流体管内压力损失分析与计算

管道压力损失怎么计算
其实就是计算管道阻力损失之总和。

管道分为局部阻力和沿程阻力：
1
、
局部阻力是由管道附件
(
弯头，
三通，
阀等
)
形成的，它和局阻系数，动压成正比。

局阻系数可以根据附件种类，开度大小通
过查手册得出，
动压和流速的平方成正比。

2
、
沿程阻力是比摩阻乘以管道长度，
比摩阻由管道的管径，内壁粗糙度，流体流速确定
总之，管道阻力的大小与流体的平均速度、流体的粘度、管道的大小、管道的长度、流体的气液态、管道内壁的光滑度相关。

它的计算复杂、分类繁多，误
差也大。

如要弄清它，应学
“
流体力学
”
，如难以学懂它，你也可用刘光启著的
“
化
工工艺算图手册
”
查取。

管道主要损失分为沿程损失和局部损失。

Δh=ΣλL/d*
（
v²
/2g
）
+Σξv²/2
g。

其中的
λ
和
ξ
都是
系数，这个是需要在手册上查询的。

L-------
管路长度。

d-------
管道内径。

v-------
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。

压力损失主要是两个方面，一个是管道输送过程的沿程水头损失，一个是经过阀门，弯头的局部水头损失。

沿程水头损失是由管道的材质，流速，长度这些决定的，局部的一般按沿程10%考虑，具体计算可以看水力学的书。

第四节管道内的局部阻力及损失计算在实际的管路系统中，不但存在上一节所讲的在等截面直管中的沿程损失，而且也存在有各种各样的其它管件，如弯管、流道突然扩大或缩小、阀门、三通等，当流体流过这些管道的局部区域时，流速大小和方向被迫急剧地发生改变，因而出现流体质点的撞击，产生旋涡、二次流以及流动的分离及再附壁现象。

此时由于粘性的作用，流体质点间发生剧烈的摩擦和动量交换，从而阻碍着流体的运动。

这种在局部障碍物处产生的损失称为局部损失，其阻力称为局部阻力。

因此一般的管路系统中，既有沿程损失，又有局部损失。

4.4.1 局部损失的产生的原因及计算一、产生局部损失的原因产生局部损失的原因多种多样，而且十分复杂，因此很难概括全面。

这里结合几种常见的管道来说明。

（）（）图4.9 局部损失的原因对于突然扩张的管道，由于流体从小管道突然进入大管道如图 4.9 （）所示，而且由于流体惯性的作用，流体质点在突然扩张处不可能马上贴附于壁面，而是在拐角的尖点处离开了壁面，出现了一系列的旋涡。

进一步随着流体流动截面面积的不断的扩张，直到 2 截面处流体充满了整个管截面。

在拐角处由于流体微团相互之间的摩擦作用，使得一部分机械能不可逆的转换成热能，在流动过程中，不断地有微团被主流带走，同时也有微团补充到拐角区，这种流体微团的不断补充和带走，必然产生撞击、摩擦和质量交换，从而消耗一部分机械能。

另一方面，进入大管流体的流速必然重新分配，增加了流体的相对运动，并导致流体的进一步的摩擦和撞击。

局部损失就发生在旋涡开始到消失的一段距离上。

图4.9（）给出了弯曲管道的流动。

由于管道弯曲，流线会发生弯曲，流体在受到向心力的作用下，管壁外侧的压力高于内侧的压力。

在管壁的外侧，压强先增加而后减小，同时内侧的压强先减小后增加，这样流体在管内形成螺旋状的交替流动。

综上所述，碰撞和旋涡是产生局部损失的主要原因。

当然在 1-2之间也存在沿程损失，一般来说，局部损失比沿程损失要大得多。

管道系统的压力损失和流量平衡一、平衡流量指系统的压头（扬程）改变后随之改变的新流量。

它可以通过以下公式计算：G 1 = G ×（H 1/H ）0.525 公式（1）其中：G 1=系统平衡后流量（新流量） H 1=系统新的压头 G=系统原流量 H=系统原压头注：G 1，G ，H 1，H 的单位应该一致。

比如G 用m 3/h 为单位，则G 1也应该是m 3/h 。

以上公式根据流体动力学的理论衍变出来，它假设在水循环系统中，压力损失的总和与流量的指数为1.9的关系，即Z=ΔP X G 1.9, Z 就是系统流量曲线的特征系数。

这个公式适合于我们在上一个章节里讲到的高、中、低粗糙度管道。

新流量与原流量的关系通过倍率F 表述：F =G 1 / G 公式（2）这个倍率用于确定系统经过平衡后每个支路、末端的新流量。

范例（1）一个传统双管系统的平衡流量计算方式如图1所示：循环回路A有四个末端，其特征为：HA=980mm水柱（扬程）GA=550 l/h(流量)G1=160 l/h , G2=140 l/h, G3=140 l/h, G4=110 l/h循环回路B有3个末端，其特征为：HB=700mm水柱（扬程）GB=360 l/h (流量)G5=140 l/h ，G6=120 l/h，G7=100 l/h现在，如果A、B回路汇合到一起，其流量及压损特征都会产生变化。

以下我们将用3种方式进行计算。

在AB汇合后，其汇合点的压差一致。

这个压差值可以选择其中一个回路的压差值或者重新设定一个压差值。

A，按压差值大的回路A为标准计算：即Hn=HA=980mm水柱，因此只需要平衡回路B的流量。

通过公式（1）计算B回路的新流量，得出：GBn=GB×(Hn/HB) 0.525=360×(980/700) 0.525 = 429.5 l/h通过公式（2）得到倍率F=429.5/360=1.193因此，B回路每个末端新的流量就变为:G5=140×F=167 l/h，G6=120×F =143 l/h，G7=100×F=119 l/hB，按压差值小的回路B为标准计算：即Hn=HB=700mm水柱，因此只需要平衡回路A的流量，通过公式（1）计算A回路新流量，得出：GAn=GA×(Hn/HA) 0.525=550×(700/980) 0.525 = 460.9 l/h通过公式（2）得到倍率F=460.9/550=0.838因此可以计算出A回路每个末端的新流量：G1=160×F=134 l/h，G2=140 ×F =117 l/h，G3=140 ×F =117 l/h，G4=110×F=92 l/hC，按平均压差值为标准计算：即Hn =（HB+HA）/2 = 840mm水柱，因此A，B回路流量却需要进行平衡，通过公式（1）计算A，B回路新流量，得出：Gan = GA×(Hn/HA) 0.525 = 550×(840/980) 0.525 = 507.2 l/hGBn = GB×(Hn/HB) 0.525 = 360×(840/700) 0.525 = 396.2 l/h通过公式（2）得到倍率：FA=507.2/550=0.922，FB=396.2/360=1.101，因此可以计算出A和B回路每个末端的新流量：G1=160×FA=147 l/h，G2=140 ×FA =129 l/h，G3=140 ×FA =129 l/h，G4=110×FA=101 l/h，G5=140×FB=154 l/h，G6=120 ×FB =132 l/h，G7=100×FB=110 l/h结论：按大的压差计算方法保证了最远端的热效率，但在压差更小的回路内末端流量大于设计流量，因此在这个环路内可能造成过高的流速。

流程总压力损失计算公式
一、沿程压力损失。

1. 层流状态下的沿程压力损失。

- 对于圆管中的层流，沿程压力损失计算公式为：Δ p_f=(32μ vl)/(d^2)
- 其中，Δ p_f是沿程压力损失（Pa）；μ是流体的动力粘度（Pa· s）；v是流体的平均流速（m/s）；l是管道长度（m）；d是管道内径（m）。

2. 湍流状态下的沿程压力损失。

- 湍流时沿程压力损失通常采用达西 - 魏斯巴赫公式计算：Δ
p_f=λ(l)/(d)frac{ρ v^2}{2}
- 这里，λ是沿程阻力系数，它是雷诺数Re和相对粗糙度(varepsilon)/(d)的函数（varepsilon为管壁的绝对粗糙度，d为管道内径）；ρ是流体的密度
（kg/m^3）；其他参数意义同上。

二、局部压力损失。

1. 局部压力损失的通用公式。

- 局部压力损失计算公式为：Δ p_j=ζfrac{ρ v^2}{2}
- 其中，Δ p_j是局部压力损失（Pa）；ζ是局部阻力系数，其值取决于局部管件的类型（如弯头、三通、阀门等）；ρ和v分别是流体的密度（kg/m^3）和流经局部管件处的平均流速（m/s）。

三、流程总压力损失。

1. 计算公式。

- 流程总压力损失Δ p=Δ p_f+Δ p_j，即把沿程压力损失和局部压力损失相加。

在实际计算中，需要分别计算沿程压力损失（可能包含多个管段的沿程损失）和各个局部管件产生的局部压力损失，然后求和得到总压力损失。

在学习和应用这些公式时，要注意各个参数的单位统一，并且根据实际的流体流动情况（层流还是湍流、管件类型等）正确选用公式和确定相关系数的值。

第四节管道内的局部阻力及损失计算在实际的管路系统中，不但存在上一节所讲的在等截面直管中的沿程损失，而且也存在有各种各样的其它管件，如弯管、流道突然扩大或缩小、阀门、三通等，当流体流过这些管道的局部区域时，流速大小和方向被迫急剧地发生改变，因而出现流体质点的撞击，产生旋涡、二次流以及流动的分离及再附壁现象。

此时由于粘性的作用，流体质点间发生剧烈的摩擦和动量交换，从而阻碍着流体的运动。

这种在局部障碍物处产生的损失称为局部损失，其阻力称为局部阻力。

因此一般的管路系统中，既有沿程损失，又有局部损失。

4.4.1 局部损失的产生的原因及计算一、产生局部损失的原因产生局部损失的原因多种多样，而且十分复杂，因此很难概括全面。

这里结合几种常见的管道来说明。

（）（）图4.9 局部损失的原因对于突然扩张的管道，由于流体从小管道突然进入大管道如图 4.9 （）所示，而且由于流体惯性的作用，流体质点在突然扩张处不可能马上贴附于壁面，而是在拐角的尖点处离开了壁面，出现了一系列的旋涡。

