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1、 n流体是指具有流动性的物体，包括液体和气体。n在化学工业生产过程中所处理的物料，包括原料、半成品和成品等，大多都是流体。按照生产工艺的要求，制造产品时往往把它们依次输送到各设备内，进行化学反应或物理变化；制成的产品又常需要输送到贮罐内贮存。上述过程进行的好坏、操作费用及设备的投资都与流体的流动状态有密切的关系。n流体静止是流体流动的一种特殊形式，流体静力学主要研究静止流体内部压强变化的规律。下面先介绍流体的一些主要物理性质。n1.密度n单位体积流体所具有的质量，称为流体密度，以表示，单位为kg / m3。若以m代表体积为的流体的质量，则n （1-1）Vmn2.比体积n单位质量流体所具有的体积
2、，称为流体的比体积，也称为比容，用v表示，单位为m3/kg。显然，它与密度互为倒数，即n （1-2）1Vmvn 3.相对密度n一定温度下，某液体的密度与4（277K）时纯水的密度水的比值称为该液体的相对密度，以表示，无单位。即 n （1-3）n因为水在4时的密度为1000kg / m3,所以由式（1-3）知 = 1000 ，即将相对密度乘以1000即得该液体的密度，单位是kg / m3。水Td277n4.密度的求取n（1）查手册 流体的密度一般可在有关手册中查得。n任何流体的密度，都随它的温度和压强而变化。但压强对液体的密度影响很小，可忽略不计，故常称液体为不可压缩的流体。温度对液体的密度有一
3、定的影响，如纯水的密度在4时为1000 kg / m3，而在20时则为998.2kg / m3。因此，在查取液体密度数据时，要注意该液体的温度。n气体具有可压缩性及热膨胀性，其密度随压强和温度的不同有较大的变化，因此在查取气体的密度时必须注意温度和压强。n（2）计算法 当查不到某一流体的密度时，可用公式进行计算。n气体的密度 在一般的温度和压强下，气体密度可近似用理想气体状态方程式计算，即 n （1-4） n或 （1-5）RTpM004 .22TppTMn液体混合物 对于液体混合物，组分的浓度常用质量分数w表示。现以1kg混合液体为基准，设各组分在混合前后其体积不变，则1kg混合液体的体积应等
4、于各组分单独存在时的体积之和，即n （1-6）nnmwww22111n气体混合物 对于气体混合物，各组分的浓度常用体积分数（等于摩尔分数y）来表示。现以1m3混合气体为基准，若各组分在混合前后的质量不变，则1m3混合气体的质量等于各组分的质量之和，即n m=1 1+2 2+n n （1-7）n气体混合物的平均密度 m也可按式（1-4）计算，此时应以气体混合物的平均摩尔质量Mm代替式中气体摩尔质量M。气体混合物的平均摩尔质量Mm可按下式求算，即 n Mm = M1y1 + M2y2 + Mnyn （1-8） n1.流体静压强n流体垂直作用于单位面积上的力称为流体的静压强，简称为压强或压力，以符号
5、p表示。若以F（N）表示流体垂直作用在面积A(m2)上的力，则n （1-9）n按压强的定义，压强的单位是m，也称为帕斯卡（a）。n化工生产中经常用到帕的倍数单位，如：a（兆帕）、ka(千帕)、ma(毫帕)，它们的换算关系为n 1a103ka106a109maAFp n工程上压强的大小也常以流体柱高度表示，如米水柱（mH2O）和毫米汞柱（mmHg）等。若流体的密度为，则夜柱高度h与压强p的关系为n p =hgn或 n用液柱高度表示压强时，必须注明流体的名称，如10mH2O、760mmHg等。gphn流体静压强的单位，除采用法定计量单位制中规定的压强单位a外，有时还采用历史上沿用的atm（标准大气
