流体力学、泵与风机第三章

流体力学、泵与风机第三章

第三章流动阻力和能量损失

第一节沿程损失和局部损失

流体的黏滞性和固体边壁的影响，使流体在流动过程中受到阻力，这个阻力称为流动阻力。流动阻力使流体的一部分机械能不可逆地转化为热能而散失掉，这种机械能损失称为能量损失。可见，流动阻力是造成能量损失的根本原因，而能量损失则是流动阻力在能量消耗上的反映。影响流动阻力的主要因素，一方面是流体的黏滞性和惯性，它们是产生流动阻力的内因；另一方面是固体边壁形状及壁面的粗糙度对运动流体的阻碍和扰动作用，它们是产生流动阻力的外因，外因通过内因起作用。

工程实际中为了便于分析和计算，根据边壁条件的不同，将能量损失分为两种形式：沿程损失hi和局部损失hj。它们产生机理和计算方法各有不同。

一、沿程阻力与沿程损失

流体在边壁沿程不变的管段（直管段）上流动时，其所受的阻力沿程也不发生变化，这一阻力称为沿程阻力或直管阻力。为克服沿程阻力产生的能量损失称为沿程损失，用符号hi表示，单位为J/kg。由于流动情况沿程不变，因而沿程损失沿流程是均匀分布的。也就是说，沿程损失hf的大小与流程的长度成正比。

二、局部阻力与局部损失

流体流过管件，阀门及进出口（以下统称为局部阻碍）等时，因固体边壁形状的改变，使流体的流速和方向发生变化，导致流动阻力增加，这种发生在局部位置处的阻力，称为局部阻力。为克服局部阻力而产生的能量损失称为局部损失，用符号hj表示，单位为J/kg。局部损失与管长无关，只与局部管件有关。

三、能量损失的计算公式

综上所述，能量损失分为沿程损失和局部损失。整个管路的总能量损失等于各管段的沿程损失和各处的局部损失的总和，即

hw=∑hf+∑hj(J/kg) （3-1a）

当能量损失以压头损失形式表示时

hw=∑Hf+∑Hj(m) （3-1b）

当能量损失以压力降（压力损失）形式表示时

Δpw=∑Δpf+∑Δpj(Pa) （3-1c）