334 流体力学-沿程阻力

334 流体力学-沿程阻力

沿程阻力

流体流动过程中管壁对流体的阻滞作用所产生的阻力，计算式为：

△p_Y=0.5kρLu²/D

式中，△p_Y为沿程阻力压降，Pa；k为沿程阻力系数，无因次；ρ为流体密度，kg/m³；L为管路长度，m；u为流体速度，m/s；D为管路直径，m。

沿程阻力系数

沿程阻力系数的计算方法如下（管内流动）。

管内流动雷诺准则数：

Re=uD/v

当雷诺数小于2300时，沿程阻力系数为：

k=64/Re

当雷诺数大于2300时，沿程阻力系数为：

k=0.11(x/D+68/Re)^0.25

式中，Re为雷诺数，无因次；u为流体速度，m/s；D为管路内直径，m；v为流体的运动黏度，m²/s；k为沿程阻力系数，无因次；x为管内壁当量粗糙度，m。

典型材料管内壁当量粗糙度如下：

铜管、抛光不锈钢管、玻璃管、塑料管，约0.01mm.

普通钢管，镀锌钢管，约0.05～0.15mm.

铸铁管，涂沥青铸铁管，约0.15～0.25mm.

混凝土管，约0.3～3.0mm。

石膏管，约1.0mm.

砖砌管，约4.0～10.0mm.

计算示例

某膜蒸馏组件的膜管内直径为1.0mm，长1800mm，表面粗糙度约0.01mm；料液热物性与水相近，料液进出膜管的平均温度为40℃，料液流速0.2m/s；计算料液流经膜管的沿程阻力。

解：

40℃时料液热物性为：

运动黏度0.66*10^-6m²/s，密度992kg/m³.

料液流动雷诺数为：

Re=uD/v

=0.2*0.001/(0.66*10^-6m²)

=303

沿程阻力系数为：

k=64/Re

=64/303=0.211

沿程阻力压降为：

△p_Y=0.5kρLu²/D

=0.5*0.211*992*1.8*0.2²/0.001

=7535 Pa

研讨

当雷诺数在2300附近时，沿程阻力系数的两个计算式得出的数据可能有一定差距，应该如何处理？