常用管件和阀件底局部阻力系数ζ值
常用管件和阀件底局部阻力系数ζ值
45，90，3045607590105120
局部阻力系数
阻力分为多种阻力，其中空气阻力Fw它的计算公式是：Fw=1/16·A·Cw·v2(kg)，v为行车速度，单位：m／s；A为汽车横截面面积，单位：m2：Cw为风阻系数。 局部阻力系数(coefficient of local resistance) 与流体方向和速度变化有关的系数 具体指:流体流经设备及管道附件所产生的局部阻力与相应动压的比值，其值为无量纲数。 功能:用于计算流体受局部阻力作用时的能量损失。 公式:动压= 局部阻力系数*ρ*V*V*1/2 其中λ为摩擦系数，量纲为一;1为管长;d为管径;ρ为流体密度;u为流速。 本式表明流体流动阻力△pf与流动管道长度呈正比;与管道直径呈反比，与流体动能pu2/2呈正比。 其中le为当量长度，即将局部阻力折合成相当长度的直管来计算;ζ成为局部阻力系数。le和ζ都是由实验来确定的。 空气阻力跟速度成平方正比关系，也就是说：速度增加1倍，汽车受到的阻力就会增加3倍。因此高速行驶汽车对空气阻力的影响非常明显，车速高，发动机就要将相当一部分的动力，或者说燃油能量用于克服空气阻力。换句话讲，空气阻力小不仅可以节约燃油，在发动机功率相同的条件下，还能达到更高的车速。 风阻是车辆行驶时来自空气的阻力，一般空气阻力有三种形式： 第一是气流撞击车辆正面所产生的阻力，就像拿一块木板
顶风而行，所受到的阻力几乎都是气流撞击所产生的阻力。 ◆第二是摩擦阻力，空气与划过车身一样会产生摩擦力，然 而以一般车辆能行驶的最快速度来说，摩擦阻力小到几乎可以忽略。 ◆第三则是外型阻力(下图可说明何谓外型阻力)，一般来说， 车辆高速行驶时，外型阻力是最主要的空气阻力来源
水管系统各部件局部阻力系数
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就是估算(很多计算公式本身就就是估算的),估算分的细致些考虑的内容全面些就就是精确的计算。 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,更多的就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”还就是小事,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？水泵进出口压差才就是问题的关键。例如将开式系统的
水泵放在100米高的顶上,出口压力如果就是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与与与直管总长的比值,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、6 2、冷冻水泵扬程实用估算方法这里所谈的就是闭式空调冷水系统的阻力组成,因为这种系统就是最常用的系统。 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。目前设计中冷水管路的比摩组宜控制在150~200Pa/m范围内,管径较大时,取值可小些。 3、空调未端装置阻力:末端装置的类型有风机盘管机组,组合式空调器等。它们的阻力就是根据设计提出的空气进、出空调盘管的参数、冷量、水温差等由制造厂经过盘管配置计算后提供的,许多额定工况值在产品样本上能查到。此项阻力一般在20~50kPa范围内。 4、调节阀的阻力:空调房间总就是要求控制室温的,通过在空调末端装置的水路上设置电动二通调节阀就是实现室温控制的一种手段。二通阀的规格由阀门全开时的流通能力与允许压力降来选择的。如果此允许压力降取值大,则阀门的控制性能好;若取值小,则控制性能差。阀门全开时的压力降占该支路总压力降的百分数被称为阀权度。水系统设计时要求阀权度S>0、3,于就是,二通调节阀的允许压力降一般不小于40kPa。 根据以上所述,可以粗略估计出一幢约100m高的高层建筑空调水系统的压力损失,也即循环水泵所需的扬程: 1、冷水机组阻力:取80kPa(8m水柱); 管路阻力:取冷冻机房内的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力为50kPa;取输配侧管路长度300m与比摩阻200Pa/m,则磨擦阻力为300*200=60000Pa=60kPa;如考虑输配侧的局部阻力为磨擦阻力的50%,则局部阻力为60kPa*0、5=30kPa;系统管路的总阻力为50kPa+60kPa+30kPa=140kPa(14m水柱); 3、空调末端装置阻力:组合式空调器的阻力一般比风机盘管阻力大,故取前者的阻力为45kPa( 4、5水柱); 4、二通调节阀的阻力:取40kPa(0、4水柱)。 5、于就是,水系统的各部分阻力之与为:80kPa+140kPa+45kPa+40kPa=305kPa(30、5m水柱) 6、水泵扬程:取10%的安全系数,则扬程H=30、5m*1、1=33、55m。 根据以上估算结果,可以基本掌握类同规模建筑物的空调水系统的压力损失值范围,尤其应防止因未经过计算,过于保守,而将系统压力损失估计过大,水泵扬程选得过大,导致能量浪费。 (1)冷、热水管路系统 闭式水系统 Hp=hf+hd+hm (10-13) 式中hf、hd——水系统总的沿程阻力与局部阻力损失,Pa hm——设备阻力损失,Pa hd/ hf值,小型住宅建筑在1~1、5之间大型高层建筑在0、5~1之间远距离输送管道(集中供冷)在0、2~0、6之间。设备阻力损失见表10-5。
(完整版)管道内的局部阻力及损失计算
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。 在测量局部损失的实验中，实际上也包括了沿程损失。 二、局部损失的计算 如前所述，单位重量流体的局部能量损失以表示
阀门局部阻力系数的测定指导书
阀门局部阻力系数的测定 一、 实验目的 （1）掌握管道沿程阻力系数和局部阻力系数的测定方法。 （2）了解阻力系数在不同流态，不同雷诺数下的变化情况。 （3）测定阀门不同开启度时（全开、约30°、约45°三种）的阻力系数。 （4）掌握三点法、四点法量测局部阻力系数的技能。 二、实验仪器 图1实验仪器简图 1． 水箱2.供水管3. 水泵开关4. 进水阀门5．细管沿程阻力测试段6.突扩7.粗管沿程阻力测试段8. 突缩9.测压管10.实验阀门 11．出水调节阀门 12．计量箱 13．量筒14．回水管15.实验桌 三、阀门阻力实验原理 图2 阀门的局部水头损失测压管段 对1、4两断面列能量方程式，可求得阀门的局部水头损失及2（L 1+ L 2）长 度上的沿程水头损失，以h w1表之，则 14 11h p p h w ?=-= γ 对2、3两断面列能量方程式，可求得阀门的局部水头损失及（L 1+ L 2）长 度上的沿程水头损失，以h w2表之，则
23 22h p p h w ?=-= γ ∴阀门的局部水头损失h 1应为： 1212h h h ?-?= 亦即 122 22h h g v ?-?=ζ ∴阀门的局部水头损失系数为： 2122) 2(v g h h ?-?=ζ 式中v 为管道的平均流速 四、实验步骤及要求 （1）本实验共进行三组实验：阀门全开、开启30°、开启45°，每组实验做三个实验点。 （2）开启进水阀门，使压差达到测压计可量测的最大高度。 （3）测读压差，同时用体积法量测流量 （4）每组三个实验点的压差植不要太接近 （5）绘制d=f （ζ）曲线。 （五）问题讨论： （1）同一开启度，不同流量下，ζ值应为定值抑或变值，何故？ （2）不同开启度时，如把流量调至相等，ζ值是否相等？ （六）绘图：
局部阻力损失实验报告
局部阻力损失实验 前言： 工农业生产的迅速发展, 使石油管路、给排水管路、机械液压管路等, 得到了越来越广泛的应用。为了使管路的设计比较合理, 能满足生产实际的要求, 管路设计参数的确定显得更为重要。管路在工作过程中存在沿程损失和局部阻力损失，合理确定阻力系数是使设计达到实际应用要求的关键。但是由于扩张、收缩段的流动十分复杂，根据伯努利方程和动量方程推导出的理论值往往与具体的管道情况有所偏差，一般需要实验测定的局部水头损失进行修正或者得出经验公式用于工业设计。 在管路中, 经常会出现弯头, 阀门, 管道截面突然扩大, 管道截面突然缩小等流动有急剧变化的管段, 由于这些管段的存在, 会使水流的边界发生急剧变化, 水流中各点的流速, 压强都要改变, 有时会引起回流, 旋涡等, 从而造成水流机械能的损失。例如，流体从小直径的管道流往大直径的管道, 由于流体有惯性, 它不可能按照管道的形状突然扩大, 而是离开小直径的管道后逐渐地扩大。因此便在管壁拐角与主流束之间形成漩涡, 漩涡靠主流束带动着旋转, 主流束把能量传递给漩涡、漩涡又把得到的能量消耗在旋转中( 变成热而消散) 。此外, 由于管道截面忽然变化所产生的流体冲击、碰撞等都会带来流体机械能的损失。 摘要： 本实验利用三点法测量扩张段的局部阻力系数，用四点法量测量收缩段的局部阻力系数，然后与圆管突扩局部阻力系数的包达公式和突缩局部阻力系数的经验公式中的经验值进行对比分析，从而掌握用理论分析法和经验法建立函数式的技能。进而加深对局部阻力损失的理解。 三、实验原理 写出局部阻力前后两断面的能量方程，根据推导条件，扣除沿程水头损失可得： 1．突然扩大 采用三点法计算，下式中12 f h -由 23 f h -按流长比例换算得出。 实测 2 2 1 12 21212[()][()]22je f p p h Z Z h g g αυαυγ γ -=+ + -+ + + 理论 212 (1)e A A ζ'=- 2．突然缩小 采用四点法计算，下式中B 点为突缩点，4f B h -由 34 f h -换算得出， 5 fB h -由 56 f h -换算 得出。 实测 2 2 5 54 44455[()][()]22js f B fB p p h Z h Z h g g αυαυγ γ --=+ + --+ + +
谈通风管道局部阻力计算方法
谈通风管道局部阻力计算方法 胡宝林 在通风除尘与气力输送系统中，管道的局部阻力主要在弯头、变径管、三通、阀门等管件和重杂物分离器、供料器、卸料器、除尘器等设备上产生。由于管件形状和设备结构的不确定性以及局部阻力的复杂性，目前许多局部阻力系数还不能用 公式进行计算，只能通过大量的实验测试阻力再推算阻力系数，并制成表格供设计 者查询。例如在棉花加工生产线上，常规的漏斗形重杂物分离器压损为300R左右, 离心式籽棉卸料器压损为400匕左右，这些都是实测数据，由于规格结构不同差异也会很大，所以仅供参考。只有一些常见的形状或结构比较确定的管件及设备可通过公式计算阻力系数，例如弯头、旋风除尘器等。局部阻力是管道阻力的重要组成部分，一个R=4D 90°弯头的阻力相当于2.5?6.5m的直管沿程阻力。由于涉及到局部阻力的管件种类繁多，不便一一列举，因此，本文以弯头等常用管件为例重点讨论在纯空气下和带料运行时的局部阻力系数的变化及局部阻力计算方法。 一、纯空气输送时局部阻力和系数 1、局部阻力 当固体边界的形状、大小或者两者之一沿流程急剧变化，流体的流动速度分布就会发生变化，阻力大大增加，形成输送能量的损失，这种阻力称为局部阻力。在产生局部损失的地方，由于主流与边界分离和漩涡的存在，质点间的摩擦和撞击加剧，因而产生的输送能量损失比同样长的直管道要大得多，局部阻力与物料的密度 及速度的平方成正比，局部阻力计算公式： :：.2 式中：出一局部阻力，F a； ?—局部阻力系数，实验取得或公式计算; H d —动压，巳； ‘一空气密度,1.205kg/m3(20°C)；-—空气流速，m/s 2、阻力系数
风管计算局部阻力系数
知识就绘力量 风管计算局部阻力系数 1.3.2局部組力廉散 竇杵彳进凤口的AM1力嬴故 A 1安装庄堵上的风曾 吗风管为短形时?门対臓逮芳H直住◎ 出这种管件的入口外装有网幡时.应进行修疋「边醴较弾时.BP S/D?h05时fo = I十氐边壁较阜时.即J/P>0.05时* 式中A—管件的局部阻力累裁*见上樂——福的 局诽阻力慕数.见管杵G-乩^-2不安在惓埴上的 權足甑妁則叭口 4 -.. 丄 ■ 02B聞4已fid100140IBD U. 026 1.00.96IKM0亠肺w0.69 4.590.30 o. os 1.0c,as IL帥0,?5 C.fl7乩站0.53仇的fe * 0,1& 1.0
577 知识就姥力量 当断简①处有期格时，按式＜8.3-2）进行修正。 /?3安装在端堪上的锥形渐缩剤叭口 当断面①处有网格时，应按式（8.3 2）修正。 *4罩形进风门 若斷面①处有剧祜时.应按式＜8＜3-2）进行修正。 4-5带或不带凸边的渐缩型罩子。 矶?） 0 20 40 w ?0 ]00 120 1W 1W 180 L0 O.ll 0N6 0.W 044 0.18 0.27 - O.A3 <1. W 20 40 8C- 100 120 uo 160 l?J : 1.0 0.L9 0.13 0U6 0<2l 0.27 0.33 0.33 0.52 : 对于矩形罩子，&系招大角。 管件B 岀风口的局部81力系数 B-1直管出风口 瓷o = 1?0 当岀口断面处有网格时，应按式（8.3?2） 进行修正? B-2健形出风口.園风管 1 D C 10 20 M 40 60 100 13 180 O.OZL o.so 0.U 仇45 C.43 0.41 0.40 0.42 0.45 O.M 0.05 0.W 0.45 0.1( 0.W 0.33 0.30 0>35 0.42 O.ati 0.OT5 OeSO 0.42 0.36 O.2C 0.28 0.23 0.30 0.40 0.50 0.10 0.50 0.W 0.S2 0.2S 几22 0.18 0.27 C.M 0.50 0.1$ 0.60 0.37 0.Z7 9.20 ).16 0.15 0.25 0-37 0.50 ? 0?3 0.50 0.27 0.18 _ !>.13 3.11 0.12 0.23 0.36 C.50 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0?b 0.7 0.8 ?.9 ■ 0 2?$ 1.8 i?5 1.1 1.3 1.2 l.Z 1.1 l.l 15 1.3 o.$o o.a 0.41 0.30 0.29 0.2S 0-25
水管系统各部件局部阻力系数
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0.4～0.6 2、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。目前设计中冷水管路的比摩组宜控制在150~200Pa/m 范围内，管径较大时，取值可小些。 3.空调未端装置阻力：末端装置的类型有风机盘管机组，组合式空调器等。它们的阻力是根据设计提出的空气进、出空调盘管的参数、冷量、水温差等由制造厂经过盘管配置计算后提供的，许多额定工况值在产品样本上能查到。此项阻力一般在20~50kPa范围内。 4.调节阀的阻力：空调房间总是要求控制室温的，通过在空调末端装置的水路上设置电动二通调节阀是实现室温控制的一种手段。二通阀的规格由阀门全开时的流通能力与允许压力降来选择的。如果此允许压力降取值大，则阀门的控制性能好；若取值小，则控制性能差。阀门全开时的压力降占该支路总压力降的百分数被称为阀权度。水系统设计时要求阀权度S>0.3，于是，二通调节阀的允许压力降一般不小于40kPa。 根据以上所述，可以粗略估计出一幢约100m高的高层建筑空调水系统的压力损失，也即循环水泵所需的扬程： 1.冷水机组阻力：取80kPa（8m水柱）； 管路阻力：取冷冻机房内的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力为50kPa；取输配侧管路长度300m与比摩阻200Pa/m，则磨擦阻力为300*200=60000Pa=60kPa；如考虑输配侧的局部阻力为磨擦阻力的50%，则局部阻力为60kPa*0.5=30kPa；系统管路的总阻力为50kPa+60kPa+30kPa=140kPa（14m水柱）； 3.空调末端装置阻力：组合式空调器的阻力一般比风机盘管阻力大，故取前者的阻力为45kPa（ 4.5水柱）； 4.二通调节阀的阻力：取40kPa（0.4水柱）。
实验三局部阻力系数的测定
实验三局部水头损失量测实验 一、实验目的 1．观察突扩管旋涡区测管水头线，以及其它各种边界突变情况下的测管水头变化情况，加深对局部水头损失的感性认识。 2．掌握测定管道局部水头损失系数的方法，并将突扩管的实测值与理论值比较，将突缩管的实测值与经验值比较。 3．学习用测压管测量压强和用体积法测流量的实验技能。 二、实验原理 有压管道恒定流遇到管道边界的局部突变→ 流动分离形成剪切层→ 剪切层流动不稳定，引起流动结构的重新调整，并产生旋涡→ 平均流动能量转化成脉动能量，造成不可逆的能量耗散（图1）。与沿程因摩擦造成的分布损失不同，这部分损失可以看成是集中损失在管道边界的突变处，每单位重量流体承担的这部分能量损失称为局部水头损失。 图1 流道的局部突变示意图 根据能量方程，局部水头损失 ， 这里我们认为因边界突变造成的能量损失全部产生在1-1，2-2两断面之间，不 ..
.. 再考虑沿程损失。 上游断面1-1应取在由于边界的突变，水流结构开始发生变化的渐变流段中，下游2-2断面则取在水流结构调整刚好结束，重新形成渐变流段的地方。总之，两断面应尽可能接近，又要保证局部水头损失全部产生在两断面之间。经过测量两断面的测管水头差和流经管道的流量，进而推算两断面的速度水头差，就可测得局部水头损失。 局部水头损失系数是局部水头损失折合成速度水头的比例系数，即 当上下游断面平均流速不同时，应明确它对应的是哪个速度水头？例如，对于突扩圆管就有 和 之分。 其它情况的局部损失系数在查表或使用经验公式确定时也应该注意这一点。通常情况下对应下游的速度水头。 局部水头损失系数随流动的雷诺数而变，即 (Re)f ζ=。 但当雷诺数大到一定程度后， 值成为常数。在工程中使用的表格 或经验公式中列出的 就是指这个围的数值。局部水头损失的机理复杂，除了突扩圆管的情况以外，一般难于用解析方法确定，而要通过实测来得到各种边界突变情况下的局部水头损失系数。 对于突扩圆管的情况，局部水头损失系数有理论结果，推导如下：流动经过突扩圆管的局部水头损失 ， 取1-1，2-2两断面如图2， 这里要特别注意1-1断面取为突扩开始的断面，2-2断面则取在水流结构调整刚好结束，重新形成渐变流段的地方。两断面面积都为，而 和 则分别为细管和粗管中的平均流速。 根据动量方程可知 112222022011()()()p z A p z A Q v v γγραα+-+=-
局部阻力计算
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。在测量局部损失的实验中，实际上也包括了沿程损失。 二、局部损失的计算 如前所述，单位重量流体的局部能量损失以表示 式中，—局部损失（阻力）系数，是一个无量纲的系数，它的大小与局部障碍物的结构形式有关，由实验确定。 —管中的平均速度（通常指局部损失之后的速度）。 局部压强损失为 式中，—流经局部障碍物前后的压强差（或总压差）。 1.突然扩张管道的局部损失计算 由于产生局部损失的情况多种多样以及其流动情况的复杂性，所以对于大多数情况局部损失只能通过实验来确定。只有极少数情况下的局部损失可以进行理论计算。
(完整版)管道内的局部阻力及损失计算
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 、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 在测量局部损失的实验中， 实际上也包括了沿程损失。 二、局部损失的计算 如前所述，单位重量流体的局部能量损失以 表示
管件局部阻力系数测定
实验七 管件局部阻力系数测定 （一）实验目的与要求： 掌握管道弯管处管件局部阻力系数测定。 （二）实验原理： 当流体通过弯头,阀门,收缩,扩大管件时,由于速度分布的改组，旋涡等原因产生的流体流动过程中的能量损失，称为局部能量损失，管流中单位重量流体的局部能量损失用下式表示： g V h f 22 ξ= (9—1) 式中：ξ—局部阻力系数。 局部阻力系数只是局部形状，几何尺寸及管道雷诺数的函数。 （三）实验装置： 如图9—1所示，水流由高位水箱1流经涡轮流量计2，然后进入角度为ο 90的直弯管11，再经出水调节阀门流入地下水池，流量大小由出水调节阀门控制，涡轮流量计测得流量大小，弯管Ⅰ，Ⅱ两端的局部损失f h 则由差压变送器测得。 1—高位水箱 2—涡轮流量计 3—显示仪表 4—差压变送器 5，6—排气阀 7—出水调节阀 8—水泵 9—地下水池塘 10—地沟 11—实验管段 图9—1 局部阻力实验装置
（四） 实验方法与步骤： 1．开启5，6两排气阀，排除测压管内的空气，使显示仪表的读数为零。 2．将阀门7开至最大，使管中尽可能通过最大流量，等到水流平稳后记录差压仪表读数1U 及涡轮流量 计读数f ，由1U 值可求出压差)(501a KP U P =?，f 值可以求出流量)/(S L f Q ξ = ，ξ称为仪表常数。 3.逐次关小出水阀门7，当管内通过不同流量时，分别记录差压计读数1U 和流量计读数f ，共进行十次。 4.测量水温，并通过查表计算求得液体粘度。 (五)实验注意事项： 1.每次调整流量的幅度应使十次的实验点能较均匀地分布。 2.每次调节阀门改变流量后，为使水流稳定，须待2-3分钟再读数据。 (六)实验数据记录： 实验段直径=d CM 水温=T C ο (七)实验结果处理： 1． 据测量数据计算Q 、ν、和e R ，并把计算结果列成表。 2． 求得的ξ和e R ，绘制纵坐标为ξ，横坐标为e R 的)(e R f =ξ曲线。 (八)思考题: 1. 比较局部阻力系数的实测值与理论值，计算相对误差。 2. 分析误差产生的原因。
