管路中液体的压力损失

液体流动时的压力损失一、压力损失的基本概念1、基本概念在液压传动中，能量损失主要表现为压力损失，压力损失分为两类：沿程压力损失和局部压力损失2、沿程压力损失：油液沿等直径直管流动时所产生的压力损失，这类压力损失是由液体流动时的内、外摩擦力所引起的。

3、局部压力损失：是油液流经局部障碍（如弯管、接头、管道截面突然扩大或收缩）时，由于液流的方向和速度的突然变化，在局部形成旋涡引起油液质点间，以及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失。

二、层流、流态、雷诺数1．层流和紊流层流：液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状，且平行于管道轴线；紊流：液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动以外，还存在着剧烈的横向运动。

层流和紊流是两种不同性质的流态。

层流时，液体流速较低，质点受粘性制约，不能随意运动，粘性力起主导作用；紊流时，液体流速较高，粘性的制约作用减弱，惯性力起主导作用。

液体流动时，究竟是层流还是紊流，要用雷诺数来判定。

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，易堵塞。

三、沿程压力损失1．圆管中的流量通过整个通流截面的流量可由对上式积分求得，即圆管通流截面上的平均流速为比较上面两式可知:液体在圆管中在层流流动时，其中心处的最大流速正好等于其平均流速的两倍，即Umax＝2v。

一、液体在直管中流动时的压力损失液体在直管中流动时的压力损失是由液体流动时的摩擦引起的，称之为沿程压力损失，它主要取决于管路的长度、内径、液体的流速和粘度等。

液体的流态不同，沿程压力损失也不同。

液体在圆管中层流流动在液压传动中最为常见，因此，在设计液压系统时，常希望管道中的液流保持层流流动的状态。

1.层流时的压力损失在液压传动中，液体的流动状态多数是层流流动，在这种状态下液体流经直管的压力损失可以通过理论计算求得。

圆管中的层流(1)液体在流通截面上的速度分布规律。

如图所示，液体在直径d 的圆管中作层流运动，圆管水平放置，在管内取一段与管轴线重合的小圆柱体，设其半径为r ，长度为l 。

在这一小圆柱体上沿管轴方向的作用力有：左端压力p 1，右端压力p 2，圆柱面上的摩擦力为F f ，则其受力平衡方程式为：122()0f p p r F π--= (由式(2-6)可知：22()duFf rl rl dr πτπμ==-式中：μ为动力粘度。

因为速度增量du 与半径增量dr 符号相反，则在式中加一负号。

另外，Δp ＝p 1- p 2把Δp 、式(2-45)代入式(2-44)，则得:2du p rdr l μ-∇=对式积分得：24pr u cl μ∇=-+当r ＝R 时，u ＝0，代入(2-47)式得：24pR c l μ∇=则22()4p u R r l μ∇=-由式可知管内流速u 沿半径方向按抛物线规律分布，最大流速在轴线上，其值为：2max4pR u lμ∇=(1)管路中的流量。

图(b)所示抛物体体积，是液体单位时间内流过通流截面的体积即流量。

为计算其体积，可在半径为r 处取一层厚度为的微小圆环面积，通过此环形面积的流量为：2222()4p dq rudr rR r dr l ππμ∇==-对式积分，即可得流量q ：22442()48128RRp q dq rR r dr lR p d p l lπμππμμ∇==-∇∇==⎰⎰(2) 平均流速。

管道压力实验测量液体在管道中的压力变化管道压力实验是工程领域中常用的实验方法，用于测量液体在管道中的压力变化。

通过管道压力实验，我们可以了解液体在管道中的流动特性、压力损失以及管道的安全性能。

本文将详细介绍管道压力实验的步骤及其意义。

第一部分：实验准备在进行管道压力实验之前，需要进行一系列的准备工作。

首先，确定实验需要使用的管道类型和尺寸，并购买相应的管材。

其次，准备实验所需的流体介质，可以是水、油或者其他流体。

接下来，准备实验所需的仪器和设备，如压力计、流量计、流速计等。

最后，搭建实验平台，确保实验环境的安全和稳定。

第二部分：实验步骤1. 管道连接：将管道按照实验方案连接好，保证连接处密封可靠。

检查管道连接是否牢固，以防止泄露。

2. 测量流速：使用流速计测量液体在管道中的流速。

将流速计放置在合适位置，并确保其准确读数。

记录下流速的数值。

3. 测量压力：使用压力计测量液体在管道中的压力。

将压力计安装在管道的合适位置，并注意保持其与管道连接的密封性。

记录下压力的数值。

4. 数据记录：将测得的流速和压力数值记录在实验记录表中。

确保数据的准确性和完整性。

根据实验方案，可以选择不同时间间隔记录数据。

5. 压力变化分析：根据所测压力的数值，结合实验前后的流速数据，分析液体在管道中的压力变化情况。

可以绘制压力随时间的变化曲线，进一步了解液体在管道中的流动特性。

第三部分：实验结果分析通过管道压力实验的结果分析，可以得到以下几个方面的信息：1. 压力损失：根据压力变化的曲线，可以计算出液体在管道中的压力损失。

压力损失是指液体在管道流动过程中由于阻力产生的压力减少。

通过衡量压力损失，可以评估管道的流动效率和流畅性。

2. 流速变化：结合流速数据，可以分析液体在不同管段中的流速变化情况。

通过流速变化的分析，可以了解流体在管道中是否存在局部阻塞或流动不均匀等问题。

3. 安全性评估：通过管道压力实验的结果分析，可以评估管道的安全性能。

第2章 液压流体力学基础液体流动时的压力损失液体流动中能量损失――液体在管路中流动，为克服阻力会损耗一部分能量，这种能量损失可用液体的压力损失来表示。

液压系统中的压力损失分为两类，一类是沿程压力损失，另一类是局部压力损失。

2.4.1 沿程压力损失流体在等径直管中流动时因粘性摩擦阻力而产生的压力损失，液流在管路中流动时的沿程压力损失与液流运动状态有关。

用公式表示为22l v p d λρλ∆= λ――为沿程阻力系数。

2.4.2 局部压力损失液体流经管路的弯头、接头、阀口等处时产生的损失。

Δp ζ=ζ22v ρ，ζ为局部阻力系数。

2.4.3 管路中的总压力损失管路系统总的压力损失等于直管中的沿程压力损失Δp λ及所有局部压力损失Δp ζ的总和。

即Δp=∑Δp λ＋∑Δp ζ=∑λd l 22v ρ＋∑ζ22v ρ 结论：减小流速、缩短管路长度、减少管路截面的突然变化，提高管内壁加工质量，都可减少压力损失，其中影响压力损失的主要因素是液体的流速。

液体流经小孔及缝隙的流量2.5.1 液体流经小孔的流量小孔可分为三种：当通道长度和内径之比l /d ≤0. 5时，称为薄壁小孔；l /d ＞4时，称为细长孔；＜l /d ≤4时，称为短孔（厚壁孔）。

1．流经薄壁小孔的流量q=C q A p ∆ρ22．液体流经短孔和细长孔的流量液体流经短孔的流量可用薄壁小孔的流量公式，但流量系数C q 不同。

短孔比薄壁小孔制造容易，适合作固定节流元件用。

液体流经细长孔时，一般都是层流。

（1）流经细长孔口的流量q 与孔口前后压力差Δp 的一次方成正比，流量与流体粘度μ有关，因此流量受温度、压力差的影响较大。

另细长孔较易堵塞。

（2）流经薄壁小孔的流量与孔口前后的压力差呈非线性关系，因此流量受温度、压力差的影响较小，而且流程很短，不易堵塞，因而流量较稳定。

3．液体流经小孔时流量压力的统一公式2.5.2 液体流经间隙的流量泄漏的原因有两个:一个是间隙两端存在压力差，此时称为压差流动；二是组成间隙的两配合表面有相对运动，此时称为剪切流动。

管道内压力损失的计算一、液体在直管中流动时的压力损失液体在直管中流动时的压力损失是由液体流动时的摩擦引起的，称之为沿程压力损失，它主要取决于管路的长度、内径、液体的流速和粘度等。

液体的流态不同，沿程压力损失也不同。

液体在圆管中层流流动在液压传动中最为常见，因此，在设计液压系统时，常希望管道中的液流保持层流流动的状态。

1.层流时的压力损失在液压传动中，液体的流动状态多数是层流流动，在这种状态下液体流经直管的压力损失可以通过理论计算求得。

圆管中的层流(1)液体在流通截面上的速度分布规律。

如图所示，液体在直径d 的圆管中作层流运动，圆管水平放置，在管内取一段与管轴线重合的小圆柱体，设其半径为r ，长度为l 。

在这一小圆柱体上沿管轴方向的作用力有：左端压力p 1，右端压力p 2，圆柱面上的摩擦力为F f ，则其受力平衡方程式为：122()0f p p r F π--= (由式(2-6)可知：式中：μ因为速度增量du 与半径增量dr 符号相反，则在式中加一负号。

Δp ＝p 1- p 2Δp 、式(2-45)代入式(2-44)，则得: 对式积分得：当r ＝R 时，u ＝0，代入(2-47)式得：则 22()4p u R r l μ∇=-由式可知管内流速u 沿半径方向按抛物线规律分布，最大流速在轴线上，其值为：2max 4pR u l μ∇=(1) (1)? 管路中的流量。

图(b)所示抛物体体积，是液体单位时间内流过通流截面的体积即流量。

为计算其体积，可在半径为r 处取一层厚度为的微小圆环面积，通过此环形面积的流量为：对式积分，即可得流量q ：(2) (2)? 平均流速。

设管内平均流速为υ对比可得平均流速与最大流速的关系： υ=max2u(4)沿程压力损失。

层流状态时，液体流经直管的沿程压力损失可从式求得：232lv p d μ∇=由式可看出，层流状态时，液体流经直管的压力损失与动力粘度、管长、流速成正比，与管径平方成反比。

管径和压力损失计算压力流速管径计算公式管径和压力损失计算一、管径计算1、管径计算蒸汽、热水、压缩空气、氮气、氧气、乙炔按各别三式计算：按体积流量计算按质量流量计算按允许压降计算式中—管道内径（mm ）；—在工作状态下的体积流量（m3/h）；—在工作休眠状态下的质量流量（t/h）；—在工作状态下所的流速（m/s）；—在工作状态下的密度（kg/m3）；—摩擦阻力系数；—允许比压降（Pa/m）。

压缩空气、氮气、氧气、乙炔等气体工作状态下的体积流量可由标准状态（0℃，绝对压力0.1013MPa ）下的体积流量加权而得式中—标准状态下气体压强流量（m3/h）；—气体工作温度（℃）；—气体绝对工作双重压力（MPa ）。

二、管道压力损失计算管道中介质流动产生的总压差包括直管段的摩擦阻力压降和管道附件的局部阻力压降，以及管内介质的静压差。

管内介质的总静压差：；直管的摩擦阻力压降：；管道附件的局部阻力压降：；管内介质的静压差：。

式中Δp—管内介质的总静压差（Pa ）；Δpm—直管的摩擦阻力压降（Pa ）；Δpd—管道附件的局部阻力压降（Pa ）；Δpz—管内介质的静压差（Pa ）；∑ξ—换热器局部阻力系数之和；∑Ld—管道局部阻力当量长度之和（m ）；H1—管段始点标高（m ）；H2—管段终点标高（m ）；对液体，因其密度大，计算中应计入介质静压差。

对蒸汽或气体，其静压差可以多倍。

三、允许比压降计算对各种压力管路的计算公式为式中—单位压力降（Pa/m）；、—起点、终点压力（MPa ）；—管道直管段总长度（m ）；—管道局部阻力黄色炸药长度（m ）。

在做近似估算时，对厂区管路可取 =（0.1-0.15）；对车间的蒸汽、压缩空气、热水管路，取 =（0.3-0.5）；对车间氧气管路去 =（0.15-0.20）看见公式，写上自己知道的公式吧。

管径计算公式。

d=18.8乘以(Q/u)的开平方，其中Q=Qz（273+t）/(293*P),其中，Qz 为标准状态下的压力，P 为绝对压力。

管道压力损失计算
管道总阻力损失hw=∑hf＋∑hj，
hw—管道的总阻力损失（Pa）；
∑hf—管路中各管段的沿程阻力损失之和（Pa）；
∑hj—管路中各处局部阻力损失之和（Pa）。

hf=RL、
hf—管段的沿程损失（Pa）；
R—每米管长的沿程阻力损失，又称比摩阻（Pa／m）；
L—管段长度（m），
R
L—
d—管径（m
λ—
γ—
v—
g—
hj—
ζ—
成正比。

“流体力学”
和ξ都
有效断面上的平均流速，一般v=Q/s，其中Q是流量，S是管道的内截面积。

希望你能看懂
液体压力计算公式是什么
1mm水柱=10pa
10m=100000pa=0.1mpa
1毫米汞柱（mmHg）=133.322帕（Pa）
1工程大气压=98.0665千帕（kPa）
对静止液体，就是初中的公式
压强P=ρgh
压力F=PS
如果受力表面不规则，需要积分计算
——仅供参考
常用两种方法计算：
1.液体在柱形器具中，且放在水平面上，此时：F=G液＝m液g=ρ液gV液
2.普遍计算：
P=ρgh
F=PS=ρghS
液体：P=ρgh
其中ρ是液体密度，
F=ps
——仅供参考。