高职高专化工原理陆美娟版1-8湍流摩擦系数PPT课件

(p a R H gg ) p p a hH 2 O g
h p RH g g 3.5 2 13 0 0 .0 1 43 9 6 .8 0 1 2 .7 0 m 7
g H 2 O10 9 .来自 01 01.2.3.2 液面测定
1—容器； 2—平衡器的小室； 3—U形管压差计
说明：
1. 图中小室2中所装的液体与容器里的液体（ 0）相同。
1.2.2 流体的压强及其特性
1.2.2.1 流体的压强 （1） 定义和单位
. 垂直作用于单位面积上的表面力称为流体的静压强, 简称压强。流体的压强具有点特性。工程上习惯上将压 强称之为压力。
在SI中，压强的单位是帕斯卡，以Pa表示。但习惯 上还采用其它单位，它们之间的换算关系为：
1atm=1.033 kgf/cm2 =760mmHg=10.33mH2O =1.0133 bar =1.0133×105Pa
statics )
➢ * 本节主要内容 流体的密度和压强的概念、单位及换算等；
在重力场中的静止流体内部压强的变化规律及其 工程应用。 * 本节的重点 重点掌握流体静力学基本方程式的适用条件 及工程应用实例。
1.2 流体静力学基本方程
流体静力学主要研究流体流体静止时其内部压强变 化的规律。用描述这一规律的数学表达式，称为流体静 力学基本方程式。先介绍有关概念：
（2） 压强的基准 压强有不同的计量基准：绝对压强、表压强、真
空度。
1.2.1.1 流体的压强
绝对压强 以绝对零压作起点计算的压强，
是流体的真实压强。
表压强 压强表上的读数，表示被测流体
的绝对压强比大气压强高出的数值，即: 表压强＝绝对压强－大气压强
真空度 真空表上的读数，表示被测流体的

还做随机的脉动
（3）雷诺数 Re Re du
雷诺数的因次 ：
Re
du
L
LT1 M群，在计算时，一定要注意
各个物理量的单位必须采用统一单位制
雷诺数可以判断流型
流体在圆形直管内流动时： 当Re200时 0 ， 流体的流动类型属于层流 当Re400时 0 ，流体的流动类型属于湍流
第一章 流体流动
第三节 流体动力学
四、实际流体的基本 流动现象
2024/9/27
四、实际流体的基本流动现象 1、流体的流动类型
（1）雷诺实验
1有色液体 2细管 3水箱 4玻璃管 5阀门
层流（滞流）
流 体 流 动 类 型
湍流（紊流）
（2）层流与湍流的本质区别 层流流动时：流体质点沿管轴做有规则的平行运动 湍流流动时：流体质点在沿流动方向运动的同时，
可能是滞流，也可能是湍流，
200R 0 e40时 00，
与外界条件有关—过渡流
例 1-18（用雷诺数判断流型）
2、流体在圆管内的速度分布
速度分布：流体在管内流动时截面上各点速度随 该点与管中心的距离的变化关系 （1）层流时管内的速度分布
ur
um a x1
r2 R2
um
umax 2
层流时平均速度等于管中心处最大速度的一半
流体在圆管内流动时，边界层汇合处与管入口 的距离称作进口段长度，或稳定段长度
一般滞流时通常取稳定段长度x0=(50~100)d， 湍流时稳定段长度约于(40~50)d
（3）边界层的分离
流道扩大、缩小，流道方向变化时容易 造成边界层的分离，边界层分离造成大量 漩涡，大大增加机械能消耗。
小结
• 1、雷诺实验，雷诺准数，两种流动类型 • 2、流动边界层，层流内层，边界层分离

（3）摩擦系数图
a)层流区：Re≤2000，λ与Re成直线关系，λ=64/Re b)过渡区：2000＜Re＜4000，管内流动随外界条件的影响而
出现不同的流型，一般按湍流处理
c)湍流区：Re≥4000且在图中虚线以下处时，λ值随Re数的 增大而减小
d)完全湍流区： 图中虚线以上的区域，摩擦系数基本上不 随Re的变化而变化，λ值近似为常数 根据范宁公式，若l/d一定，则阻力损失与流速的平方成 正比，称作阻力平方区
当量直径：de 4水力半径
水力半径 流道截面积 润湿周边长度
对于圆形管道，流体流经的管道截面为： d 2
4
流体润湿的周边长度为：πd
de=4×流道截面积 / 润湿周边长度= d
对于一外径为d1的内管和一内径为d2的外管构 成的环形通道
de
4
(
4
d
2 2
4
d12 )
(d1 d2 )
d2 d1
小结
• 1、湍流时摩擦系数的确定 • 2、当量直径
作业
• P.70 1-14、1-16
复习
• 1、范宁公式 • 2、层流时摩擦系数的计算
ห้องสมุดไป่ตู้一章 流体流动
二、直管内的流动
第四节
阻力（二）
管内流动阻力（二）
2020/7/14
3、湍流时的摩擦系数
求 △pf
p f
l
d
u2
2
8 u 2
实验研究建立经验关系式的方法
( e) du
dy
e
因次一致原则 ： 物理量方程式左边的因次应与右边的因次相同
p ML1T 2 d l L u LT 1
ML3
ML1T 1 L

C.G.S制
dyn
cm2 P（泊 ） cm s cm
换算如下：
1厘泊（cP）＝10－2 泊（P）＝10－3 N· s/m2＝10－3 Pa· s 运动粘度：

化工原理——流体流动
1.3.1 流体流动的基本概念
• 温度对粘度的影响：
气体的粘度比液体的粘度大约小两个数量级。
•
压力对粘度的影响一般可以忽略不计 对于不缔合混合液体：lg m xi lg i
Y Fy / m Z Fz / m
其数值也就分别等于自由落体加速度g在x、y、z轴上的分 量，则： z X Y 0
Z m g / m g
x y
化工原理——流体流动
1.1.2 流体流动中的作用力
2. 表面力——与流体微元接触的外界（器壁、或指定的 流体微元周围的其他流体）施加于该流体微元之力。
化工原理——流体流动
B
p1 p A gh1 p2 pB g (h2 R) i gR
h2
A
p1 p2
整理得：
h1
( p A ghA ) ( pB ghB ) Rg ( i )
' ' pA pB Rg ( i )
i 1 n
• 混合物的粘度
对于低压混合气体：
m
y M
i 1 n i i
n
i
1 2
y M
i 1 i
i
1 2
化工原理——流体流动
1.3.1 流体流动的基本概念 4. 粘性流体与理想流体
自然界中的流体都具有粘性，具有粘性的流体统称为粘性流体或 实际流体。完全没有粘性即μ＝0 的流体称为理想流体。 理想流体实际上不存在，但引入理想流体的概念在研究实际流体 流动时很重要。因为粘性的存在给流体流动的数学描述和处理带来很 大困难，因此对于粘度较小的流体如水和空气等，在某些情况下可首 先将其视为理想流体。但当粘性对流动起主导作用时，则实际流体不 能按理想流体处理。