管路沿程阻力计算

实验一 管路沿程阻力测定一． 实验目的1. 掌握流体流经管道时沿程阻力损失的测定方法。

2. 测定流体流经直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数λ与Re 的关系3. 测定流体流经管件时的局部阻力，并求出阻力系数ξ。

4. 学会压差计和流量计的使用。

二． 实验原理 1. 沿程阻力流体在水平均匀管道中稳定流动时，由截面1到截面2，阻阻力损失表现为压强降低：pp p h f 21-=湍流十分复杂需通过实验研究。

影响阻力损失因素：密度ρ，粘度μ，管径d ，管长l ，管壁粗糙度ε，流速u 。

变量关系式：△P=f （d ，l ，μ，ρ，u ，ε） 引入λ=φ（dR e ε,）则变为：22ud l ph f λρ=∆=上式中：λ称直管摩擦系数，滞流时，λ=64/e R ;湍流时：λ与e R 关系受管壁粗糙度影响。

由伯努利方程知沿程阻力损失由R 算出：ΔP=R （ρ指-ρ水）g2. 局部阻力当量长度法：2.2u d l l h e f ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=∑∑λ l 是管路长度，∑e l 是当量长度之和。

阻力系数法：2.2uh p ξ=ξ-局部阻力系数，无因次， u-在小截面管中流体的平均速度（m/s ）p h 可由伯努利方程由读数R 求出，流速u 的计算：u=24/dV s π（m/s ）三． 实验装置与流程1. 本实验装置及设备主要参数：被测元件：镀锌水管，管长20m ，管径（公称直径）0.0021m ，闸阀D=3/4 1) 测量仪表：U 形压差计（水银指示液）；LW-15型涡轮流量计 2) 循环水泵。

3) 循环水箱。

4) DZ15-40型自动开关。

5)数显温度表2.流程四．实验操作步骤及注意事项1.打开压差计上平衡阀，关闭各放气阀。

2.启动循环水泵。

3.排气：（1）管路排气（2）测压管排气（3）关闭平衡阀，缓慢旋转压差计上放气阀排除压差计中的气泡，排气完毕，4.读取压差计零位读数。

5.开启调节阀至最大，确定流量范围，确定试验点，测量直管部分阻力和局部阻力。

管路沿程阻力计算1.摩擦阻力：在流体流动中，由于流体与管道壁之间的摩擦力，使得流体流动速度逐渐减小，产生摩擦阻力。

根据代表性的达西-魏泽巴赫公式，可以计算流体在管道中的摩擦阻力。

ΔP=λ(L/D)(ρV^2/2)其中，ΔP为单位管长上的摩擦阻力损失，λ为摩擦系数，L为管道长度，D为管道直径，ρ为流体密度，V为流速。

2.沿程局部阻力：在管道流动中，由于管道内部存在一些特殊设计或结构，导致流体流动时发生局部阻力。

根据达西-魏泽巴赫公式，可以计算管道局部阻力。

ΔP=K(ρV^2/2)其中，ΔP为单位管长上的沿程局部阻力损失，K为局部阻力系数，ρ为流体密度，V为流速。

3.管道弯曲阻力：在管道中，当流体流过弯曲部分时，会受到弯曲的影响，产生较大的阻力。

根据经验公式，可以计算管道弯曲阻力。

ΔP=K(ρV^2/2)其中，ΔP为单位管长上的弯曲阻力损失，K为弯曲阻力系数，ρ为流体密度，V为流速。

这些阻力形式在实际管道中经常同时存在，因此需要综合考虑计算总阻力。

通常采用经验公式、实验数据或数值模拟等方法进行计算。

在实际工程中，一般可以通过试验或计算得到相应的阻力系数，并且根据阻力计算公式，结合流体参数，来计算管路沿程阻力。

在实际应用中，管路沿程阻力的计算是非常重要的，它影响到管道系统的工作效率和输送能力。

为了降低阻力损失，有效节约能源，可以采取以下措施：优化管道布局，减少管道弯曲和局部阻力；选择合适的管道材料和直径，减小摩擦阻力；采用流体增压、注入润滑剂等方法来减小摩擦阻力。

总之，管路沿程阻力的计算是管道工程中的一个重要环节，通过合理地计算和设计，可以提高管道系统的效率和安全性，降低能源消耗。

管路沿程阻力计算管路沿程阻力是指液体在管道中流动时所受到的阻碍力，它是流体力学中的一个重要概念。

管路沿程阻力的计算对于工程设计和流体输送系统的优化具有重要意义。

本文将从理论和实际应用两个方面来介绍管路沿程阻力的计算方法。

一、理论计算方法1. 管路沿程阻力的基本概念在流体力学中，管路沿程阻力指的是液体在管道中流动时所受到的阻碍力。

它是由于粘性力、摩擦力和惯性力等作用所产生的。

管路沿程阻力可以通过计算管道中液体的流速、管道的长度和管道的粗糙度来估算。

2. 管路沿程阻力的计算公式根据流体力学理论，可以使用多种公式来计算管路沿程阻力。

其中最常用的是达西公式和海伦公式。

达西公式是最早提出的计算管路沿程阻力的公式，它基于经验和试验结果。

达西公式的一般形式如下：ΔP = f × (L/D) × (ρv²/2)其中，ΔP是管路沿程的压力损失，f是摩擦系数，L是管道的长度，D是管道的直径，ρ是液体的密度，v是液体的流速。

海伦公式是在达西公式的基础上进一步发展的。

它引入了雷诺数的概念，考虑了流体的流动状态。

海伦公式的一般形式如下：ΔP = f × (L/D) × (ρv²/2) × (1 + K)其中，K是与雷诺数有关的修正系数。

3. 管路沿程阻力的影响因素管路沿程阻力的大小受多个因素的影响。

主要包括管道的直径、管道的粗糙度、液体的流速和液体的密度等。

其中，管道的直径和管道的粗糙度是影响管路沿程阻力最为重要的因素。

较小的管道直径和较大的管道粗糙度会导致管路沿程阻力增大。

二、实际应用方法在实际工程中，为了准确计算管路沿程阻力，通常需要进行试验和实测。

下面介绍两种常用的实际应用方法。

1. 管路沿程阻力试验管路沿程阻力试验是通过在实际管道系统中进行流量测试和压力测量，来确定管路沿程阻力的大小。

试验时需要测量液体的流速、管道的长度和管道的直径等参数，并记录相应的压力损失。

并联环路压力损失的最大允许差值双管同程：15%双管异程：25%附录C 当量长度表所谓水泵的选取计算其实就是估算（很多计算公式本身就是估算的），估算分的细致些考虑的内容全面些就是精确的计算。

特别补充：当设计流量在设备的额定流量附近时，上面所提到的阻力可以套用，更多的是往往都大过设备的额定流量很多。

同样，水管的水流速建议计算后，查表取阻力值。

关于水泵扬程过大问题。

设计选取的水泵扬程过大，将使得富裕的扬程换取流量的增加，流量增加才使得水泵噪音加大。

特别的，流量增加还使得水泵电机负荷加大，电流加大，发热加大，“换过无数次轴承”还是小事，有很大可能还要烧电机的。

另外“水泵出口压力只有0.22兆帕”能说明什么呢？水泵进出口压差才是问题的关键。

例如将开式系统的水泵放在100米高的顶上，出口压力如果是0.22MPa，就这个系统将水泵放在地上向100米高的顶上送，出口压力就是0.32MPa了！1、水泵扬程简易估算法暖通水泵的选择：通常选用比转数ns在130～150的离心式清水泵，水泵的流量应为冷水机组额定流量的1.1～1.2倍（单台取1.1，两台并联取1.2。

按估算可大致取每100米管长的沿程损失为5mH2O，水泵扬程（mH2O）：Hmax=△P1+△P2+0.05L(1+K)△P1为冷水机组蒸发器的水压降。

△P2为该环中并联的各占空调未端装置的水压损失最大的一台的水压降。

L为该最不利环路的管长K为最不利环路中局部阻力当量长度总和和与直管总长的比值，当最不利环路较长时K值取0.2～0.3，最不利环路较短时K值取0.4～0.62、冷冻水泵扬程实用估算方法这里所谈的是闭式空调冷水系统的阻力组成，因为这种系统是最常用的系统。

1.冷水机组阻力：由机组制造厂提供，一般为60~100kPa。

2.管路阻力：包括磨擦阻力、局部阻力，其中单位长度的磨擦阻力即比摩组取决于技术经济比较。

若取值大则管径小，初投资省，但水泵运行能耗大；若取值小则反之。

实验一管路沿程阻力测定一实验目的1. 掌握流体流经管道时沿程阻力损失的测定方法。

2. 测定流体流过直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数3. 测定流体流过管件时的局部阻力，并求出阻力系数4. 学会压差计和流量计的使用。