局部阻力计算
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。在测量局部损失的实验中，实际上也包括了沿程损失。 二、局部损失的计算 如前所述，单位重量流体的局部能量损失以表示 式中，—局部损失（阻力）系数，是一个无量纲的系数，它的大小与局部障碍物的结构形式有关，由 实验确定。 —管中的平均速度（通常指局部损失之后的速度）。 局部压强损失为 式中， —流经局部障碍物前后的压强差（或总压差）。 1.突然扩张管道的局部损失计算 由于产生局部损失的情况多种多样以及其流动情况的复杂性，所以对于大多数情况局部损失只能通过实验来确定。只有极少数情况下的局部损失可以进行理论计算。
水管系统各部件局部阻力系数
渐缩变经管（对应小断面流速） 0.1 渐扩变经管（对应小断面流速） 0.3 无网滤水阀（对应阀进口流速） 3.0 合流三通--旁支 图一 (2— 3) 1.5 合流三通--直通 图二(1 — 3) 0.5 分流三通--旁支 图三(1 — 2) 1.5 分流三通--直流 图四(1 — 3) 0.1 合流三通 图五（1,3— 2） 3.0 分流三通 图六(2--1,3) 1.5 合流三通 图七(2— 3) 0.5 分流三通 图八（3— 2） 0.3 直流四通 图九 2.0 分合流四通 图十 3.0 4 图10 配件名称 水管系统各部件局部阻力系数 局部阻力系数值 配件名称 局部阻力系数值 公称直径DN （mm ） 15 20 25 32 40 >50 45度弯头 1.0 1.0 0.8 0.8 0.5 0.5 90度弯头 2.0 2.0 1.5 1.5 1.0 1.0 90度煨弯及乙字弯 1.5 1.5 1.0 1.0 0.5 0.5 截止阀 16.0 10.0 9.0 9.0 8.0 7.0 闸阀 1.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 斜杆式截止阀 3.0 3.0 3.0 2.5 2.5 2.0 旋塞 4.0 2.0 2.0 2.0 -- -- 升降式截止阀 16.0 10.0 9.0 9.0 8.0 7.0 旋起式截止阀 5.1 4.5 4.1 4.1 3.9 3.4 方型补偿器 2.0 集气罐 1.5 除污气 10.0( 3-7) 过滤器 2. 2 公称直径DN （mm ） 40 50 70 100 150 200 300 500 750 有滤网底阀 12.0 10.0 8.5 7.0 6.0 5.2 3.7 2.5 1.6 双管同程：15% 双管异程：25% 2 2 2 3 3 1 1 1 图7 图8 图5 2 图6 2 图1 2 II 3 2
摩擦阻力系数及局部阻力系数.
实验四 摩擦阻力系数及局部阻力系数 4.1风筒摩擦阻力系数 4.1.1目的 初步掌握摩擦阻力系数α值的实测方法，并加深对影响摩擦阻力诸因素的理解。 4.1.2使用仪器 皮托管、倾斜压差计、胶皮管、风筒、扇风机、钢卷尺、皮尺、温度计、湿度计、气压计。 4.1.3原理 已知摩擦阻力的计算为 2 3Q S PL h α = （8） 其中：P 、L 、S 都可量出，所以只要实测出压差h 及平均风量Q ，按式（8）就可求出α值，如图4-1，欲测定风筒的摩擦阻力系数α，可先取一段直线风筒，在其中亟A 、B 两点，求出两点间的风流压差
但是各种通风书籍中所列出的α系数，都是指空气重率为1.2公斤/米3的条件下，故实验室所测出的α值最后就换算为标准条件下的α值。 4.1.4实验步骤 布置好仪器后，在图十一中画出连接方式及有关数据。 AB的间距l= 米； 风筒周边长P= 米; 风筒的断面S= 米2。 启动扇风机，待运转正常后，读出动压h动及压差h A-B，并同时记录如下数据： 气温t= 0C； 湿球温度t= 0C； 气压p= 毫米汞柱。 4.1.5实验报告 1.计算空气重率 2.计算风筒内平均风速