6、压）、at（工程大气压）、kgfcm2等压强单位，它们之间的换算关系为：n1atm1.033kgf/cm2760mmg10.33m1.0133105an1at1kgfcm2735.6mmg10m9.807104an2.绝对压强、表压强和真空度n以绝对真空为基准测得的压强称为绝对压强，简称绝压，它是流体的真实压强。n被测流体的绝对压强比大气压强高出的数值，称为表压强。因此 绝对压强=大气压强表压强 或 表压强=绝对压强大气压强n被测流体的绝对压强低于大气压强的数值，称为真空度。因此 绝对压强=大气压强真空度 或 真空度=大气压强绝对压强n显然,设备内流体的绝对压强愈低，则它的真空度就愈高，真空度
7、的最大值等于大气压。n应当指出，大气压强不是固定不变的，它随大气的温度、湿度和所在地区的海拔高度而变化，计算时应以当时当地气压计上的读数为准。另外为了避免绝对压强、表压强和真空度三者相互混淆，在以后的讨论中规定，对表压强和真空度均加以标注，如200kPa(表压)、53kPa(真空度)等。n例1-1 某精馏塔塔顶操作压强须保持5332Pa绝对压强。试求塔顶真空计应控制在多少mmHg？若（1）当时当地气压计读数为756mmHg；（2）当时当地气压计读数为102.6kPa。n解: 真空度=大气压强绝对压强 查附录 1mmHg=133.3Pa （1）756 =716 mmg（真空度） （2）102.6
8、 =730mmHg（真空度） 3 .13353323 .13353323 .1331000n例1-2 设备外环境大气压强为640mmg,而以真空表测知设备内真空为500mmg。问设备内绝对压强是多少？n解： 绝对压强 = 大气压强 - 真空度 = 640-500 = 140mmHg=140133.3Pa = 1.86104 Pa=18.6kPan例1-3 如果设备内蒸汽为6kgf / cm2,那么压强表上读数为若干a？已知环境大气压强为1kgfcm2。n解： 表压强=绝对压强大气压强 =6-1=5kgfcm2 =59.807104 Pa =4.9105 Pa=0.49 MPan1流体静力学基本
9、方程的推导n（1）作用在液柱上端面上的总压力 (方向向下)n（2）作用在液柱下端面上的总压力 （方向向上）n（3）作用于整个液柱的重力G （方向向下）n 由于液柱处于静止状态，在垂直方向上的三个作用力的合力为零，即n 整理上式得 （1-10） 式中 ，为液柱高度，m。n若将液柱上端面取在液面上，则式(1-10)可改写为 （1-11） 式(1-10)和（1-11）均称为流体静力学基本方程式，它表明了静止流体内部压强变化的规律。ApP11ApP2221ZZgAG02211ApZZgAApghpp1221ZZhghpp0n2流体静力学基本方程的讨论n（1）在静止的液体中，液体任一点的压强与液体的密度
10、和深度有关。液体密度越大，深度越大，则该点的压强越大。n（2）在静止的、连续的同一种液体内，处于同一水平面上各点的压强均相等。此压强相等的面称为等压面。n（3）当液面上方的压强或液体内部任一点的压强有变化时，液体内部各点的压强也发生同样大小的变化。n静力学基本方程式是以液体为例推导出来的，也适用于气体。n静力学基本方程式只能用于静止的连通着的同一种流体内部，因为他们是根据静止的同一种连续的液柱导出的。 n例1-4 附图所示的开口容器内盛有油和水。油层高度h1=0.7m、密度1=800kgm3 ，水层高度（指油水分界面与小孔的距离）h2=0.6m、密度2=1000 kgm3。（1）判断下列两关系
11、是否成立，即pA=pA、pB=pB；（2）计算水在玻璃管内的高度h。n解解：（1）判断下列两关系是否成立：因为及两点在静止的连通着的同一流体内，并在同一水平线上，所以pA=pA关系可以成立。因为和B两点虽在静止流体的同一水平面上，但不是连通的同一流体，所以pB=pB的关系不能成立。 （2）计算玻璃管内水的高度h 由上面讨论知pA=pA,而pA与pA都可以用流体静力学方程计算,即 pA=p大气压1gh12gh2 pA=p大气压2gh 于是 p大气压1gh12gh2=p大气压2gh 简化上式并将已知值代入，得 8000.710000.6=1000h 解得 h=1.16 mn1流体静压强的测量n流体
12、静压强不仅可以用流体静 力学基本方程来计算，而且还 可以用各种仪表直接测定。 nU形管压差计是液柱式测压计中 最普通的一种，其结构如图1-3 所示。 图1-3 U形管压差计n设在图1-4中所示的U形管底部装有指示液，其密度为A，而在U形管两臂上部及连接管内均充满待测流体B，其密度为B。依流体静力学基本方程式可得由读数计算压强差p1p2的公式为 p1p2=（AB）g （1-12）n若被测流体是气体，由于气 体的密度要比液体的密度 小得多，即 ABA 于是，上式可简化为 p1p2 A g （1-12a）图1-4 测量压强差nU形管压差计也可用来测量流体的表压强和真空度。n测表压强如图1-5所示，测
13、真空度如图1-6所示。图1-5 侧表压强图1-6 测真空度n例1-5 水在20时流经某管道，在导管两端相距10m处装有两个测压孔，如在U形管压差计上水银柱读数为3cm，试求水通过这一段管道时的压强差。n解：依式（1-12）得 p1p2= 式中 =13600 kgm3， =998.2 kgm3， =3cm=0.03 m 所以 p =（13600998.2）9.81 0.03 =3.7103 Nm2=3.7kPagR)(OHHg2HgOH2n 例1-6 水在本题附图所示的管道内流动，在管道某截面处连接一U形管压差计，指示液为水银，读数R=200mm，h=1000mm。当地大气压强p0为760mmg
14、，试求水在该截面处的压强和真空度。若换以空气在管内流动，而其它条件不变，求空气在该截面处的压强和真空度。可取水的密度为1000 kgm3，水银的密度为1360 kgm3。n解：（1）如图所示，取水平面aa，依流体静力学基本原理知： pa=pa=p0n又由静力学基本方程式可得 pa=pghgn于是 p=paghgn式中 pa=760mmg=1.013105Pa =1000kgm3 =13600kgm3 H=1m, R=0.2mn所以 p =1.01310510009.81113600 9.810.2 =6.48104Pan故该截面水的真空度为 1.0131056.48104=3.65104Pa（
15、真空）OH2Hg 如图1-7所示，用一根玻璃管与贮槽上下相连通，玻璃管内液面的高度便反映贮槽内的液面高度。因为按液体静力学基本方程，相连通的同一种流体在同一水平面上的1点和2点的静压强相等，即 p1=p2而 p1=pagz1 p2=pbgz2于是 pa gz1=pbgz由于贮槽上部与液面计相连通，且贮 槽为与大气相连通，故pa=pb=p大气压所以 z1=z2n液面计也可装成如图1-8、图1-9所示的装置。n例1-7 现有一远距离测量有机液体贮罐内液位的装置，如本题附图所示。自管口通入压缩氮气，用调节阀1调节其流量。管内氮气的流速控制的很小，只要在鼓泡观察器内看出有气泡缓慢逸出即可。因此，气体通
16、过吹气管4的流动阻力可以忽略不计。管内某截面上的压强用U形压差计3来测量。压差计读数R的大小，即反映贮罐5内液面的高度。n现已知U形压差计指示液为水银，其读数R=100mm。罐内有机液体密度=1250kg m3，贮罐上方与大气相通，试求贮罐中液面离吹气管出口距离h为若干。n解：由于吹气管内氮气的流速很小，且管内不能存有液体，故可认为管子出口a处与U形管压差计b处的压强近似相等，即pa pb 。若pa与pb均以表压表示，根据流体静力学基本方程式得 pa=gh pb=g R 所以 h= =1.09m12501 . 013600HgRHgn在化工生产中为了保证安全正常生产，经常要用液柱产生的压强把气
17、体闭在设备中，以防止气体泄漏、倒流或有毒气体逸出而污染环境；有时则是为防止压强过高而起泄压作用，以保护设备等。通常使用的液体是水，因此常称水封或安全水封。例1-8 如本题附图所示，为了控制乙炔发生器内的压强不超过80mmHg（表压），在器外装有安全水封装置，其作用是当器内压强超过规定值时，气体从水封管排出，试求此器的安全水封管应插入槽内水面以下的深度。n解：安全操作时，器内的最高表压强为80mmHg。此时水封管内充满气体，水封槽水面的高度保待h（m）。而当器内压强超过规定值时，气体将由水封管排出。所以应按器内允许的最高压强计算水封管插入槽内水面的深度。 过液封管口作基准水平面0-0，在其上取1
18、、2两点。 其中器内压强 p1=pa 1.013105 p2=pagh因 p1=p2故 1.013105=10009.81h解得 h =1.09m为了安全起见，实际安装时管子插入深度应略小于1.09m。7608076080n一、流量与流速n1.流量n单位时间内流经管道任一截面的流体量，称为流量。若流量用体积来计量，则称为体积流量，以qv表示，其单位为m3 /S。若流量用质量来计量，则称为质量流量，以qm表示，其单位为kgs 。体积流量和质量流量的关系为n qm= qv （1-13）n 2.流速n单位时间内流体在流动方向上所流过的距离，称为流速，以u表示，其单位为m/s。在工程上一般以流体的体积
19、流量除以管路的截面积所得的值来表示。此种速度称为平均速度，简称流速。其表达式为 n （1-14）AqAqumvn由于气体的体积流量随温度和压强而变化，显然气体的流速亦随之而变。因此，对气体的计算采用质量流速就较为方便。质量流速的定义是单位时间内流体流过管道单位截面积的质量，用G表示，单位为kg（m2s），其表达式为n （1-15）uAqAqGvmn3.流量方程式n式（1-14）可改写为n qv=u （1-16）n或 qm= qv=u （1-17）n式（1-16）、式（1-17）称为流量方程式。根据流量方程式可以计算流体在管路中的流量、流速或管路的直径。n4.管路直径的估算n一般管路的截面为圆形
20、，若以d表示管道的内径，由流量方程式，得n d = （1-18）n由上式可知，当流量一定时要确定管径，必须选定流速。流速越大，则管径越小，可以节省设备费用，但流体流动时的阻力增大，会消耗更多的动力，增加了日常操作费用。反之，流速越小，则管径越大，可以减少日常操作费用，但增加了设备费用。所以流速不宜过大或过小。最适宜的流速应使设备费用和操作费用之和为最小。适宜的流速可从手册中查取，表1-1列出了某些流体在管道中的适宜流速范围，可供参考。uquqmv44表1-1某些流体在管道中的适宜流速范围流体种类及状况流速范围/（m/s）流体种类及状况流速范围/（m/s）水及一般液体黏度较大的液体低压气体压强较
21、高的气体130.51 8151525易燃、易爆的低压气体（如乙炔等）饱和水蒸气： 0.8MPa以下 0.3MPa以下过热水蒸气8406020403050n例 1-9 某水管的流量为45m3h，试选择该管路普通级水管型号。n解: 由 d =n已知 qv=m3s，选适宜流速 u=1.5ms，代入上式得n d = =0.103m=103mmn参阅本书附录，管子规格中没有内径正好为103mm的，所以选用DN100mm(或称英寸)的水管，其外径为114mm，壁厚为4mm，内径为11424=106mm。n本例的实际流速为 u=1.5（103106）=1.42ms uqv45 . 13600454uqv4n
22、流体在流动系统中，若任一截面上流体的流速、压强、密度等与流动有关的物理量，仅随位置改变而不随时间变化，这种流动称为稳定流动；若流体在流动时，任一截面上的流速以及其他和流动有关的物理量中，只要有一项不仅随位置而变，又随时间而变的流动称为不稳定流动。n化工生产中正常连续生产时，均属于稳定流动。 n如图1-11所示的稳定流动系统，流体连续不断地从1-1截面流入，从2-2截面流出，在两截面间既不向管中添加流体，也不发生漏损，根据质量守恒定律，则物料衡算式为 qm1=qm2 因为 qm=u，故上式可写成 qm=u1 1 1= u2 2 2 =常数 （1-19） 若流体为不可压缩的流体，即=常数，则式（1
23、-18）可改写为 qv=u11=u22=常数 （1-19a）式（1-19a）说明不可压缩流体不仅流经各截面的质量流量相等，它们的体积流量也相等。同时也表明不可压缩流体的流速与管道截面积成反比。n对于圆形管道，式（1-19a）可改写为 （1-19b）n上式表明体积流量一定时，流速与管径的平方成反比。21221)(dduun例1-10 在稳定流动系统中，水连续地从粗圆管流入细圆管，粗管内径为细管内径的两倍，求细管内水的流速是粗管内的多少倍。n解：用下标1及2分别表示粗管和细管。依式（1-19b） n因为 d1=2d2n所以 22112)(dduu4)2(22212dduun例1-11 某输水管路由
24、一段内径为100mm的圆管与一段内径为80mm的圆管连接而成。若水以60m3h的体积流量流过该管路时，试求此两段管路内水的流速。n解：通过内径为100mm管的流速为 2.12msn利用式(1-19b)，可得通过内径为80mm管的流速为 = ms2111 . 04360060Aquv22112)(dduu 31. 3)08. 01 . 0(12. 22n1.流体流动时所具有的机械能n（1）位能nm（kg）流体的位能=mgz Jn1kg流体的位能=gz J/kg n1N流体的位能=z J/N或m，称为位压头n（2）动能nm（kg）流体的动能= Jn1kg流体的动能= J/kgn n1N流体的动能=
25、 J/N或m，称为动压头22mu22ug22un（3）静压能nm（kg）流体的静压能= Jn1kg流体的静压能= J/kgn1N流体的静压能= J/N或m，称为静压头n2.外加能量n1kg流体从流体输送机械获得的能量称为外加功，用 表示，其单位为J/kg；1N流体从流体输送机械获得的能量称为外加压头，用 表示，其单位为m。n3.损失能量n1kg流体在流动过程中损失的能量用符号 表示，单位为J/kg；1N流体在流动过程中损失的能量称为压头损失，用符号 表示，单位为m。fhfHeWeHmppgpn以1kg流体为衡算基准：n （1-20）n若以1N流体为衡算基准：n （1-21）fehpugzWpu
26、gz2222121122feHgpguzHgpguz2222121122n（1）若流体流动时不产生流动阻力，即hf =0，这种流体称为理想流体。n对于理想流体流动而无外功加入时，则式（1-20）便可简化为n （1-22）n式（1-22）称为理想流体伯努利方程。它表示理想流体在管道内作稳定流动而又没有外功加入时，任一截面上流体所具有位能、动能与静压能之和相等，但各截面上相同形式的机械能不一定相等，它们是可以相互转换的。 n常用上式分析两截面间的能量转化关系。如例1-12 。2222121122pugzpugzn（2）依式（1-20）中e可以确定输送设备的有功率，即 n Ne =eqm （1-23
27、）n（3）伯努利方程只是用于液体。对于气体，若所取系统两截面间的绝对压强变化小于原来绝对压强的20时，仍可用式（1-20）与式（1-21）进行计算，但此时式中的流体密度应以两截面间流体的平均密度来代替。n（4）如果所讨论的系统没有外功加入，则e=0；又系统里的流体是静止的，则u=0；没有运动，自然没有阻力产生，即hf=0。于是式（1-20）可写为 n上式为流体静力学基本方程式的另一种表达式。它表明静止流体内任一点的机械能之和为常数。 2211pgzpgzn根据伯努利方程可以解决流体流动中的很多实际问题，如：n1确定管道中流体的流量，例1-13 。n2确定容器间的相对位置，例1-14 。n3确定
28、流体输送设备的有效功率，例1- 15 。n e eqm Hegqvn4确定用压缩空气输送液体时压缩空气的压 强，例1-16 。n（1）根据题意画出流动系统的示意图。n（2）选取的截面应与流动方向垂直，并且两截面间的流体必须连续。待求的未知数应在两截面之间或在某一截面上，所选截面除待求的未知数外，其余物理量应已知或能用其他关系计算。n（3）选取的基准面必须是水平面，为简化计算，应选在两个截面中较低的一个截面处。如果位置较低的截面不与地面平行，应选通过截面中心的水平面为基准面。n（4）式中各物理量的单位必须一致。n（5）式中的压强可以用绝压也可以用表压，但要一致。n（6）截面很大时，可取截面处的流
29、速为零。n流体流动时必须克服内摩擦力而作功，将流体的一部分机械能转变为热能而损失掉，这就是流体运动时造成能量损失的根本原因。n当流体流动激烈呈紊乱状态时，流体质点流速的大小与方向发生急剧的变化，质点之间相互激烈地交换位置，也会损耗机械能，而使流体阻力增大，此外，管壁的粗糙程度、管子的长度和管径的大小也对流体阻力有一定的影响。一、流体阻力的来源n流体流动时产生内摩擦力的性质称为黏性，衡量流体黏性大小的物理量称为动力黏度或绝对黏度，简称黏度，用符号表示，是流体的物理性质之一。黏度的大小实际上反映了流体流动时内摩擦力的大小，流体的黏度越大，流体流动时内摩擦力越大，流体的流动阻力越大。n液体的黏度随温
30、度升高而减小，气体的黏度则随温度升高而增大。压强变化时，液体的黏度基本不变；气体的黏度随压强的增加而增加的很少，在一般工程计算中可忽略。n流体的黏度可从有关手册中查得。在SI单位制中，黏度的单位是Pas，在物理单位制中常用P(泊)或cP（厘泊）表示，它们的换算关系为n 1Pas =10P=1000cP=1000mPas n或 1cP=1mPasn1两种流动类型层流和湍流n（1）层流（滞流） 流体质点沿管轴的方向做直线运动，不具有径向速度。n（2）湍流（紊流） 流体质点除沿管道向前流动外，还做不规则的杂乱运动，具有径向速度。n2流动型态的判据雷诺数n根据e数值的大小进行判据。 n （1-24）n
31、Re 2000时为层流；nRe 4000时为湍流；nRe在20004000的范围内为过渡区。duRe n例 1-17 20的水在内径为50mm管内流动，流速为2m/s。试计算雷诺数，并判断管中水的流动类型。n解：已知d=0.05m，u=2m/s，从本书附录中查得水在20时，=998.2kg/m3,=1.00510-3 Pas。则nRe4000，所以管中水的流动类型为湍流。9930010005. 12 .998205. 03duRen对非圆形管道，计算Re数值时，需要用一个与圆形管直径d相当的“直径”来代替，这个直径，称为当量直径，用de表示，可用下式计算n de = （1-25）n对于边长为a
32、和b的矩形截面de为n de = n对于套管环隙，若外管的内径为d1,内管的外径为d2, 则de为 n de = n不能用当量直径来计算非圆形管子或设备的截面积。润湿周边长度流通截面积4baabbaab2)(2421212221)()(44ddddddn例1-18 有一套管换热器，内管的外径为25mm，外管的内径为46mm，冷冻盐水在套管的环隙中流动。盐水的质量流量为3.73t/h，密度为1150kg/m3,黏度为1.210-3 Pas，试判断盐水的流动类型。n解：当量直径为de=46-25=21mm=0.021m, =1150 kg/m3,=1.210-3 Pas，n m/s 4000n故管
33、中盐水的流动类型为湍流。77. 0)025. 0046. 0(785. 011503600/1073. 3223Aquv15496102 . 1115070021. 03.7duRen滞流时各点的速度沿管径呈抛物线分布，截面上各点速度的平均值u等于管中心处最大速度的0.5倍，湍流时各点的速度沿管径的分布和抛物线相似，但顶端较为平坦，平均速度约为管中心最大速度的0.82倍。 在湍流时无论流体主体湍动的如何剧烈，紧靠管壁处总有一层作层流流动的流体薄层，称为层流内层。层流内层的存在，对传热与传质过程影响很大。层流内层的厚度与Re值有关，Re值越大，厚度越薄；反之越厚。n1.直管阻力的计算n（1）圆形
34、直管 hf= （1-26）n式中 hf流体在圆形直管内流动时的损失能量，J/k； l直管长度，m； d直管内径，m； 流体的动能，J/kg； 摩擦系数，无单位，其值与Re和管壁粗糙程度 有关。计算直管阻力的关键是求取值。 dl22u22un用公式计算 n 层流时，对于圆形管通过理论推导得 （1-27）n湍流时，由于流体质点运动的复杂性，目前还不能完全用理论分析法得到的计算式，而是通过实验研究，获得一些半理论、半经验的公式，可参考有关资料，选用合适的公式计算。Re64na.层流时n摩擦系数与管壁粗糙度无关，只与Re有关。 不论是光滑管还是粗糙管，值均由图中 a线查取，表达这一直线的方程即为式（1
