《化工原理》人间向日癸

5、管道阻力

　　边界层：湍流运动的流体以均一的速度趋近平板，到达平板前沿后，开始受到平板的影响，贴在板面上的流体速度降到0，流体内部开始形成速度梯度，相应的剪应力促使邻近壁面的流体层速度减慢，这种减速作用由壁面开始向外传递，并随着离壁面距离的增大而递减，一般以速度达到主体流速的99%处作为界限，其下方区域称为边界层。

　　边界层分离：当流体流过非流线型物体时会发生边界层脱离壁面的现象，称为边界层分离。
　　这一现象可以用横过圆柱体的流动为例来说明，流体绕过一长圆柱体，在达到最高点以前，流体因流通截面积变小而沿程加速，压力递减，过最高点之后就开始减速增压，即流体作逆压流动，近壁处因流速慢，且其动能一部分转化为压力能，还有一部分用来克服阻力损失，而且越靠近壁面的流体，因速度梯度越大而阻力损失越大，动能消耗的越快，当流到s点时，禁闭流体速度减为0，下流的流体在逆压作用下将倒流回来，而离壁较远处的流体虽减速，但仍继续前进，这样就在点s之后形成漩涡，向楔子一样将边界层与物面分离开来，这种现象就是边界层分离点s称为分离点。

　　边界层分离的作用和意义：边界层分离增大机械能消耗，在流体输送中应设法避免或减轻，但它对混合及传热，传质又有促进作用，故有时也要加以利用。

　　沿程损失：流体流经直管的时候的机械能损耗称为直管阻力损失或沿程阻力损失。

　　局部损失：流体流经各管件和阀件时，由于流体的流速大小和方向突然发生变化，从而产生大量的漩涡，导致机器能损失，这种损失属于形体阻力损失，称为局部阻力损失。

　　管道输送系统的总阻力损失是这两类阻力损失之和。

　　特征数的概念：几个物理量组合而成的无量纲数群称为特征数。
　　物理意义：表示两个同类物理量之比。

　　量纲分析法原理：依据是白金汉的π定理，其内容是：一个表示n个物理量间关系的方程，通常可以转化成包含n-r个独立的特征数间的关系式，r是指这n个物理量中所涉及的基本量纲的数目。1.列出影响沿程损失的所有物理量。2.找出各物理量量纲中所涉及的基本量纲数。3.选择r个物理量作为基本物理量。4.将其余n-r个物理量逐一与基本物理量组成特征数。5.根据量纲一致性原则确定上述待定指数。