因次分析,阻力系数,数群意义,水力光滑管
2020-03-13 17:45阅读:
今天听课,说道水力光滑管,很有意思。
一、水力光滑是啥意思呢?
说到这里,就是案例教学的事,有具体的计算就是案例式教学,都是公式理论不能算案例。
如:
水在内径
100 mm 的管内流动, 速度 3 m/s , 密度 1000 kg/m3, 粘度 1 cP
(为计算方便,差不多)
Re = duρ/μ = 0.1*3*1000/1e-3 = 300 000
层流内能 厚度 δb/d = 61.5/Re^(7/8)
= 61.5/(300 000^(7/8)) =0.001
δb = 0.1 = mm
如果是,空气,流速 50 m/s, 密度,1.2 kg/m3, 粘度 1.8 e-5 Pa.s
Re = duρ/μ = 0.1*50*1.2/ 1.8e-5 = 333 333
δb/d = 0.0009
δb = 0.09 mm ≈ 0.1 mm
r>一般管路的粗糙度 大多大于 0.1 毫米,所以,大部分管路在高速流动时,粗糙度是暴露在湍流主体中的。
表1-1 常用管道绝对粗糙度值
管道类别
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粗糙度ε/mm
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管道类别
|
粗糙度ε/mm
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金
属
管
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无缝黄铜管、铜管及铝管
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0.01~0.05
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非金属管
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干净玻璃管
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0.0015~0.01
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新的无缝钢管或镀锌铁管
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0.1~0.2
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橡皮软管
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0.01~0.03
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新的铸铁管
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0.3
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木管道
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0.25~1.25
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具有轻度腐蚀的无缝钢管
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0.2~0.3
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陶土排水管
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0.45~6.0
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具有显著腐蚀的无缝钢管
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>0.5
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平整的水泥管
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0.33
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旧的铸铁管
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>0.85
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石棉水泥管
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0.03-0.8
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但是,如果所用管材质为 无缝黄铜、铝管等,其粗糙度仅为 0.01-0.05 mm,小于
层流内层厚度,则粗糙度对阻力系数的影响,可按光滑管计算,也即 水力光滑管。
(这样理解 “水力光滑管”,希望有专家 一起探讨啊 ☺ )
二、因次分析
因次分析后得到的阻力计算,和阻力系数的关系式

阻力系数 λ 与 雷诺数 Re、粗糙度 的关系如 莫迪图:

含义:
1、无因此数群,Re = duρ/μ , 在化工原理里是第一次出现 使用的 场合,那么他的意义很多:
① 不是简单的组合,具有物理意义
② du/ν,(ν=μ/ρ,运动粘度),雷诺数分子表达了
运动的速度的关系,即动能相关;分母表达的是粘性阻力的感念,即阻碍流动的感念。
③当雷诺数 变化时,反应的是谁占主导的意思
④……
2、Re 代表着流动内部的规律性,是一个整体的参数,不是组合。
所以,阻力系数是与 Re 数 的关系。
也就是说,做实验时,不管改变了啥具体参数,d,u,ρ,μ, 结果都是以 Re 的型式与 阻力系数 λ 呈规律的。
3、如果,通过水做实验 得到了
λ 与 Re 的关系 (包括 相对粗糙度)曲线,
那么,换成空气、油等物性变化很大的流体通过该管路时,该曲线仍然是正确的。
所以,λ-Re
的重要关系,就可以通过容易做的实验来获得,而使用时只是用结果即可。
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