35、-27）。nb.湍流时n不但与Re有关，还与管壁粗糙度有关。对于光滑管，值可根据Re从图中b线查取。对于粗糙管值可根据Re从图中c线查取。nc.过渡区 n对于阻力计算，考虑到留有余地，值可按湍流曲线的延伸线查取。n（2）非圆形直管 n当流体流经非圆形直管时，流体阻力仍可用式（1-26）计算。但式中的d和Re中的d，均应用当量直径de代替。流速仍按实际流道截面计算。n当量直径用于湍流情况下的阻力计算，才比较可靠，而且用于矩形管时，其截面的长宽之比不能超过3:1，用于环形截面时，其可靠性就较差。用于层流时误差更大，当必须采用当量直径计算直管阻力时，则除式（1-26）中的d 换以de外，还须对层流时
36、摩擦系数的计算式（1-27）进行修正，即 n （1-28）n式中，C为无单位常数。一些非圆形管的常数C值见表1-2。 ReCn表1-2 某些非圆形管的常数C值非圆形管的截面形状正方形等边三角形环 形长 方 形长:宽2:1长 方 形 长:宽4:1常常 数数 c c57575353969662627373n（1）阻力系数法n此法是将流体克服局部阻力所引起的能量损失表示为动能的某一倍数，即 (1-29)n式中 流体克服局部阻力损失的能量， J/kg； 局部阻力系数,无单位，其值由实验测定，常见管件和阀门的阻力系数见表1-3。n计算突然扩大或突然缩小的局部阻力损失时，式(1-29)中的流速u均以小管的
37、流速计。22uhffhn（2）当量长度法 n此法是将流体流过管件、阀门等所产生的局部阻力，折合成相当于流体流过一定长度的同直径的直管时所产生的阻力。此折合的直管长度称为当量长度，用符号le表示。这样，流体克服局部阻力所引起的能量损失可仿照式（1-26）写成如下形式，即 （1-30）n式中，le值由实验测定，单位为m。n表1-4列出了部分管件、阀门等以管径计的当量长度。例如，45标准弯头的le/d值为15，若这种弯头配置在108mm4 mm的管路上，则它的当量长度为le=15（108-24）=1500mm=1.5m22udlhefn如果局部阻力都按当量长度法计算，则管路的总能量损失为 （1-31
38、） 式中，le为管路中所有管件与阀门等的当量长度之和。n如果局部阻力都按阻力系数法计算，则管路的总能量损失为 （1-32） 式中，为管路中所有管件与阀门等的局部阻力系数之。n式（1-31）和式（1-32）适用于等径管路总阻力的计算，当管路由直径不同的管段组成时，应分段计算，然后再加和。22udllhef22udlhf）（3.管路总阻力的计算n流体阻力越大，输送流体时所消耗的动力越大，能耗和生产成本就越高，因此，要设法降低流体阻力。由总阻力计算式分析可知，降低流体阻力可采取如下措施：n合理布置管路，尽量减少管长，走直线，少拐弯；n减少不必要的管件、阀门，避免管路直径的突变；n适当加大管径，尽量选
39、用光滑管。n一、孔板流量计n构造如图1-21所示n孔板流量计的流量计算式为 （1-33）n孔板流量计容易制造，流量有较大变化时，调换孔板方便，应用十分广泛。 n其主要缺点是能量损失较大，而且孔口边缘容易腐蚀和磨损，应定期进行校正。 n孔板流量计应安装在流体流动平稳的地方。)(200AvRgACqn构造如图1-22所示n文丘里流量计的流量计算式与孔板流量计相类似，即 （1-34）n文丘里流量计的优点是能量损失小，但其各部分尺寸要求严格，需要精细加工，所以造价较高。 / )(20AvvRgACqn构造如图1-23所示n转子流量计读取流量方便，测量精度高，能量损失小，能适应于腐蚀性流体的测量（因为转子可用各种耐腐蚀性材料制成），所以应用很广。n但因管壁大多为玻璃制品，易破碎，所以不能耐高温及高压，在操作时也应缓慢启闭阀门，以防转子的突然升降而击碎玻璃管。转子流量计在安装时不需要很长的稳定段，但必须垂直安装在管路上，而且流体必须是下进上出。