流體介質(zhì)流過管路系統(tǒng)時，由于沿程摩擦產(chǎn)生能量損失，又由于局部阻力(閥門、三通、彎頭、管徑突然擴大與縮小)產(chǎn)生附加的能量損失。

在一個直徑為DN的導(dǎo)管中，其壓力損失△ρ_N的計算式如下：

如果液體介質(zhì)流過簡單的管路，壓力損失值可按實驗確定的系數(shù)λ久進(jìn)行理論計算，見圖1。對于局部阻力，僅僅在簡單的情況下進(jìn)行理論計算，因為在大多數(shù)情況下，系數(shù)ζ是不同的，必須按不同情況通過實驗來確定。實際上，系數(shù)ζ表示流體沿程阻力的動能損失。對于兩個不同的結(jié)構(gòu)或兩種不同的工藝條件，除了偶然的情況外，水力阻力是不相等的，系數(shù)ζ也是不同的。

如果僅僅涉及到局部阻力，壓力降的計算公式如下：

式中 v_N——在局部阻力件之前或之后，按管徑DN計算的流體平均速度，在某些情況下是指特定區(qū)的流速。

注意：在大多數(shù)情況下，ζ是對圓截面管道講的。

1．局部阻力系數(shù)ζ_k

局部阻力分為閥門阻力和其他局部阻力。這樣劃分的目的，是便于深入研究通過閥門的介質(zhì)流動。

(1)導(dǎo)管的流人和流出當(dāng)容器與導(dǎo)管連接的時候，導(dǎo)管被安裝在容器的出口或入口上，或者把導(dǎo)管的一頭插入罐內(nèi)引出導(dǎo)管，見圖2和圖3。圖中已給出各種情況下的ζ值。

ζ值也可以查表1。

2)漸擴管。圖5為介質(zhì)通過漸擴管的簡圖。壓力損失產(chǎn)生于介質(zhì)對管壁的摩擦和流線的擴大。△p是幾何尺寸Dl、D2、L和Φ的函數(shù)。

ζ可從圖6中查得。這是對中等粗糙度管子的試驗結(jié)果。

3)突然收縮。如圖7所示，如果已知介質(zhì)的收縮截面是A2，在這種情況下，壓力損失的確定與突然擴大時相似。

計算壓力損失△p時，可用式(5)，而流阻系數(shù)ζ的計算如下:

因為在大多數(shù)情況下，截面A2是不知道的，所以ζ是A2／A1的函數(shù)，如圖8所示。它對應(yīng)于進(jìn)口處為銳邊的突然收縮管中流動時的ζ值。

4)漸縮管。如圖9所示的漸縮管，其壓力損失比突然收縮的要小，其壓力損失△p的計算如下：

漸縮管的角度Φ=4°～10°時，ζ值可查表2，它是管子直徑比的函數(shù)。

2．通過閥門的流阻系數(shù)

閥門可以切斷、調(diào)節(jié)或者分配流過的介質(zhì)。應(yīng)對閥門進(jìn)行下列分析：

1)確定閥門全開時產(chǎn)生的流阻或壓力損失。

2)不同開度時的流阻系數(shù)或壓力損失(主要是指調(diào)節(jié)閥)。

下面僅討論切斷閥。從經(jīng)濟的觀點來看，希望閥的全開時阻力越小越好。因此，閥門的ζ值是一個非常重要的指標(biāo)，也是分級的依據(jù)。

進(jìn)一步研究閥門的特性，可以得出以下結(jié)論：

1)閥門的流阻影響系統(tǒng)性能。因為流阻存在，要求增高起點壓力，或是降低用戶的使用壓力。

2)閥門的流體阻力值是介質(zhì)參數(shù)和閥門結(jié)構(gòu)的函數(shù)。

3)在較短的管路系統(tǒng)中，能量的總損失主要是由閥門壓降引起的。

4)閥門結(jié)構(gòu)的選擇，不能僅考慮閥門起到啟閉的作用，還必須使閥門的局部阻力盡可能地小。

通過式(1)可得出閥門壓力損失的計算公式：

由上式可以看出，ζNj的量綱為1。它表示介質(zhì)通過閥門時的能量損失程度。能量損失的原因是多種多樣的，如方向的改變、流通面積的擴張或收縮、管壁的摩擦等。

圖10示出幾種調(diào)節(jié)閥的簡圖和介質(zhì)能量損失的情況。要知道，即使對于一個構(gòu)造簡單的調(diào)節(jié)閥，要想通過理論計算得出ζNj值也是不可能的。ζNj值要通過試驗確定。

下面介紹試驗結(jié)果，以便為計算閥門的能量損失提供方便有用的數(shù)據(jù)。

顯然，應(yīng)研究每種流動狀態(tài)(層流、過渡流、湍流)下的ζ_Nj值。但實際上，大多是湍流，故通常僅介紹湍流情況下的ζ_Nj值。在雷諾數(shù)Re的函數(shù)中，ζ_Nj值是個常數(shù)。