所謂的文丘里管就是用于管道中的流盤(pán)測(cè)量，它是由收縮段和擴(kuò)張段所組成,在人口前的直管段截面1-1和截面2-2之間測(cè)得靜壓差，根據(jù)靜壓差和兩個(gè)已知的截面積，就可以計(jì)算管道的流量。設(shè)1-1。2-2截面上的流速和截面積分別為Uh、A，和uh,A2，根據(jù)理想流體的伯努利方程如果靜壓差(pA-P2)用測(cè)液液柱高度h表示，(p1-P2)，(pt-p)gh，以及考慮到流體貓性引起的流動(dòng)損失，上式還應(yīng)乘上修正系數(shù)產(chǎn)，故式中/-I-~文丘里管的流量修正系數(shù)，其值由實(shí)驗(yàn)確定，一般F--O。9898;h-U形管測(cè)液的液柱高度，m;P"八—分別為被測(cè)流休和U形管測(cè)液的密度，kg/m'，A,、AZ—分別為直管段和文丘里管喉部的流通截面當(dāng)被測(cè)流休為氣體時(shí)。

　　氣休流動(dòng)時(shí)的壓頭損失

　　氣體由于有貓性，在流動(dòng)過(guò)程中要產(chǎn)生阻力。一部分阻力是由于氣體本身的貓性及其與管壁的摩擦所造成，稱(chēng)為摩擦阻力。而且這種阻力沿流動(dòng)路程都存在，所以又叫沿程阻力。另一部分是由于氣流方向的改變或速度的突變引起的阻力，稱(chēng)為局部阻力。氣體流動(dòng)要克服阻力，就必須作功，因此要消耗部分能量。造成壓頭損失。在上一節(jié)討論伯努利方程時(shí)，已經(jīng)指出壓頭損失只產(chǎn)生在氣體流動(dòng)的時(shí)候。所以壓頭損失。

　　流動(dòng)的兩種型態(tài)

　　英國(guó)科學(xué)家雷諾(0。Reynolds)1883年通過(guò)一個(gè)**的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了流體流動(dòng)的兩種不同型態(tài)，其裝置原理如圖2-16所示J水箱1中的水經(jīng)由圓玻璃管2流出。速度可由閥3調(diào)節(jié)。深井爐在玻璃管的進(jìn)口處有一股由墨水瓶5引出經(jīng)細(xì)管4流出的墨水。開(kāi)始，當(dāng)水的流量不大時(shí)，2中水的流速較小，墨水在水中成一直線(xiàn)，管中的水流都是沿軸向流動(dòng)，這種流動(dòng)稱(chēng)為層流如果繼續(xù)加大水的流量，由于管道截面不變，則玻璃管內(nèi)水的流速增大。當(dāng)達(dá)到某一流速時(shí)，墨水不能再保持直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，開(kāi)始發(fā)生脈動(dòng)。流速繼續(xù)增大，墨水將在前進(jìn)的過(guò)程中很快與水混在一起，不再有明顯的界限，顯示流動(dòng)的性質(zhì)已發(fā)生改變，流體的質(zhì)點(diǎn)已不是平行的運(yùn)動(dòng)，而是不規(guī)則紊亂的運(yùn)動(dòng)，這種流動(dòng)型態(tài)稱(chēng)為紊流或湍流。

　　根據(jù)以不同的流體和不同的管徑所獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。證明支配流體流動(dòng)性質(zhì)的因素，除流體的流速w外，還有流體流過(guò)的管徑d、流體的密度P、流體的鉆度產(chǎn)。并且提出以上述四個(gè)因素所組成的無(wú)量綱特征數(shù)wpd/f1作為判定流動(dòng)性質(zhì)的依據(jù)。這個(gè)特征數(shù)稱(chēng)為雷諾數(shù)，用符根據(jù)雷諾和許多研究工作者的實(shí)驗(yàn)，在截面為圓形表面光滑的管道中，Re<2100時(shí)，流動(dòng)是層流，而Re>2300時(shí)，流動(dòng)是紊流。用人工的方法也可以使Re大于2300的情況下保持層流流動(dòng)，但是這種層流不穩(wěn)定，只要某處發(fā)生擾動(dòng)，便立刻變成紊流。由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪魍?jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)渡階段，稱(chēng)為臨界狀態(tài)，Re=2300時(shí)，叫做雷諾數(shù)的臨界值。但這個(gè)臨界值并不是固定不變的，而是與許多條件有關(guān)，特別是流體的人口情況和管壁的粗糙度等。例如當(dāng)人口處是光滑的圓形人口時(shí)，Re的臨界值大約為4000。由于流動(dòng)型態(tài)的不同，管內(nèi)流體速度的分布情況也隨之而異。見(jiàn)圖2-17,層流時(shí)流體的速度沿管的斷面系按拋物面的規(guī)律分布，管中心的速度*大，沿拋物面漸近管壁，則速度逐漸減小以至于零，其平均速度為管中心*大速度的一半，即圓管中紊流的速度分布亦為一曲面，與拋物面相似，但頂端稍寬。由于在紊流中流體質(zhì)點(diǎn)無(wú)規(guī)律的脈動(dòng)，其速度在大小和方向上時(shí)時(shí)變化，我們只能取一定時(shí)間間隔的速度統(tǒng)計(jì)平均值作為平均流速。在十分穩(wěn)定的紊流中，其平均速度與中心*大速度的關(guān)系。

　　實(shí)際流體由于具有貓性。當(dāng)流體剛開(kāi)始流過(guò)壁面時(shí)，緊貼表面的速度為零，在接近壁面處有一層速度急劇降低的薄層，層內(nèi)流動(dòng)保持層流狀態(tài)，稱(chēng)為層流邊界層。層內(nèi)速度梯度很大。且接近于常數(shù)。層流邊界層的厚度與流股核心的紊亂程度有關(guān)，紊動(dòng)越激烈，邊界層越薄，即邊界層厚度與R，成反比。流體繼續(xù)沿壁向前流動(dòng)，邊界層逐漸加厚，邊界層內(nèi)流體流動(dòng)的性質(zhì)開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪?，在此區(qū)域紊流程度不斷增強(qiáng)，發(fā)展到**的紊流流動(dòng)，這時(shí)的邊界層稱(chēng)為紊流邊界層。但即使在紊流邊界層中，在緊靠壁表面那一薄層中，流動(dòng)仍然保持層流，稱(chēng)為層流底層。在層流底層和紊流區(qū)之間又有一過(guò)渡層(圖2-18)。邊界層的存在，對(duì)傳熱過(guò)程有重大的影響，以后將討論這個(gè)問(wèn)題。

　上述速度分布情況系指流體的流動(dòng)情況已趨穩(wěn)定而言。流體在進(jìn)人管道后須經(jīng)過(guò)一定距離才能達(dá)到穩(wěn)定。對(duì)于紊流，這一段流經(jīng)的直管距離約為管道直徑的25-40倍。同時(shí)上述速度分布規(guī)律，只是在等溫狀態(tài)下才是**的，而且穩(wěn)定不變。