风速计算过程: 3.计算α系数及每米长的摩擦阻力损失 风筒摩擦阻力系数α的计算过程及计算每米长的摩擦阻力： 4.2局部阻力系数测定 4.2.1目的 初步掌握局部阻力系数的测定方法，并加深对局部阻力的理解。 4.2.2使用仪器 皮托管、倾斜压差计、胶皮管、风筒、扇风机、钢卷尺。 4.2.3原理 在局部阻力物前后测出压差h，它包括摩擦阻力及局部阻力两部
分，或减去其中的摩擦阻力损失，所剩的就是局部阻力损失h 局，根 据公式γξg v h 22 =局。求出风筒内的平均风速后即可算出局部阻力系数 值。 4.2.4实验步骤 选定局部阻力物，例如直角转弯及圆弧转弯的风筒，布置仪器，测出h 及h 动，并根据表9所计算的空气重率值，计算出ξ值。并作出实测的示意图。 4.2.5实验报告 局部阻力系数ξ计算过程：
局部阻力系数表
第一层供回水立管1、3水平管局部阻力系数 管道编号局部阻力个数ξ∑ 1 90°弯头 分流三通2 1 3.0+1.5= 4.5 2 90°弯头 1 1.5 3 90°弯头 2 3.0 4 90°弯头 2 3.0 5 90°弯头 1 1.5 6 90°弯头 合流三通2 1 3.0+3=6.0 7 分流三通 1 1.5 8 - ---- 0 0 9 90°弯头 分流三通2 1 1.5*2+1.5=4.5 10 分流三通 1 1.5 11 - ---- 0 0 12 90°弯头 2 3.0 13 90°弯头 2 3.0 14 90°弯头 1 1.5 15 90°弯头 合流三通2 1 3.0+3.0=6.0 16 90°弯头 1 1.5 17 90°弯头 合流三通 分流三通2 1 1 3.0+3.0+1.5=7.5 18 90°弯头 2 3.0 19 合流三通 1 3.0 20 分流三通 1 1.5 21 90°弯头 1 1.5 22 90°弯头 2 3.0 23 合流三通 1 3.0 24 90°弯头 2 3.0
管段编号局部阻力个数ξ∑1 分流三通 1 1.5 2 ------ 0 0 3 90°弯头 分流三通2 1 3.0+1.5= 4.5 4 分流三通 1 1.5 5 ----- 0 0 6 90°弯头 3 3*1.5=4.5 7 分流三通 1 1.5 8 90°弯头 1 1.5 9 90°弯头 2 1.5*2=3.0 10 90°弯头 2 3.0 11 90°弯头 1 1.5 12 合流三通 1 3.0 13 90°弯头 合流三通2 1 3.0+3.0=6.0 14 90°弯头 2 3.0 15 90°弯头 1 1.5 16 90°弯头 合流三通 分流三通2 1 1 3.0+3.0+1.5=7.5 17 合流三通 1 3.0 18 90°弯头 2 3.0 19 90°弯头 1 1.5 20 90°弯头 2 3.0 21 90°弯头 2 3.0 22 90°弯头 合流三通2 1 3.0+3.0=6.0 23 90°弯头 1 1.5 24 90°弯头 分流三通2 1 3.0+1.5= 4.5
局部阻力系数
局部阻力系数 总阻力： 1. 直管阻力：由于流体的内摩擦而产生的阻力。 2. 局部阻力：流体流经管路中管件、阀门等局部地方所引起的阻力。
湍流时的速度分布与摩擦系数 湍流速度分布只能就时间平局而言，真实速度围绕均值波动（包括大小和方向）。平均速度在截面上、尤其在管中心部位分布更趋平坦。 试验表明：在发达湍流情况下，u≈0.82u max。 因次分析法： 问题：流体流动与传递过程是十分复杂的现象，许多问题难于完全通过理论解析表达。由于影响过程的因素很多，单独研究每个变量不仅使实验工作量浩繁，且难以从实验结果归纳出具有指导意义的经验方程。
解决方法：首先通过试验确定主要影响因素，用因次分析法等方法将诸多因素间的关系转换为少数几个独立的无因次数群间的函数关系，然后通过实验建立无因次数群的具体关系式。 任一物理方程式两边或方程中的每一项具有相同的因次——任何物理方程式均可转化为无因次的形式。 伯金汉π定理 一个物理方程可以变换为无因次准数方程，独立准数的个数i等于原方程变量数n减去基本因次数m。 I=n-m 直管摩擦阻力损失的影响因素： 1.层流（滞流）区（Re≤2000） λ=f（Re）,λ=64/Re，双对数坐标上为直线。 2.过渡区（2000≤Re≤4000） 可按湍流计算，将相应湍流时的曲线延伸，查取λ值。 3.湍流区（Re≥4000） 虚线以下，λ=f（Re，ε/d） λ随ε/d增加而上升，随Re的增加而下降。
