2．3液体流动时的压力损失2．3．1液体的流动状态液体在管道中流动时有两种流动状态：层流和紊流（湍流）。雷诺实验层流：液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状，且平行于管道轴线。紊流：液体质点的运动杂乱无章，在沿管道流动时，除平行于管道轴线的运动外，还存在着剧烈的横向运动，液体质点在流动中互相干扰。通过雷诺实验还可以证明，液体在圆形管道中的流动状态不仅与管内的平均流速v有关，还与管道的直径d、液体的运动粘度ν有关。实际上，液体流动状态是由上述三个参数所确定的称为雷诺数Re的无量纲数来判定，即：(2.26)对于非圆形截面管道，雷诺数Re可用下式
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示，即：(2.27)水力直径dH可用下式计算：(2.28)式中：面积相等但形状不同的通流截面，其水力直径是不同的。圆形的最大，同心环状的最小。水力直径大，通流能力大。雷诺数是液体在管道中流动状态的判别数。临界雷诺数，记作Recr。当液流的实际雷诺数Re小于临界雷诺数Recr时，液流为层流；反之，为紊流。实际液体伯努利方程和动量定律中，其动能修正系数α和动量修正系数β值与液体的流动状态有关，当液体紊流时取α=1，β=1；层流时取α=2，β=4/3。雷诺数的物理意义：雷诺数是液流的惯性作用对粘性作用的比。当雷诺数较大时，说明惯性力起主导作用，这时液体处于紊流状态；当雷诺数较小时，说明粘性力起主导作用，这时液体处于层流状态。式中：——阀在额定流量下的压力损失（可以从阀的产品
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或设计手册中18所示，某液压泵装在油箱油面以下。式中：——阀在额定流量下的压力损失（可以从阀的产品样本或设计手册中1．层流时的沿程压力损失25L/min，所用液压油的运动粘度，油液密度2．紊流时的沿程压力损失液流在作匀速运动时处于受力平衡状态，故有：在管道内液体的平均流速是：对于光滑管，；液流在作匀速运动时处于受力平衡状态，故有：阀类元件局部压力损失Δpv的实际计算常用公式为2．紊流时的沿程压力损失式中：——局部阻力实数。2．3．2沿程压力损失液流在作匀速运动时处于受力平衡状态，故有：1．层流时的沿程压力损失若令，并将代入上式，整理可得：对上式进行积分，并代入相应得边界条件，即当r=R时，u=0，得：(2.29)可见管内液体质点的流速在半径方向上按抛物线规律分布。最小流速在管壁r=R处，其值为最大流速在管轴r=0处，其值为：对于微小环形过流断面面积,所通过的流量为：积分可得：(2.30)在管道内液体的平均流速是：(2.31)将上式与值比较可知，平均流速v为最大流速的1/2。沿程压力损失为：(2.32)(2.33)式中为沿程阻力系数。对于圆管层流，理论值=64/Re。考虑到实际圆管截面可能有变形，以及靠近管壁处的液层可能被冷却等因素，在实际计算时，可对金属管取=75/Re，橡胶管=80/Re。对于光滑管，；对于粗糙管，的值可以根据不同的Re和从图2.17所示的关系曲线中查出。管壁绝对粗糙度Δ与管道材料有关，一般计算可参考下列数值：钢管Δ=0．04mm，铜管Δ=0．0015~0．01mm，铝管Δ=0．0015~0．06mm，橡胶软管Δ=0．03mm，铸铁管Δ=0．25mm。2．紊流时的沿程压力损失(2.34)但式中的阻力系数除与雷诺数有关外，还与管壁的粗糙度有关，即这里的为管壁的绝对粗糙度，它与管径d的比值称为相对粗糙度。——通过阀的实际流量；式中：——阀在额定流量下的压力损失（可以从阀的产品样本或设计手册中面积相等但形状不同的通流截面，其水力直径是不同的。将上式与值比较可知，平均流速v为最大流速的1/2。滤器的压力损失为，试求油泵入口处的绝对压圆形的最大，同心环状的最小。局部压力损失Δpζ的计算公式有如下形式：因油箱液面面积较大，所以。式中：——阀在额定流量下的压力损失（可以从阀的产品样本或设计手册中将上式与值比较可知，平均流速v为最大流速的1/2。当雷诺数较大时，说明惯性力起主导作用，这时液体处于紊流状态；对上式进行积分，并代入相应得边界条件，即当r=R时，u=0，得：当雷诺数较大时，说明惯性力起主导作用，这时液体处于紊流状态；实际液体伯努利方程和动量定律中，其动能修正系数α和动量修正系数β值与液体的流动状态有关，当液体紊流时取α=1，β=1；对于粗糙管，的值可以根据不同的Re和从图2.管壁绝对粗糙度Δ与管道材料有关，一般计算可参考下列数值：钢管Δ=0．04mm，铜管Δ=0．0015~0．01mm，铝管Δ=0．0015~0．06mm，橡胶软管Δ=0．03mm，铸铁管Δ=0．25mm。式中：——阀在额定流量下的压力损失（可以从阀的产品样本或设计手册中对于圆管层流，理论值=64/Re。水力直径dH可用下式计算：雷诺数是液体在管道中流动状态的判别数。2．3．3局部压力损失面积相等但形状不同的通流截面，其水力直径是不同的。2．3．2沿程压力损失当雷诺数较大时，说明惯性力起主导作用，这时液体处于紊流状态；雷诺数是液体在管道中流动状态的判别数。圆形的最大，同心环状的最小。2．3．3局部压力损失一般要依靠实验来确定。局部压力损失Δpζ的计算公式有如下形式：阀类元件局部压力损失Δpv的实际计算常用公式为(2.35)式中：——局部阻力实数。(2.36)式中：——阀在额定流量下的压力损失（可以从阀的产品样本或设计手册中查出）——通过阀的实际流量；——阀的额定流量。2．3．4管路系统总压力损失整个管路系统的总压力损失应为所有沿程压力损失和所有局部压力损失之和，即：例2.8如图2.18所示，某液压泵装在油箱油面以下。液压泵的流量q=25L/min，所用液压油的运动粘度，油液密度，吸油管为光滑圆管，管道直径d=20mm，过滤器的压力损失为，试求油泵入口处的绝对压力。(2.37)解：取泵吸油管的管轴为基准面，列出油箱液面1-1和泵吸油腔断面2-2的伯努利方程为：因油箱液面面积较大，所以。由断面1-1到2-2的总能量损失。为确定动能修正系数和沿程损失需要先判定流态。由雷诺数公式得：由此可知=2，则沿程损失为：将上述得到的数值代入到伯努利方程中，可得油泵入口处的绝对压力为：结束
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