第5讲：16 流体输送管路的计算1、设计型管路的计算;2、.ppt

第 1 章　流 动 流 动 第5讲：1.6 流体输送管路的计算1、设计型管路的计算；2、操作型管路的计算；3、复杂管路的计算；  例题。 代入方程式中，解出未知数 AB管段总流量 总管 （2）D阀全开，C阀关小至B-1支管中的流量减半，楼顶的最大流量为多少？总管流量为多少？ A-A---2-2列方程式 例：水作定态流动。试判断： （１）R读数反映什么的大小？（２）当由１流向２时，比较pa 、pb大小？（３）当由２流向１时，比较pa 、pb大小？（４）当阀门全关闭时， R读数是多少？ 解： （1） R读数反映1-2管内流体流动时的机械能损失。 （2）相等。（等压面） （3）相等。 （等压面，但是液面变化为左侧低，右侧高，R数值相同） （4）R=0 。 例：用同一台离心泵由水池A向高位槽B和C供水，高位槽B和 C的水面高出水池水面A分别为ZB＝25m,Zc=20m.当阀门处于某一 开度时，向B槽和C槽的供水量恰好相等，即VB=VC=41/s.管段长 度、管径及管内摩擦阻力系数如下： * * 第1章 流体流动（12学时） 1.6 管路计算 所应用的公式 操作型计算2：给定 即利用已有的管路完成规定的输送量，确定管路初始点的操作条件。 求 P1(或Z1) 操作型计算1：给定 管路计算问题的分类 1、简单管路的设计型问题——经济流速的概念 常见流体的经济流速见教材P537 同时，流速u取得小，能量损失小，生产运行费用小。 费用 运行费 设备费 总费用 如果 2、操作型问题----- 阻力损失与管路状况、流量的关系 对于无外加机械能的管路 he=0 已由管路的允许条件所决定 结论：阀门关小，阀门所在的管路中的流量减小，阀门上游的压强升高，阀门下游的压强降低。 对于求解流速（流量）的操作型计算问题，遇到流速u、摩擦因数两个未知数。 一般首先假设λ=0.02 ，计算得到u之后，再计算Re数值，再查摩擦因数的值，与假设值进行比较检验。 如果根据问题，首先判断为层流，则摩擦因数这个未知数可以通过流速这个未知数表示出来，因此，仅有流速这一个未知数了。 解未知数的方程式就是流体的机械能衡算式。 串联管路的计算 管路计算 P39例1-5 简单管路的流量计算 并联管路阻力损失相等的应用：1）各分管状况一定时，计算流量的分配； qV1:qV2:qV3 2）指定了流量的分配，计算各分支管的某种尺寸。上述2种计算均需首先设分支管中的摩擦系数，然后做检验。 3、复杂管路的计算-----有分支点、汇合点的管路 1）并联管路 注意：阻力损失不能重复计算。 但可以有这样的结论：并联管路中，若各管长和阻力系数相同，管径小，则流速小（流量小）。 思考 2）有分支和汇合的管路 当阀门开度较大时， 列机械能方程式 如果逐渐关小阀门３， 若出现 若出现 定性分析阀门开度变化对流动参数的影响 2）有分支和汇合的管路 当阀门开度较大时， 1. 无积累 省略 省略 复杂管路的阻力控制问题 （2） （1） 管路两种极端的特性： ζ包括支管中的阀和出口阻力系数之和。 什么部位是喉颈的问题。 在特性（2）时，当某一分支管中进行调节时，对相邻的并联分支无影响，这是理想的管路特性。新安装的总管常是这种特性。 复杂管路的阻力控制问题 总管中的流速很小，其输送能力仍然有很大的潜力。当分支管增加后，qV总管能够增加到支管中所需要增加的量。 （2） ζ包括支管中的阀和出口阻力系数之和。 管路两种极端的特性： （1） 总管中的流速很大，已经达到输送能力的最大值。 如图管路L＝50m,d1=25mm,总管的摩擦系数λ=0.03,总管的局部阻力系数Σζ1＝20。支管10个，d2＝10mm，支管很短，除阀门阻力外其他阻力可以忽略，试求:（1）当所有阀门全开（ζ＝6.4）时，总流量为多少m3/s? (2)再增设同样支路10个，各支路阻力系数同前，总流量有何变化？ 总管阻力对流量的影响 比较： 例2（习题33）：如图所示,在两水槽之间连接一直管,管内径为d ,管长为L 。当两液面高度差为H时，管内流量为VS1 。若在直管的中点B（L/2处）分为两根直径为d,长度L/2的管子，液面差仍为H，设改装前后均为完全湍流流动状态，局部阻力可以忽略不计。试求改装后流量与改装前流量之比。 改装前后因管内流动状态均为完全湍流，所以摩擦因数λ可视为不变。两根并联的支管管径，管长布局完全相同，所以其阻力损失相同。设改装后管路中的总流量为Vs2 ，由1－1面至2－2面列机械能方程式，并忽略流体在分支点处的阻力损失。 解：改装前的管子由1－1面至2－2面列出机械能方程式 例（习题34） 水位恒定的高位槽从 C 、D 两支管同时放水。AB段管长6m，内径41mm。BC段长15m，内