圆管局部水头损失研究论文

这高考的啊??⊙_⊙ 测量管内流体流量时往往必须了解其流动状态、流速分布等。雷诺数就是表征流体流动特性的一个重要参数。 流体流动时的惯性力Fg和粘性力(内摩擦力)Fm之比称为雷诺数。用符号Re表示。Re是一个无因次量。 式中的动力粘度η用运动粘度υ来代替，因η＝ρυ，则 式中： l υ——流体的平均速度； l l——流束的定型尺寸； l ρ、η一一在工作状态；流体的运动粘度和动力粘度 l ρ——被测流体密度； 由上式可知，雷诺数Re的大小取决于三个参数，即流体的速度、流束的定型尺寸以及工作状态下的粘度。 用圆管传输流体，计算雷诺数时，定型尺寸一般取管道直径(D)，则 用方形管传输流体，管道定型尺寸取当量直径(Dd)。当量直径等于水力半径的四倍。对于任意截面形状的管道，其水力半径等于管道戳面积与周长之比．所以长和宽分别为A和B 的矩形管道，其当量直径 对于任意截面形状管道 的当量直径，都可按截面积的四倍和截面周长之比计算，因此，雷诺数的计算公式为 雷诺数小，意味着流体流动时各质点间的粘性力占主要地位，流体各质点平行于管路内壁有规则地流动，呈层流流动状态。雷诺数大，意味着惯性力占主要地位，流体呈紊流流动状态，一般管道雷诺数Re＜2000为层流状态，Re＞4000为紊流状态，Re＝2000～4000为过渡状态。在不同的流动状态下，流体的运动规律．流速的分布等都是不同的，因而管道内流体的平均流速υ与最大流速υmax的比值也是不同的。因此雷诺数的大小决定了粘性流体的流动特性。下图表示光滑管道的雷诺数ReD与速度比V/Vmax的关系。 光滑管的管道雷诺数Rep与速度比V/Vmax的关系 试验表明，外部条件几何相似时(几何相似的管子，流体流过几何相似的物体等)，若它们的雷诺数相等，则流体流动状态也是几何相似的(流体动力学相似)。这一相似规律正是流量测量节流装置标准化的基础。可见，雷诺数确切地反映了流体的流动特性是流量测量中常用的参数． 雷诺数的流量表达式为： M——被测介质的质量流量kg／h： Q——被测介质的容积流量m／h； D——管道内径mm； v——工作状态下被测介质的动力粘度Pa·S p——工作状态下被测介质的运动粘度m2/s 式中的常数值，依式中各参数的单位不同而异。当采用非式中指定的单位时，常数值应作相应的修正。 在使用雷诺数时，应注意其对应的定型尺寸。一般在给出的雷诺数Re的右下角注以角码，表明对应的定型尺寸。在节流装置的标准中，对管道直径D而言的雷诺数记作ReD，而对节流元件孔径d而言的雷诺数记作Red，两者的关系式为ReD＝βRed，式中的β为分流元件的直径比，即β＝d/D，使用时应注意。 可以参看: 2．雷诺数 实验表明真正决定液流流动状态的是用管内的平均流速v、液体的运动粘度ν、管径d三个数所组成的一个称为雷诺数Re的无量纲数，即 上临界雷诺数和下临界雷诺数 临界雷诺数： 当液流的实际流动时的雷诺数小于临界雷诺数时，液流为层流，反之液流则为紊流。常见的液流管道的临界雷诺数可由实验求得。 雷诺数的物理意义：影响液体流动的力主要有惯性力和粘性力，雷诺数就是惯性力对粘性力的无因次比值。 对于非圆截面管道来说，Re可用下式来计算 Re＝4vR/ν 式中 R为通流截面的水力半径。它等于液流的有效截面积A和它的湿周χ（通流截面上与液体接触的固体壁面的周长）之比，即 R＝A /χ 水利半径对管道通流能力影响很大，水利半径大，表明液流与管壁接触少，通流能力大；水利半径小，表明液流与管壁接触多，通流能力小 可以参看:

水流在运动过程中单位质量液体的机械能的损失称为水头损失。产生水头损失的原因有内因和外因两种，外界对水流的阻力是产生水头损失的主要外因，液体的粘滞性是产生水头损失的主要内因，也是根本原因。中文名水头损失外文名head loss应用学科理工学科适用领域理工学科、工业技术内因液体的粘滞性快速导航计算方法水头损失的分类液体在流动的过程中，在流动的方向、壁面的粗糙程度、过流断面的形状和面积均不变的均匀流段上产生的流动阻力称之为沿程阻力，或称为摩擦阻力。沿程阻力的影响造成流体流动过程中能量的损失或水头损失。沿程阻力均匀地分布在整个均匀流段上，与管段的长度成正比，一般用表示。另一类阻力是发生在流动边界有急变的流域中，能量的损失主要集中在该流域及附近流域，这种集中发生的能量损失或阻力称之为局部阻力或局部损失，由局部阻力造成的水头损失称之为局部水头损失。通常在管道的进出口、变截面管道、管道的连接处等部位，都会发生局部水头损失，一般用表示。[1]计算方法曲线1单位重量的水或其他液体在流动过程中因克服水流阻力作功而损失的机械能，具有长度因次。水头损失可分为沿程水头损失hf及局部水头损失hj两类。某流段的总水头损失hw为各分段的沿程水头损失与沿程各种局部水头损失的总和。沿程水头损失克服沿程摩擦阻力作功而损失的水头，它随着流程长度而增加。恒定均匀管流沿程水头损失的达西－魏斯巴赫公式式中g为重力加速度；d、l、v为管道直径、 流段长度、断面平均流速；λ为无因次系数,称为沿程摩阻系数。式(2)亦适用于明渠水流，式中管径d须代以明渠水力半径R（见谢才公式）的4倍。德国学者J.尼库拉德塞曾用人工砂粒粗糙的办法进行系统试验, 结果绘成以1g(100λ)及lgRe(雷诺数 ，ν为液体运动粘滞系数)为纵横坐标,以相对粗糙度r0/κs(r0为圆管半径,κs为砂粒粗糙高度)为参数的曲线图。图中ɑb线代表层流区， 。c以右为紊流区,又可分为三个流区：①光滑区(cd线), λ=f(Re)；②完全粗糙区(ef线以右的B区)属充分发展了的紊流, , ,又称阻力平方区;③过渡粗糙区(cd、ef线间的A区),λ=f(Re,κs/r0)。b、c之间为层流转变为紊流的过渡区，试验点子乱，范围狭窄，一般可作紊流对待。b点，Re≈2300；c点Re≈4000。明渠均匀流的λ值也有类似的变化规律。水头损失公式1公式2曲线2工程界习惯沿用一些经验公式和图表计算沿程水头损失。明渠流实际上多属阻力平方区，广泛采用谢才公式和曼宁公式。参数图局部水头损失仪器在流动局部地区因边界急局改变引起流动急剧调整、消耗能量而损失的水头。管渠中进水口、弯段、门槽、断面突然扩大或突然收缩，管道中设置阀门、接头或其他配件，常引起流动分离并发生旋涡。旋涡的形成与衰减及流速分布的急剧改变均会消耗液体机械能。高雷诺数下的水流试验表明，局部水头损失近似地与该局部地区的特征流速水头成正比，即：(3)局部水头损失系数ζ的大小基本上取决于流动的几何条件，如断面急剧改变前后的面积比，弯管相对曲率半径，阀门的形状和尺寸等，ζ值由实验测定。低雷诺数流动的ζ值不仅与流动几何条件而且与流动状态(Re值)有关。[2]计算公式水头损失

水流在运动过程中单位质量液体的机械能的损失称为水头损失。产生水头损失的原因有内因和外因两种，外界对水流的阻力是产生水头损失的主要外因，液体的粘滞性是产生水头损失的主要内因，也是根本原因。管道的局部水头损失与水头损失没有一定的关系，有的管道很长，局部水头损失占的比例很小，当小于5%时，为了简化计算，局部水头损失可忽略不计（或者把局部水头损失折算成管长），我们把它叫做长管。有的管道局部水头损失和沿程水头损失都占相当比例，都不能忽略，我们把它称作短管。

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水头损失是指水通过滤层的压力降，水头损失是常用来判断滤池是否需要冲洗的指标之一。当滤池运行到水头损失达一定数值时，就应停用，进行反冲洗。滤池不能运行到水头损失过大，其原因有：当水头损失很大时，过滤操作必须增加压力，这样就易于造成滤层破裂，在滤层的个别部位有裂纹的现象。此时，大部分水从裂纹处穿过，形成水流短路，破坏了薄膜过滤作用，从而影响水质。水头损失与滤层中杂质含量有关。水头损失过大，说明滤层中杂质含量太多，会造成滤料结块，反洗不易洗净等不良后果。此外，滤层设备各部分是按一定压力设计的，不能承受过高的压力。因此，无烟煤滤料厂家提醒广大朋友，在使用无烟煤滤料等滤料过滤水时，应注意水头损失，根据水头损失大小，定期冲洗或反冲洗滤料层。反冲洗完成后，检查滤料层是否滤料磨损严重，及时更换磨损严重的滤层。