螺旋型蛇形管降压的计算课程设计.docVIP

螺旋型蛇形管降压的计算 目录 1. 螺旋型蛇形管静压降计算 1 1.1静压降总方程 1 1.2 原始输入数据 1 1.3 计算方法 2 1.4 关于蛇形管内流体性质的变化对于压降的影响可略去的依据 3 2. 螺旋型蛇形管的摩擦系数 4 2.1 在标准工况下摩擦系数 5 2.2 考虑横截面上流体性质变化的修正系数 6 2.3 考虑到表面粗糙度影响的修正系数 6 2.4 螺距的影响 7 3. 影响螺旋型蛇形管内压降的其他因素 8 3.1 振动 8 3.2 非圆截面 8 3.3 腐蚀和污垢 8 3.4 蛇形管的长度 8 4. 误差 9 附录一 符号和定义 10 1. 螺旋型蛇形管静压降计算 1.1静压降总方程 ………………（1） 第一项总是正的，它涉及到不能恢复的静压分量，且依赖于可从本文数据获得的摩擦系数的数值。 第二项涉及到静压降的动量分量，它可能是正的，也可能是负的。 第三项有关静压降的重力加速度分量。这一项也可能是正的或负的。 可以把蛇形管分成一系列的蛇形管分段（当蛇形管的流体的物理性质变化比较大的时候），则通过蛇形管的总压降，为根据方程（1）分别对各个分段进行计算的总和值。 螺旋形蛇形管的摩擦系数，以标准值得形式表示。这个值适合于以下条件： 流体和蛇形管壁之间没有温差。 蛇形管是光滑管。 把修正系数和用 联系起来得： ……………………………………（2） 式中 ——考虑流体性质在横截面上变化的影响（当时，=1）。 ——考虑表面粗糙度的影响（当或时，）。 计算、 和 的方法在第2节中给出。 1.2 原始输入数据 利用1.1节中的方程(1)进行计算，首先需要确定以下参数： 质量速度G； 蛇形管的螺距与螺径之比； 蛇形管的螺径与管径之比或者，如果，用，如果，用； 蛇形管的长度(见1.3节) 螺旋管的垂直高度 ； 管壁粗糙度与管径的比值——表Ⅱ 给出了典型的值。 关于更详细的资料可以查询参考文献[1].通过蛇形管的下列参数可能发生较大的变化(由于通过蛇形管的流体性质变化较大)，并且要求首先求出蛇形管入口处的值。 ； ； 对于液体，。 1.3 计算方法 当通过蛇形管的流体性质变化是主要的(见1.4节)时。要把蛇形管分成足够小的微段，以满足在每一小段内流体性质沿轴向的变化可以忽略不计。对于蛇形管每一微段的计算方法都一样，并且把每段静压降的数值叠加起来。得出整根蛇形管的总静压降。这个方法的特点是，不满足1.4节总则的总压降的计算与满足该准则的总压降的计算值只有一定程度的差别。所以这种情况的可能条件有二：第一，由于1.4节的准则是为满足最不利条件而推导的，所以对于特殊的雷诺数以及直径比，甚至流体的性质发生很大的变化，但可能仅会引起压降值很小的改变(在高雷诺数范围内，这是特别正确的，参考例题)。第二，当一小段内的压降，仅仅是通过蛇形管总压降的一小部分时，这一段若再进一部分，就会导致总压降的变化可忽略不计，虽然在这一段中压降的百分比变化可能显著。若蛇形管存在热交换时，则常常要把蛇形管的流体温度的变化作为原始数据对待。通常需要应用别的原始资料进行单独的传热计算，以预计这些温度。然而，由于压降和传热计算是相互依赖的，可能需要采取迭代程序，以确保每一个步骤是协调的。由于压降通常对流体性质的而变化比传热更为敏感，所以建议在这样的迭代过程中，传热计算应该放在首先进行。 本文中压降的计算与均值法相反，对于一根蛇形管或者一段蛇形管，其计算是基于入口条件为已知。前者运用数字计算机更为方便，或者像通常的情况那样，假设仅知道一根蛇形管的入口条件。用前一方法也是比较方便的，本文所述的计算方法，当应用平均情况时，必须做相应的修正。 1.4 关于蛇形管内流体性质的变化对于压降的影响可略去的依据 蛇形管内流体性质沿轴向的变化，是通过参数、以及影响压降的。对给定的蛇形管长度，若满足以下判据，则因流体性质沿轴向变化而引起的的变化，不超过进口值得。 关于的改变 在低雷诺数时 ……………………………（3） 在高雷诺数时 ………………………………（4） 当变化时 ………………………………（5） 当 变化时 对于液体 …………………（6） 2. 螺旋型蛇形管的摩擦系数 关于数据，已确定了四个雷诺数的范围： ,在该范围内，弯曲的影响可忽略不计，此处， ………………………（7） 低雷诺数范围 ，此处： …………………（8） 中雷诺数范围(见2.1节)，此处： …………………………（9） 高雷诺数范围 图1给出了在条件下上述范围的限度随的变化情况。当螺距的影响不能忽略时，即条件下，如果以代替作为自变量，图1还是可以应用的。 2.1 在标准工况下摩擦系数 下列经验公式能很好地联系诸数据： 对于 ……………………………………（10） 对于 ………