摩擦损失公式

流体通过管道的流动受到流体内的粘性剪切力以及湍流的阻碍。这些湍流沿内管壁发生，受管道材料粗糙度的影响。摩擦损失是系统几何结构的复杂函数，它们与流体特性和流量成正比。在大多数工程流程中，我们可以看到这种损失通常与流量的平方成正比。

摩擦损失

摩擦力定义为使物体在外表面上移动所需的阻力量。另一方面，摩擦损失与液体通过管道的运动有关。结果，管内的摩擦导致能量损失。因此，它与流体的速度和粘度有关。因为摩擦损失只不过是能量损失，所以可以计算为 h _l 。管道摩擦是这种阻力的代名词，以流体压头的米为单位。为了开发计算这种损失的各种公式，已经进行了几种形式的研究。

公式

摩擦损失的公式如下：

$h_l = f \times \frac {L}{D} \times \frac {v^2}{2g}$

where,

• f denotes the friction factor
• L denotes the pipe’s length
• D is the pipe’s inner diameter
• v is the liquid’s velocity
• g is the constant of gravity
• h_l denotes the friction lost

示例问题

问题 1. 计算摩擦损失，假设管道内径和长度分别为 1 m 和 30m，液体的摩擦系数和速度分别为 0.4 和 75m/s。

解决方案：

Given: L = 30 m, D = 1 m, v = 75 m/s and f = 0.4 .

We know, g = 9.8m/s

The friction loss formula is given by: $h_l = f \times \frac {L}{D} \times \frac {v^2}{2g}$

Substituting the given values in the above formula, we obtain:

$h_l = 0.4\times \frac {30}{1} \times \frac {(75)^2}{2\times9.8}\\= 8609.69m$

问题 2. 计算摩擦损失，假设管道内径和长度分别为 0.4m 和 10m，液体的摩擦系数和速度分别为 0.5 和 25m/s。

解决方案：

Given: L = 10m, D = 0.4m, v = 25m/s and f = 0.4.

We know, g = 9.8m/s

The friction loss formula is given by: $h_l = f \times \frac {L}{D} \times \frac {v^2}{2g}$

Substituting the given values in the above formula, we obtain:

$h_l = 0.5\times \frac {10}{0.4} \times \frac {(25)^2}{2\times9.8}\\= 398.59m$

问题 3. 采取一些措施来减少摩擦损失。

解决方案：

1. Reduce interior surface roughness of the piping system
2. Increase pipe diameter of the piping system
3. Minimize length of piping system
4. Minimize the number of elbows, tees, valves, fittings, and other obstructions in the piping system; replace 90 degree turns with gentle bends.

问题 4. 将 700 英尺的 3 英寸软管减少到 200 英尺的 1¾ 英寸攻击线和 1 英寸直管尖的总摩擦损失是多少？

解决方案：

Figure the attack line first:

2 × 2.1² + 2.1 × 2 × 6

= 65.52 × 2 (length)

= 131.04 psi

Next, figure the three-inch hose:

2 × 2.12 + 2.½.5

= 4.37 × 7 (length)

= 30.59 psi

Finally, add the two together: 131.04 + 30.59 = 161.63 psi.

As you can see, if the entire hose line were 900 feet of 1¾- inch hose, the friction loss would be 589.68 psi.

问题 5. 计算摩擦损失，假设管道内径和长度分别为 0.3m 和 30m，液体的摩擦系数和速度分别为 0.4 和 25m/s。

解决方案：

Given: L = 30m, D = 0.3m, v = 25m/s and f = 0.4.

We know, g = 9.8m/s

The friction loss formula is given by: $h_l = f \times \frac {L}{D} \times \frac {v^2}{2g}$

Substituting the given values in the above formula, we obtain:

$h_l = 0.4\times \frac {30}{0.3} \times \frac {(25)^2}{2\times9.8}\\= 1275.51m$

问题 6. 计算摩擦损失，假设管道内径和长度分别为 0.5 m 和 20m，液体的摩擦系数和速度分别为 0.3 和 50m/s。

解决方案：

Given: L = 20 m, D = 0.5 m, v = 50 m/s and f = 0.3 .

We know, g = 9.8m/s

The friction loss formula is given by: $h_l = f \times \frac {L}{D} \times \frac {v^2}{2g}$

Substituting the given values in the above formula, we obtain:

$h_l = 0.3\times \frac {20}{0.5} \times \frac {(50)^2}{2\times9.8}\\= 1530.61m$