化學工業(yè)出版社在線教育平臺模塊一

流體輸送技術(shù)化學工業(yè)出版社·數(shù)字出版中心01任務(wù)一認識流體輸送管路02任務(wù)二計算管路中流體的參數(shù)03任務(wù)三認識管路中的阻力04任務(wù)四選擇流體輸送方式與相關(guān)計算05任務(wù)五選用液體輸送機械0607任務(wù)六選用氣體輸送機械

任務(wù)七測定流體輸送過程中的參數(shù)09綜合案例08總結(jié)與歸納303任務(wù)三認識管路中的阻力子任務(wù)1

認識阻力產(chǎn)生的原因

化工管路中產(chǎn)生的阻力，其原因包括內(nèi)因與外因。

內(nèi)因外因主要包括流體的流動狀態(tài)以及管路的性質(zhì)等等。主要包括流體在流動過程中產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力，是由于流體本身的特性粘度。403任務(wù)三認識管路中的阻力一、流體阻力產(chǎn)生的內(nèi)因——流體的粘度

流體的典型特征是具有流動性，但不同流體的流動性能不同，這主要是因為流體內(nèi)部質(zhì)點間作相對運動時存在不同的內(nèi)摩擦力。這種表明流體流動時產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的特性稱為粘性。粘性是流動性的反面，流體的粘性越大，其流動性越小。流體的粘性是流體產(chǎn)生流動阻力的根源。503任務(wù)三認識管路中的阻力平板間液體速度變化對于一定的流體，內(nèi)摩擦力F與兩流體層的速度差du成正比，與兩層之間的垂直距離dy成反比，與兩層間的接觸面積A成正比。

603任務(wù)三認識管路中的阻力

703任務(wù)三認識管路中的阻力

粘度的單位常常用物理單位制下的cP（厘泊）表示，單位之間的換算關(guān)系為：1cP＝10-3Pa·s803任務(wù)三認識管路中的阻力

粘度的物理意義

流體流動時在與流動方向垂直的方向上產(chǎn)生單位速度梯度所需的剪應力。粘度是反映流體粘性大小的物理量。粘度也是流體的物性之一，其值由實驗測定。流體的粘度大，在其他條件一定時，在管路中流動的阻力增大。

液體的粘度，隨溫度的升高而降低，壓力對其影響可忽略不計。

氣體的粘度，隨溫度的升高而增大，一般情況下也可忽略壓力的影響，但在極高或極低的壓力條件下需考慮其影響。903任務(wù)三認識管路中的阻力

運動粘度

流體的粘性還可用粘度μ與密度ρ的比值表示，稱為運動粘度，以符號ν表示。ν=μ/ρ

法定單位制中運動粘度的單位為m2/s，顯然運動粘度也是流體的物理性質(zhì)。

cgs制中運動粘度的單位為cm2/s，稱為斯托克斯，以st（沲）表示。

1st=100cst（厘沲）=1×10-4m2/s。1003任務(wù)三認識管路中的阻力混合物的粘度通常可以用實驗來測定，也可以采用經(jīng)驗公式來計算。

1103任務(wù)三認識管路中的阻力

1203任務(wù)三認識管路中的阻力二、流體阻力產(chǎn)生的外因——流體的流動型態(tài)雷諾實驗

03任務(wù)三認識管路中的阻力1403任務(wù)三認識管路中的阻力二、流體阻力產(chǎn)生的外因——流體的流動型態(tài)雷諾實驗

層流：其質(zhì)點作有規(guī)則的平行運動，各質(zhì)點互不碰撞，互不混合。湍流：其質(zhì)點作不規(guī)則的雜亂運動，并相互碰撞，產(chǎn)生大大小小的旋渦。

流體流動型態(tài)示意圖1503任務(wù)三認識管路中的阻力

（2）流體流動型態(tài)的判定

1603任務(wù)三認識管路中的阻力②流型判據(jù)（1）當Re≤2000時，流動為層流，此區(qū)稱為層流區(qū)；（2）當Re≥4000時，一般出現(xiàn)湍流，此區(qū)稱為湍流區(qū)；（3）當2000<Re<4000時，流動可能是層流，也可能是湍流，與外界干擾有關(guān)，該區(qū)稱為不穩(wěn)定的過渡區(qū)。1703任務(wù)三認識管路中的阻力（3）流體在圓管中的速度分布

層流時其速度分布曲線呈拋物線形。管壁處速度為零，管中心處速度最大。

湍流時其速度分布曲線呈不嚴格拋物線形。管中心附近速度分布較均勻。

1803任務(wù)三認識管路中的阻力（4）湍流流體中的層流內(nèi)層

當管內(nèi)流體做湍流流動時，管壁處的流速也為零，靠近管壁處的流體薄層速度很低，仍然保持層流流動，這個薄層稱為層流內(nèi)層。層流底層的厚度隨雷諾準數(shù)Re的增大而減薄，但不會消失。層流底層的存在，對傳熱與傳質(zhì)過程都有很大的影響。

湍流流動1903任務(wù)三認識管路中的阻力層流內(nèi)層的厚度與雷諾數(shù)之間的關(guān)系？2003任務(wù)三認識管路中的阻力

層流內(nèi)層的厚度與流體的湍動程度有關(guān)，流體的湍動程度越高，即Re越大，層流內(nèi)層越薄。層流內(nèi)層的厚度與雷諾數(shù)之間的關(guān)系？2103任務(wù)三認識管路中的阻力（5）邊界層（Boundarylayer）的形成

由于邊界層的形成，把沿壁面的流動簡化成兩個區(qū)域，即邊界層與主流區(qū)。在邊界層區(qū)內(nèi)，垂直于流動方向上存在著顯著的速度梯度，即使粘度較小，摩擦應力仍然相當大，不能忽略。在主流區(qū)速度梯度近似為0，摩擦應力可忽略不計，此主流區(qū)流體可視為理想流體。2203任務(wù)三認識管路中的阻力（6）邊界層的分離

邊界層要分離必須滿足兩個條件：

一個是流體有粘性，第二個是流體必須流過物面。

邊界層分離的后果：

產(chǎn)生大量旋渦，造成較大的能量損失。2303任務(wù)三認識管路中的阻力三、流體阻力產(chǎn)生的外因——管路的性質(zhì)

管路的性質(zhì)主要包括管路的組成，直管與彎管，各種管件及閥門，各種輔助裝置（過濾器等），管材與管子的新舊程度及管路中截面的變化等