管道內的局部阻力及損失計算

1、第四節(jié)第四節(jié)管道內的局部阻力及損失計算管道內的局部阻力及損失計算在實際的管路系統中，不但存在上一節(jié)所講的在等截面直管中的沿程損失，而且也存在有各種各樣的其它管件，如彎管、流道突然擴大或縮小、閥門、三通等，當流體流過這些管道的局部區(qū)域時，流速大小和方向被迫急劇地發(fā)生改變，因而出現流體質點的撞擊，產生旋渦、二次流以及流動的分離及再附壁現象。此時由于粘性的作用，流體質點間發(fā)生劇烈的摩擦和動量交換，從而阻礙著流體的運動。這種在局部障礙物處產生的

2、損失稱為局部損失，其阻力稱為局部阻力。因此一般的管路系統中，既有沿程損失，又有局部損失。4.4.14.4.1局部損失的產生的原因及計算局部損失的產生的原因及計算一、產生局部損失的原因一、產生局部損失的原因產生局部損失的原因多種多樣，而且十分復雜，因此很難概括全面。這里結合幾種常見的管道來說明。（）（）圖4.94.9局部損失的原因局部損失的原因對于突然擴張的管道，由于流體從小管道突然進入大管道如圖4.9（）所示，而且由于流體慣性的作用，流

3、體質點在突然擴張?zhí)幉豢赡荞R上貼附于壁面，而是在拐角的尖點處離開了壁面，出現了一系列的旋渦。進一步隨著流體流動截面面積的不斷的擴張，直到2截面處流體充滿了整個管截面。在拐角處由于流體微團相互之間的摩擦作用，使得一部分機械能不可逆的轉換成熱能，在流動過程中，不斷地有微團被主流帶走，同時也有微團補充到拐角區(qū)，這種流體微團的不斷補充和帶走，必然產生撞擊、摩擦和質量交換，從而消耗一部分機械能。另一方面，進入大管流體的流速必然重新分配，增加了流體的

4、相對運動，并導致流體的進一步的摩擦和撞擊。局部損失就發(fā)生在旋渦開始到消失的一段距離上。圖4.9（）給出了彎曲管道的流動。由于管道彎曲，流線會發(fā)生彎曲，流體在受到向心力的作用下，管壁外側的壓力高于內側的壓力。在管壁的外側，壓強先增加而后減小，同時內側的壓強先減小后增加，這樣流體在管內形成螺旋狀的交替流動。綜上所述，碰撞和旋渦是產生局部損失的主要原因。當然在12之間也存在沿程損失，一般來說，局部損失比沿程損失要大得多。在測量局部損失的實驗中

5、，實際上也包括了沿程損失。二、局部損失的計算二、局部損失的計算如前所述，單位重量流體的局部能量損失以表示將動量方程和連續(xù)方程代如的表達式得令，，則局部損失可寫為（4.35）式中，分別表示局部損失（阻力）系數。式（4.35）表明，用公式計算局部損失時，采用的速度可以是損失前的也可以是損失后的，但局部損失系數也不同。由式（4.35）及局部損失系數的表達式可以看出，突然擴大的局部損失系數僅與管道的面積比有關而與雷諾數無關，實際上根據實驗結果可

6、知，在雷諾數不很大時，局部損失系數隨著雷諾數的增大而減小，只有當雷諾數足夠大（流動進入阻力平方區(qū)）后，局部損失系數才與雷諾數無關。下面給出的幾種比較常見的局部損失系數的計算，且一般情況下，局部損失系數均指對應發(fā)生損失后的速度給出的。漸擴管漸擴管流體流過逐漸擴張的管道時，由于管道截面積的逐漸擴大，使得流速沿流向減小，壓強增高，且由于粘性的影響，在靠近壁面處，由于流速小，以至于動量不足以克服逆壓的倒推作用，因而在靠近壁面處出現倒流現象從而引