进一步随着流体流动截面面积的不断的扩张，直到 2 截面处流体充满了整个管截面。

在拐角处由于流体微团相互之间的摩擦作用，使得一部分机械能不可逆的转换成热能，在流动过程中，不断地有微团被主流带走，同时也有微团补充到拐角区，这种流体微团的不断补充和带走，必然产生撞击、摩擦和质量交换，从而消耗一部分机械能。

另一方面，进入大管流体的流速必然重新分配，增加了流体的相对运动，并导致流体的进一步的摩擦和撞击。

局部损失就发生在旋涡开始到消失的一段距离上。

图4.9（）给出了弯曲管道的流动。

由于管道弯曲，流线会发生弯曲，流体在受到向心力的作用下，管壁外侧的压力高于内侧的压力。

在管壁的外侧，压强先增加而后减小，同时内侧的压强先减小后增加，这样流体在管内形成螺旋状的交替流动。

综上所述，碰撞和旋涡是产生局部损失的主要原因。

当然在 1-2之间也存在沿程损失，一般来说，局部损失比沿程损失要大得多。

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的值可在水力计算表中查得。

也可以用下式计算，hf=[λ×（L／d）×γ ×(v^2)]÷(2×g)，L—管段长度（m）；d—管径（m）；λ—沿程阻力因数；γ—介质重度（N／m2）；v—断面平均流速（m／s）；g—重力加速度（m／s2）。

管段中各处局部阻力损失hj=[ζ×γ ×(v^2)]÷(2×g)，hj—管段中各处局部阻力损失（Pa）；ζ—管段中各管件的局部阻力因数，可在管件的局部阻力因数表中查得。

（引自《简明管道工手册》．P．56—57）管道压力损失怎么计算其实就是计算管道阻力损失之总和。

管道分为局部阻力和沿程阻力：1、局部阻力是由管道附件(弯头，三通，阀等)形成的，它和局阻系数，动压成正比。

局阻系数可以根据附件种类，开度大小通过查手册得出，动压和流速的平方成正比。

2、沿程阻力是比摩阻乘以管道长度，比摩阻由管道的管径，内壁粗糙度，流体流速确定总之，管道阻力的大小与流体的平均速度、流体的粘度、管道的大小、管道的长度、流体的气液态、管道内壁的光滑度相关。

它的计算复杂、分类繁多，误差也大。

如要弄清它，应学“流体力学”，如难以学懂它，你也可用刘光启著的“化工工艺算图手册”查取。

管道主要损失分为沿程损失和局部损失。

Δh=ΣλL/d*（v²/2g）+Σξv²/2g。

其中的λ和ξ都是系数，这个是需要在手册上查询的。

L-------管路长度。

d-------管道内径。

v-------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。

管道附件压力损失计算公式管道系统是工业生产中常见的输送介质的设备，而管道附件作为管道系统的重要组成部分，对于管道系统的流体输送有着重要的影响。

在管道系统中，流体在管道中流动时，会受到管道附件的阻力作用，从而产生压力损失。

因此，了解管道附件压力损失的计算公式是非常重要的。

管道附件的种类繁多，如弯头、三通、四通、法兰、阀门等，每种管道附件都会对流体的流动产生一定的阻力，从而产生一定的压力损失。

为了准确计算管道附件的压力损失，可以采用以下公式进行计算：ΔP = Kρ(v^2/2g)。

其中，ΔP为管道附件的压力损失（Pa），K为管道附件的阻力系数，ρ为流体的密度（kg/m^3），v为流体的流速（m/s），g为重力加速度（m/s^2）。

在实际应用中，需要根据具体的管道附件类型和流体参数来确定阻力系数K的数值。

一般情况下，可以通过实验或者查阅相关资料来获取管道附件的阻力系数。

对于不同类型的管道附件，其阻力系数K的数值也会有所不同。

下面以一些常见的管道附件为例，介绍其阻力系数K的计算方法：1. 弯头，对于弯头来说，其阻力系数K的计算公式为K = f(L/D)，其中f为摩擦系数，L为弯头的曲线长度（m），D为管道的直径（m）。

根据实际情况，可以通过查表或者计算得到弯头的摩擦系数f，从而计算出弯头的阻力系数K。

2. 法兰，对于法兰来说，其阻力系数K的计算公式为K = α(1-β^2)，其中α为法兰的阻力系数，β为法兰的开口角度。

根据实际情况，可以通过实验或者查阅相关资料来获取法兰的阻力系数α和开口角度β的数值，从而计算出法兰的阻力系数K。

3. 阀门，对于阀门来说，其阻力系数K的计算比较复杂，需要考虑阀门的结构、开启程度和流体的流速等因素。

一般情况下，可以通过实验或者查阅相关资料来获取阀门的阻力系数K的数值。

通过以上介绍，可以看出管道附件的阻力系数K的计算方法是多种多样的，需要根据具体的情况来确定。

在实际应用中，可以通过实验或者查阅相关资料来获取管道附件的阻力系数K的数值，从而计算出管道附件的压力损失。

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。