管内阻力

定义/概述

管内压降包括摩擦阻力和弯管阻力两部分，是换热器设计中评估泵功耗的重要参数。

总压降计算

管内总压降包括摩擦阻力和回弯管阻力：

$\Delta P = (\Delta P_f + \Delta P_r) R \cdot N_p \cdot N_s \tag{5.25}$

其中：

$\Delta P_f$ — 直管摩擦阻力，Pa
$\Delta P_r$ — 回弯管局部阻力，Pa
$R$ — 污垢修正系数（一般取 1.05~1.15），无量纲
$N_p$ — 管程数，无量纲
$N_s$ — 串联壳程数，无量纲

摩擦阻力

$\Delta P_f = \frac{4f L \rho u^2}{d_i \cdot 2} \tag{5.26}$

其中：

$f$ — 达西摩擦系数，无量纲
$L$ — 管长（单程），m
$\rho$ — 流体密度，kg/m³
$u$ — 管内流速，m/s
$d_i$ — 管内径，m

弯管阻力

$\Delta P_r = \frac{\rho u^2}{2} \tag{5.27}$

表示流体在管程折返处因方向改变产生的局部压力损失。

雷诺数

$Re = \frac{d_i u \rho}{\mu} \tag{5.28}$

其中 $\mu$ 为流体动力粘度，Pa·s。

摩擦系数

层流（ $Re < 2300$ ）

达西摩擦系数：

$f = \frac{64}{Re} \tag{5.29}$

湍流 — 光滑管（Blasius 式）

$f = 0.3164 Re^{-0.25} \tag{5.30}$

适用范围： $Re = 3 \times 10^3 \sim 1 \times 10^5$

粗糙管（Colebrook-White 方程）

$\frac{1}{\sqrt{f}} = -2\log_{10}\left(\frac{e/d_i}{3.7} + \frac{2.51}{Re\sqrt{f}}\right) \tag{5.31}$

该方程适用于所有流态（光滑管、粗糙管、完全粗糙管）。

关键参数

符号	含义	单位
$\Delta P$	压降	Pa
$f$	达西摩擦系数	无量纲
$Re$	雷诺数	无量纲
$e/d$	相对粗糙度	无量纲
$N_p$	管程数	无量纲

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总压降计算 ​

摩擦阻力 ​

弯管阻力 ​

雷诺数 ​

摩擦系数 ​

层流（Re<2300Re < 2300Re<2300） ​

湍流 — 光滑管（Blasius 式） ​

粗糙管（Colebrook-White 方程） ​

关键参数 ​

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