4.完全湍流区：（阻力平方区） 虚线以上λ=f（ε/d） 阻力与速度的平方成正比。 5.光滑管λ的经验公式：——柏拉修斯公式 非圆形直管内的阻力损失： 当量直径：de=4*流通截面积/湿润周边长=4A/π。 长方形：de=2ab/（a+b） 环隙：de=d1-d2 注意： 1.只能用de代替Re及△Pf中的d，不能用de来计算流体的流道截面积、流速和流量。 2.对层流流动，用de计算时，摩擦系数应采用下式计算λ=C/Re式中C值，由管道的截面而定。正方形C=57,正三角形C=53,环形C=96,长方形长宽 2:1/C=62，长方形长宽4:1/C=73。 局部阻力损失：
局部阻力系数
局部阻力系数 局部阻力系数(coefficient of local resistance) 与流体方向和速度变化有关的系数 具体指:流体流经设备及管道附件所产生的局部阻力与相应动压的比值，其值为无量纲数。 功能:用于计算流体受局部阻力作用时的能量损失。 公式:动压= 局部阻力系数*ρ*V*V*1/2 hf=-Δp/ρ.局部阻力表示为动能u^2的倍数，hf'=ξu^2/2 也可表示为管件的当量长度hf'=λlu^2/2d.λ可根据雷诺数Re求得，层流λ=64/Re,另外还有一些公式雷诺数在3000~1×10^5,λ=0.3164/Re^0.25.对于雷诺数在3000~3×10^6,λ=0.0056＋0.5/Re^0.32,还有其他的可以通过查表λ与Re ε/d可得。 通风压力克服通风阻力，两者因次相同，数值相等，方向相反。知道通风阻力的大小就能确定所需通风压力的大小。在矿井通风中，存在着摩擦阻力和局部阻力，必须分析研究它们的特性、测定方法以及降低措施等，从而作为选择通风设备，进行通风管理与设计的依据。这在通风设计中尤其重要。第一讲空气流动状态流体产生的阻力与流体流动过程中的状态有关。流体流动时有两种状态;一种是流体呈层状流动，各层间流体互不混合，流体质点流动的轨迹为直线或有规则的平滑曲线，这一状态称为层流。在流速很小、管径很小、或粘性较大的流体流动时会发生层流。另一种是流体流动时，各部分流体强烈地互相混合，流体质点的流动轨迹是极不规则的。除了有沿流体总方向的位移外，还有垂直于液流总方向的位移，流体内部存在着时而产生时而消灭的漩涡，这种
状态称为紊流。研究层流与紊流的主要意义在于两种流态有着不同的阻力定律。试验证明，层流与紊流彼此间的转变关系决定于液体的密度ρ、绝对粘性系数μ，流体的平均速度V与管道水力直径d，这些因素的综合影响可以用雷诺数来表示为: 式中，ν--运动粘性系数，m VdVd 矿井巷道很少为圆形，对于非圆形通风巷道，以4S/U(水力直径)代替上式中的d，即: U--巷道周界长度，m。C--断面形状系数，梯形断面4.16;三心拱3.85;半圆拱3.90;圆断面3.54。/s，试计算出风流开始出现紊流时的平均风速?解:当风流开始出现紊流时，则其Re=2000，当完全紊流时，Re= 10000，因此: 1458 1458 第二讲摩擦阻力1、摩擦阻力及影响因素风流在井巷中作均匀流动时，沿程受到井巷固定壁面的限制，引起内外摩擦，因而产生阻力，这种阻力，叫做摩擦阻力。所谓均匀流动是指风流沿程的速度和方向都不变，而且各断面上的速度分布相同。流态不同的风流，摩擦阻力hfr的产生情况和大小也不同。一般情况下，摩擦阻力要占能量方程中通风阻力的80 %~90%，它是矿井通风设计，选择扇风机的主要参数，也是生产中分析与改善矿井通风工作的主要对象。前人实验得出水流在圆管中的沿程阻力公式(达西公式) λ--实验比例系数，无因次;ρ--水流的密度，kg/m L--圆管的长度，m;d--圆管的直径，m; V--管内水流的平均速度，m/s。尼古拉兹在壁面分别胶结各种粗细砂粒的圆管中，实验得出了流态不同的水流λ系数同管壁的粗糙程度、雷诺数的关系。管壁的粗糙程度用管道的直径d 比来表示。并用阀门不断改变管内水流速度，结果如图所示。在lgRe3.3(Re2320)时，即当液体作层流流动，由左边斜线可以看出，所有试验点都分布于其上，λ随Re的增加而减小，且与管道的相对粗糙度无关，这时λ与Re的关系式为: λ=64/Re 在3.3<1gRe<5.0(2320＜Re100000)的范围内，流体由层流向紊流过