所謂的摩擦阻力就是氣體在流動過程中,氣體與管道壁摩擦以及氣體內部由此造成的內摩擦作用,形成了對氣體流動的阻力。為了保持氣體以原有的速度流動。必須消耗氣體所具有的機械能。現在考察氣體在直管中的摩擦阻力,取一段直管進行受力的分析。
局部阻力
氣體流過管道除了沿程摩擦阻力而外,在流經轉彎、擴張、收縮、閥門等處時,由于流速或方向突然發生變化,而造成氣體與管壁的碰掩,及氣體質點之間相互的沖撞,這時產生局部阻力。局部阻力造成的能量損失用式(2-46)計算。其中阻力系數K值從理論上推導是較困難的,除個別情況外,絕大多數局部阻力系數是通過實驗方法確定的。
突然擴張
氣體由截面積A:的小管突然流人截面積A:的大管(圖2-21)時,氣體通過突然擴張的管道,由于慣性的作用,氣體質點不可能突然轉彎。這樣就在死角處形成了漩渦區。漩渦區與氣流主體之間有質量交換,主流中有新的質點進人漩渦區,漩渦區的氣體不斷被主流帶走,在這個運動過程中要發生沖擊和摩擦并消耗能**。在漩渦區內,‘氣體由于自身的貓度,運動中要克服摩擦力也要消耗能量。此外。在窄管內的氣流速度大,突然擴張以后氣流速度減慢會發生沖撞,也要消耗一部分能量。綜合這些原因,就不難理解為什么管道突然擴張時會產生局部阻力,引起壓頭的損失。突然擴張的阻力系數K可以從理論上推導,與實驗的結果也相符。其計算式為對應干速度晰時(即采用小管中速度ws時)。
突然收縮
當氣流通過突然收縮的管道(圖2-23),由于氣流的突然變形,也將發生能量的損失。和上述突然擴張的情況一樣,氣流不是沿著收縮管道的斷面流動,當進人窄管時,深井爐由于慣性的作用氣流將繼續收縮到一個**小的截面,然后又開始擴張。由圖2-23可見,在大管道的死角處和窄管開始的部位都出現漩渦區,這樣就會由于摩擦作用和沖擊引起壓頭損失。顯而易見,如果管道突然收縮口的邊緣不是尖銳的直角,而是改為圓滑的流線型,將大大減小所造成的壓頭損失。
突然收縮時的局部阻力系數K與兩截面面積的比值A2/A,有關,其數值見表2-5。如果把突然收縮的管道代之以逐漸收縮。這時壓頭損失將減小。表2-5突然收縮時的局部阻力系數。