能量损耗是由于固体表面形状的突变而造成边界层分离所引起的。顾丽莉

流体在管内的流动阻力 总的能量损失：直管阻力和局部阻力 直管阻力（沿程阻力）：流体流经直管时，所产生的阻力 局部阻力（形体阻力）：流体流经管件、阀门及进出口时， 由于受到局部障碍所产生的阻力。这部分能量损耗是由于 固体表面形状的突变而造成边界层分离所引起的。 顾丽莉

流体在直管中的流动阻力圆形直管阻力损失的计算通式ApP-P2h.=水平管：Z,=Z2P0upPnzig+22822pO倾斜管：Z,+Z2.82无论管路是否倾斜，流动阻力损失均表现为势能的减少，只是对于水1rTdr平管路，阻力损失恰好等于两截面的静压能之差。u,=uu对图中流体微元圆柱体进行水平方向受2d力分析，并将阻力损失表示为动能的倍数，推得阻力计算通式：81=yRed摩擦系数

流体在直管中的流动阻力 τ p1 p2 l r R dr 1 2 u τ p1 p2 l r R dr 1 2 u 2 2 1 1 2 2 1 2 2 2 f p u p u z g z g h         水平管：z1 =z2 1 2 f p p p h       圆形直管阻力损失的计算通式 1 2 f 1 2 p p h z g z g                   u1 =u2 =u 倾斜管：z1 ≠z2 无论管路是否倾斜，流动阻力损失 均表现为势能的减少，只是对于水 平管路，阻力损失恰好等于两截面 的静压能之差。 对图中流体微元圆柱体进行水平方向受 力分析，并将阻力损失表示为动能的倍 数，推得阻力计算通式：         d u d l hf     Re, 2 2 摩擦系数

阻力损失注：※直管阻力损失与固体表面间的摩擦损失有区别。固体摩擦仅发生在接触的外表面，而直管阻力损失发生在流体内部，紧贴管壁的流体层与管壁之间并没有相对运动。※阻力损失表现为流体势能的降低

阻力损失 注： ※直管阻力损失与固体表面间的摩擦损失有区别。 固体摩擦仅发生在接触的外表面，而直管阻力 损失发生在流体内部，紧贴管壁的流体层与管 壁之间并没有相对运动。 ※阻力损失表现为流体势能的降低

层流时直管阻力损失哈根-泊逻叶(Hagen-Poiseuille)方程式Ap = ph, = 32 lu压力损失Ap与流速的一次方成正比d?对照通式，层流时的摩擦阻力损失可写成：7①物性因素P，P64-②设备因素d，I，2Re③操作因素u层流流动时摩擦系数64 μ64a =y(Re)2Redup顾丽莉

层流时直管阻力损失 对照通式，层流时的摩擦阻力损失可写成： 2 32 d lu p hf      哈根-泊谡叶(Hagen-Poiseuille)方程式 压力损失Δp与流速的一次方成正比 64 64 du Re            层流流动时摩擦系数  Re 顾丽莉

瑞流时直管阻力损失管壁粗糙度（绝对粗糙度和相对粗糙度）p32Tab.1-1光滑管：玻璃管、铜管、铅管及塑料管粗糙管：钢管和铸铁管实际上，光滑管往往经过使用，会变成粗糙管。流体流过粗糙管壁的情况层流时，管内全部为层流，入与ε/d无关瑞流时，层流内层厚度8，8ε，水力光滑管，入与Re有关，与ε/d无关8&，入与Re、/d都有关8<ε，完全端流粗糙管，入与Re无关，与&/d有关同一根管子，可以既是光滑管，又是粗糙管顾丽莉

湍流时直管阻力损失 实际上，光滑管往往经过使用，会变成粗糙管。 管壁粗糙度 （绝对粗糙度 和 相对粗糙度） p32Tab.1-1 光滑管：玻璃管、铜管、铅管及塑料管 粗糙管：钢管和铸铁管 流体流过粗糙管壁的情况 顾丽莉