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BR0.05型板式换热器

流体阻力核算:冲突系数、雷诺系数、压头丢失、压力丢失的核算详解

来源:BR0.05型板式换热器    发布时间:2024-02-10 23:36:05

  两种。直管阻力是流体流经必定管径的直管时,因为流体的内冲突而产生的阻力。部分阻力是流体流经管路中的管件、阀门及截面的忽然扩展和忽然缩小等部分当地的阻力。

  式中:hf——直管阻力,J/kg;λ——冲突系数,也称冲突因数,无量纲;l——管的长度,m;d——直管的内径,m;u——流体在管内的流速,m/s。

  范宁公式中的冲突因数是确认直管阻力丢失的重要参数。范宁公式对层流与湍流均适用,仅仅两种状况下冲突系数λ不同。

  λ的值与反映流体湍动程度的Re及管内壁粗糙程度的ε巨细有关。流体在管中活动时产生的阻力是以压强改变办法反映出来的,压强改变能选用下面的公式进行核算:

  工业生产上所运用的管道,按其资料的性质和加工状况,大致可分为润滑管与粗糙管。一般把玻璃管、铜管、铅管和塑料管等列为润滑管,把钢管和铸铁管等列为粗糙管。实际上,即使是同一种原料的管子,因为运用时间的长短与腐蚀结垢的程度不同,管壁的粗糙度也会产生很大的改变

  1)肯定粗糙度肯定粗糙度是管道壁面凸出部分的均匀高度,以ε表明,管壁粗糙程度对流体活动的影响如下图所示。下表中列出了某些工业管道的肯定粗糙度数值。

  2)相对粗糙度相对粗糙度是指肯定粗糙度与管径的比值,即ε/d。管壁粗糙度对活动阻力或冲突系数的影响,主要是因为流体在管道中活动时,流体质点与管壁凸出部分相磕碰而添加了流体的能量丢失,其影响程度与管径的巨细有关,因而在冲突系数图顶用相对粗糙度ε/d,而不是肯定粗糙度ε。

  流体做层流活动时,流体层平行于管轴活动,层流层掩盖了管壁的粗糙面,一起流体的活动速度也比较缓慢,对管壁凸出部分没什么磕碰效果,所以层流时的活动阻力或冲突系数与管壁粗糙度无关,只与Re有关。

  为了核算便利,一般将冲突系数λ对Re与ε/d的联系曲线标绘在双对数坐标上,如下图,该图称为莫狄图。这样就能够便利地依据Re与ε/d值从图中查得各种状况下的λ值。

  ①层流区。当Re2000时,λ与Re为一直线联系,与相对粗糙度无关。此刻∑hf∝u,即∑hf与u的一次方成正比。

  ②过渡区。当2000re4000时,管内活动类型随外界条件影响而改变,λ也随之动摇。工程上一般按湍流处理,λ可从相应的湍流时的曲线延伸查取。

  ③湍流区。当re4000且在图中虚线以下区域时,λ与Re、ε/d都有关,当ε/d必守时,λ随Re的增大而减小,Re增大至某一数值后,λ下降缓慢;当Re必守时,λ随ε/d的添加而增大。

  ④彻底湍流区。即图中虚线以上的区域,λ与Re的数值无关,只取决于ε/d。λ-Re曲线简直成水平线,当管子的ε/d必守时,λ为定值。在这个区域内,阻力丢失与u2成正比,故又称为阻力平方区。由图可见,ε/d值越大,到达阻力平方区的Re值越低。关于湍流时的冲突系数λ,除了用莫狄图查取外,还可经过一些经历公式核算。这儿介绍适用于润滑管的柏拉修斯式:

  其适用范围为Re=5×103~105。λ、Re、ε/d之间的联系见下表。

  部分阻力是流体流经管路中的管件、阀门、流量计及截面的忽然扩展和忽然缩小处等部分区域所产生的阻力。

  当量长度法是将流体经过部分妨碍时的部分阻力核算转化为直管阻力丢失核算的办法。将流体流过的部分阻力,折组成直径相同、长度为le的直管所产生的阻力,即:

  当部分流转截面产生显着的改变时,u应该选用较小截面处的流体流速。le数值由试验测定,在湍流状况下,某些管件与阀门的当量长度也能够从下图或下表查得。

  式中,ζ称为部分阻力系数,一般由试验测定。留意,核算忽然扩展与忽然缩小部分阻力时,u为小管中的较大的速度。常见的部分阻力系数见下表。

  总阻力的表明办法除了以能量方式表明外,还能够用压头丢失Hf(1N流体的活动阻力,m)及压力降Δpf(1m3流体活动时的活动阻力,m)表明。它们之间的联系为:

  别离核算下列两种状况下,流体流过ϕ76mm×3mm、长10m的水平钢管的能量丢失、压头丢失及压力丢失。

  因而活动为层流。冲突系数可从上图“冲突系数λ与雷诺数Re、相对粗糙度ε/d的联系”上查取,也可用公式来核算:

  活动为湍流。求冲突系数需要知道相对粗糙度ε/d,查上表“工业管道的肯定粗糙度数值”,取钢管的肯定粗糙度ε为0.2mm,则:

  依据Re=1.53×105及ε/d=0.00286查上图“冲突系数λ与雷诺数Re、相对粗糙度ε/d的联系”,得λ=0.027,所以能量丢失: