[科普中國(guó)]-沿程阻力損失

流體運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于自身黏性和管壁粗糙度的影響將在流體與壁面間以及流體質(zhì)點(diǎn)間產(chǎn)生摩擦力，這種沿流程阻礙著流體運(yùn)動(dòng)的摩擦力稱為沿程阻力。運(yùn)動(dòng)流體克服沿程阻力而產(chǎn)生的能量損失，稱為沿程損失。其大小是與流程長(zhǎng)度成正比的。1

簡(jiǎn)介沿程阻力損失簡(jiǎn)稱沿程損失，是流體在流動(dòng)過(guò)程中克服黏性力作用而造成的損失，是發(fā)生在緩變流整個(gè)流程中的能量損失。沿程損失用表示，這種損失的大小與流體的流動(dòng)狀態(tài)有著密切的關(guān)系。2

計(jì)算公式對(duì)于層流流動(dòng)沿程阻力損失的計(jì)算，我們前面已經(jīng)推導(dǎo)出它的計(jì)算公式。對(duì)于紊流運(yùn)動(dòng)，很難完全用解析的方法解決，但可以利用圖表分析的方法找出紊流沿程損失的計(jì)算公式。對(duì)于紊流流動(dòng)，沿程損失計(jì)算仍采用達(dá)西公式，即

其中：表示管長(zhǎng)；

表示管徑；

表示流速；

λ表示粘滯系數(shù)；

表示重力加速度。3

影響因素1．流體的流動(dòng)型態(tài)

由于兩種流態(tài)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)上有著本質(zhì)的差異。因此層流流動(dòng)時(shí)，流動(dòng)阻力來(lái)源于流層間的內(nèi)摩擦力。紊流流動(dòng)時(shí)，流動(dòng)阻力來(lái)源于兩個(gè)方面：一方面是層流底層的內(nèi)摩擦力；另一方面是紊流核心區(qū)內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)摻混、碰撞等動(dòng)量交換發(fā)生的附加阻力。因此，兩種流態(tài)的能量損失的大小也就不相同。所以，在計(jì)算沿程阻力損失時(shí)，首先要正確判斷管道中流體的流動(dòng)型態(tài)。

2．管長(zhǎng)

由沿程阻力損失的特點(diǎn)可知，損失大小隨流程長(zhǎng)度而增加，管長(zhǎng)越長(zhǎng)，沿程阻力損失就越大。

3．管中流速

由大量實(shí)驗(yàn)可得到當(dāng)管中流速越大時(shí)，沿程阻力損失也就越大。

4．黏滯系數(shù)

實(shí)踐證明，黏滯系數(shù)大，沿程能量損失也大，例如電廠輸送燃油時(shí)，當(dāng)油的溫度低時(shí)，其黏滯系數(shù)就大，輸油時(shí)就困難，說(shuō)明沿程阻力損失就大，要順利輸送就一定要將燃油加熱至一定溫度。

5．管徑

由于管徑越小，管壁對(duì)流體的約束作用越大，流動(dòng)阻力增大，所以管徑越小，沿程阻力損失就越大。

6．管壁的粗糙度

任何管道由于材料、加工及腐蝕等因素的影響，管壁總是凹凸不平的。因此，管壁絕對(duì)粗糙度越大，沿程阻力損失就越大。3

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

杜強(qiáng) - 高級(jí)工程師 - 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所