化工原理（ 第三版） 教学课件 作者 陆美娟张浩勤 主编 流体流动6.pptVIP

尚辅网 尚辅网 * * 尚辅网 第六节 管路计算 本本节的学习目的 掌握不同结构管路（简单管路，并联管路及分支管路）的特点，设计型和操作型管路计算方法和步骤，以达到合理确定流量、管径和能量之间的关系。 尚辅网 本节重点 重点为不同结构管路的特点，如简单管路能量损失具有加和性；并联管路中各支管中的压强降（或能量损失）相等；分支管路中单位质量流体流动终了时的总机械能和沿程能量损失之和相等，并且在数值上等于在分叉点每kg流体具有的总机械能。 尚辅网 1-21 简单管路 一、简单管路计算 简单管路如图。其特点为： （1）流体通过各管段的质量流量不变，对于不可压缩流体，则体积流量也不变。 (2) 整个管路的总能量损失等于各段能量损失之和 。 V1,d1 V3,d3 V2,d2 不可压缩流体 尚辅网 简单管路计算基本关系式和内容 连续性方程式 柏努利方程式 能量损失计算式 摩擦系数 雷诺准数 *基本关系式 尚辅网 *计 算内 容 （1）对于已有管路系统，规定流量，求能量损失或We； （2）对于已有管路系统, 规定允许的能量损失或推动力，求流体的输送量； （3）规定输送任务和推动力，选择适宜的管径。 尚辅网 （一）设计型计算 选择适宜流速 确定经济管径 *计算类型 （1）供液与需液点的距离，即管长l； （2）管道材料与管件的配置，即?及Σξ, （3）需液点的位置z2及压力p2； （4）输送机械 We。 给定条件： 设计要求：规定输液量V，确定一经济的管径及供液点提供的位能z1(或静压能p1)。 尚辅网 （二）操作型计算 已知：管子d 、?、l，管件和阀门Σξ，供液点z1、p1， 需液点的z2、p2，输送机械 W； 求：流体的流速u及供液量V。 已知：管子d、 ?、 l、管件和阀门Σξ、流量V等， 求：供液点的位置z1 ； 或供液点的压力p1； 或输送机械有效功W 。 即求所需的输送动力。 尚辅网 试差法计算流速的步骤： （1）根据柏努利方程列出试差等式； （2）试差： 符合？ 可初设阻力平方区之值 注意：若已知流动处于阻力平方区或层流，则无需 试差，可直接解析求解。 尚辅网 例 已知输水管路的尺寸为ф89×3.5mm,管长为138m(包括管件的当量长度),管子相对粗糙度为0.0001.若该管路能量损失为50J/kg.求水的流量为若干?水的密度及粘度分别为1000kg/m3及1mPa·s . 解: 尚辅网 尚辅网 三、阻力对管内流动的影响 pA pB pa F 1 1? 2 2? A B 阀门F开度减小时： （1）阀关小，阀门局部阻力系数ξ↑ → hf,A-B ↑ →流速u↓ →即流量↓； 尚辅网 （2）在1-A之间，由于流速u↓→ hf,1-A ↓ →pA ↑ ； （3）在B-2之间，由于流速u↓→ hf,B-2 ↓ →pB ↓ 。 结论： （1）当阀门关小时，其局部阻力增大，将使管路中流量下降； （2）下游阻力的增大使上游压力上升； （3）上游阻力的增大使下游压力下降。 可见，管路中任一处的变化，必将带来总体的变化，因此必须将管路系统当作整体考虑。 尚辅网 1-22 复杂管路 一、并联管路 A V V1 V2 V3 B 1、特点： （1）主管中的质量流量为并联的各支路质量流量之和； 尚辅网 （2）并联管路中各支路的能量损失均相等。 注意：计算并联管路阻力时，仅取其中一支路即 可，不能重复计算。 对于不可压缩流体： VS =VS1 + VS2 + VS3 尚辅网 2. 并联管路的流量分配 而 支管越长、管径越小、阻力系数越大——流量越小； 反之 ——流量越大。 尚辅网 C O A B 分支管路 C O A B 汇合管路 二、分支管路与汇合管路 尚辅网 1、特点： （1）主管中的流量为各支路流量之和； 不可压缩流体 （2）流体在各支管流动终了时的总机械能与能量损失之和相等。 尚辅网 例 常温水流过一根水平钢管，管长为80m，要求达到的流量为40m3/h，有4m的压头可供克服流动的摩擦损失，试求管径。取水的密度为1000kg/m3，粘度为1×10-3 Pa·s （设钢管的绝对粗糙度为0.2mm）.