[发明专利]一种任意组合弯管阻力系数的计算方法

摘要

本发明公开了一种组合弯管阻力系数计算方法，其特征是通过参数修正的方法获得每一个弯头及连接段直管的阻力系数，然后对各个部分的阻力系数进行叠加，从而计算出整个组合弯管的阻力系数。本发明能对不同相对曲率半径和连接段长度的组合弯管阻力系数值进行计算，结果更加精确可靠。

主权项

一种任意组合弯管阻力系数的计算方法，基于同一平面的90°单弯管、两个90°单弯管加之间的连接段直管构成的S型弯管以及U型弯管的阻力系数计算公式，其特征是，对于具有两个以上同一个平面内的90°弯及连接段直管构成的任意组合弯管，lkj/D≥4，lkj为第j个连接段直管长度，D为管径；相对曲率半径1≤R/D≤3，R为弯管轴线的转弯半径；雷诺数2×104≤Re≤105且上述管为管壁光滑的圆截面管，从流体入口端到出口端通过参数修正的方法获得各弯头及连接段直管的阻力系数，然后对各个部分的阻力系数进行叠加，从而计算出整个组合弯管的总阻力系数：ζ=ΣFiζMi+ΣζTPi+ζTPl]]>为第i弯的单弯管局部阻力系数；采用单弯管局部阻力系数值计算，即：ζM=ΔpρV2/2-ζTP=A1B1C1;]]>根据Idelchik，《Handbook of hydraulic resistance(3rd Edition)》，2003，式中：ζM为弯管的局部阻力系数，ζTP为转弯区域内的摩擦阻力系数，ΔP为流体的总压压力降[Pa]，ρ为流体密度[kg/m3]，V为流体速度[m/s]；A1为考虑弯管转角δ[°]影响的系数，B1为考虑弯管相对曲率半径R/D影响的系数，C1为考虑弯管相对高宽比影响的系数；A1按照Nekrasov,Hydraulics,1954,290p的数据选取：当δ＝90°时，A1＝1；当δ<70°时，A1＝0.9sinδ；当δ>100°时，B1按照近似公式选取：当R/D<1时，B1＝0.21/(R/D)0.25；当R/D≥1时，B1＝0.21/(R/D)0.5；对于圆截面管子，C1＝1；为第i弯管弯曲部分的摩擦阻力系数，Ri为第i弯管轴线的转弯半径[m]，δ为第i弯转角[°]，λ是与雷诺数Re和相对粗糙度有关的系数，针对2×104≤Re≤105且上述管为管壁光滑的圆截面管，λ值按下列经验公式计算：紊流状态4000<Re<105λ=0.3164Re0.25;]]>紊流状态Re>105λ=1(1.8lgRe-1.64)2;]]>或通过“Idelchik，《Handbook of hydraulic resistance(3rd Edition)》，2003”第110页，第2章表2‑1查表得到；为连接段直管的总摩擦阻力系数，lkj为第j个连接段直管长度；Fi为第i弯的局部阻力系数的修正系数；计算中需要确定的值只有第i弯的局部阻力系数的修正系数Fi值，流体入口第二个弯及以后的局部阻力系数Fi只与前一个弯和连接段直管长度有关，取值原则如下：1)当连接段直管长度lkj/D>25时，该连接段直管之后那个弯管的局部阻力采用流体入口后第一个弯的计算公式计算；2)第一个弯的局部阻力系数修正系数F1与相对曲率半径有关：R/D＝1时，F1＝0.6AS/U；R/D＝2时，F1＝0.7AS/U；R/D≥2.5时，F1＝0.5AS/U；其中AS/U为由第一个弯和第二个弯组成的S/U型弯管的局部阻力系数修正系数A值，在Idelchik，《Handbook of hydraulic resistance(3rd Edition)》，2003中查得，其值是lkj/D的函数，若两弯的相对曲率半径不同，按照第一个弯的相对曲率半径计算；3)第二个弯及其后面的弯管局部阻力系数的修正系数值Fi如下：R/D＝1时，Fi＝0.4AS/U；R/D＝2时，Fi＝0.3AS/U；R/D≥2.5时，Fi＝0.5AS/U；其中AS/U为第i弯及其前一个弯组成的S/U型弯管的局部阻力系数修正系数A值，在Idelchik，《Handbook of hydraulic resistance(3rd Edition)》，2003中查得，若两弯的相对曲率半径不同，按照第i弯的相对曲率半径计算。