二实验原理流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地会引起压 强损耗。

这种损耗包括流体流经直管的沿程阻力以及流体流动方向的改变或因管 子大小、形状的改变所引起的局部阻力。

1. 沿程阻力称为直管摩擦系数，滞留时，；湍流时， 与R e 的关系受管壁粗糙度的影响, 需由实验测得。

64 R e根据伯努利方程可知，流体流过的沿程阻力损失，可直接得出所测得的液柱压 差计度数R （m ）算出：p R 指-水g2）阻力系数法h pE -局部阻力系数，无因次；u-在小截面管中流体的平均流速（m/s ）三实验装置与流程1.本实验装置及设备主要参数：被测元件：镀锌水管，管长2.0m ，管径（公称直径）0.021m ；闸阀D=3/4.1）测量仪表：U 型压差计（水银指示液）；LW — 15型涡轮流量计（精度0.5级, 量程0.4~4.0m /h,仪器编号I 的仪表常数为 599.41 （次/升），仪器编号II 的仪表常数为605.30 （次/ 升）, MM 智能流量仪）。

与Re 的关系2.局部阻力 1）当量长度法h fl e d2） 循环水泵。

3） 循环水箱。

4） DZ15-40型自动开关。

X- 2X 流体流动阻力损失实验流程图1) 水箱 6 ）放空阀 11 ）取压孔 2) 控制阀 7 ）排液阀 12 ）U 形压差计 3) 放空阀8 ）数显温度表 13 ）闸阀 4) 5) U 形压差计 平衡阀 9 ）泵10）涡轮流量计14取压孔四实验操作步骤及注意事项1. 水箱充水至80%2. 仪表调整（涡轮流量计、MM 智能流量计仪按说明书调节）3. 打开压差计上平衡阀，关闭各放气阀。

4. 启动循环水泵（首先检查泵轴是否转动，开全阀 13,全关阀2,后启动）。

2.1水系统管路阻力估算、管路及水泵选择a)确定管径一般情况下，按5℃温差来确定水流量（或按主机参数表中的额定水流量），主管道按主机最大能力的总和估算，分支管道按末端名义能力估算。

根据能力查下面《能力比摩阻速查估算表》，选定管型。

b)沿程阻力计算根据公式沿程阻力=比摩阻×管长，即H y=R×L，pa，计算时应选取最不利管路来计算：第一步：采用插值法计算具体的适用比摩阻，比如能力为7.5kW，范围属于“6＜Q≤11”能力段，K r=39.4，进行插值计算。

R=104+（7.5-6）×39.4=163.1 pa/m第二步：根据所需管长计算沿程阻力，假设管长L=28m，则H y= R×L=163.1×28=4566.8 pa=4.57 kpac)局部阻力计算作为估算，一般地，把局部阻力估算为沿程阻力的30-50%，当阀门、弯头、三通等管件较多的时候，取大值。

实际计算采用如下公式：Hj=ξ*ρv2/2，ξ---局部阻力系数，ρv2/2---动压ρv2/2动压查表插值计算，ξ局部阻力系数参考下表取值：d)水路总阻力计算及水泵选型水路总阻力包括：所有管道的沿程阻力、阀门、弯头、三通等管件的局部阻力、室外主机的换热器阻力（损失）、室内末端阻力（损失），后面两项与不同的主机型号和末端相关。

计算式为：H q=H y+H j+H z+H m+H fH z——室外主机换热器阻力，一般取7m水柱H m——室内末端阻力H f——水系统余量，一般取5m水柱；总阻力计算完成后，就可以根据总阻力选取流量满足要求的情况下能提供不小于总阻力扬程的水泵来匹配水系统。

选取水泵时要根据“流量——扬程曲线”来确定，但扬程和流量不能超出所需太大（一般不超过20%），避免导致出现水力失调和运行耗能较高。

水系统的沿程阻力和局部阻力与系统水流量和所采用的管径相关，流量、管径及所使用各种配件的多少决定总阻力，流量取决于主机能力（负荷）及送回水温差，流量确定的情况下，管径越大，总阻力越小，水泵的耗能越小，但管路初投资会增大。