化工原理课件第一章第五节.ppt

1、特点： （1）总管内流量等于各支管内流量之和，对于不可压缩性流体，有 1-61a 1-61 （2）虽然各支路的流量不等，但在分支处O点的总机械能为一定值，表明流体在各支管流动终了时的总机械能与能量损失之和必相等。 1-62 例：如图所示，从自来水总管接一管段AB向实验楼供水，在B处分成两路各通向一楼和二楼。两支路各安装一球形阀，出口分别为C和D。已知管段AB、BC和BD的长度分别为100m、10m和20m（仅包括管件的当量长度），管内径皆为30mm。假定总管在A处的表压为0.343MPa，不考虑分支点B处的动能交换和能量损失，且可认为各管段内的流动均进入阻力平方区，摩擦系数皆为0.03，试求： 5m A C D B 自 来 水 总 管 （1）D阀关闭，C阀全开（ξ= 6.4）时，BC管的流量为多少？ （2）D阀全开，C阀关小至流量减半时，BD管的流量为多少？总管流量又为多少？ 解： 1）在A~C截面（出口内侧）列柏努利方程 (2) D阀全开，C阀关小至流量减半时： 在A~D截面（出口内侧）列柏努利方程（不计分支点B处能量损失） 其中： 化简得 解得： 总管流量 讨论： 对于分支管路，调节支路中的阀门（阻力），不仅改变了各支路的流量分配，同时也改变了总流量。但对于总管阻力为主的分支管路，改变支路的阻力，总流量变化不大。 End 三、阻力对管内流动的影响 pA pB pa F 1 1? 2 2? A B 图1-37 阻力对管内流动的影响 三、阻力对管内流动的影响 pA pB pa F 1 1? 2 2? A B 图1-37 阻力对管内流动的影响 1.5 管路计算 1.5.1 简单管路 1.5.2 复杂管路 管路计算与阻力对管内流动的影响，复杂管路的特点。 试差法在管路计算中的应用。 本节重点： 本节难点： 1.5.1 简单管路 简单管路：指流体从入口到出口是在一条管路 中流动，无分支或汇合的情形。 整个管路直径可以相同，也可由内径不同的管子串联组成，如图1-36所示。 Vs1,d1 Vs3,d3 Vs2,d2 图1-36 简单管路 一、特点 （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 。 1-57a 1-58 1-57 二、管路计算 管路计算是连续性方程、柏努利方程及能量损失计算式在管路中的应用。 基本方程： 连续性方程： 柏努利方程： 阻力计算（摩擦系数）： 根据计算目的，通常可分为设计型和操作型计算型两类。 1.设计型计算 规定输液量Vs，确定一经济的管径及 供液点提供的位能 z1 (或静压能p1)。 设计要求： （4）输送机械 We 。 给定条件： （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∑ζ； （3）需液点的位置 z2 及压力 p2 ； 此时一般应先选择适宜流速，再进行设计计算。 2.操作型计算 对于已知的管路系统，核算给定条件下的输送能力或某项技术指标。通常有以下两种类型： 1）已知管径（d）、管长（ l ）、管件和阀门（ ∑ζ）、相对位置（△z）及压力（ p1、 p2 ）等，计算管道中流体的流速u及供液量Vs； 2）已知流量（ Vs ）、管径（d）、管长（ l ）、管件和阀门（ ∑ζ）、及压力（ p1、 p2 ）等，确定设备间的相对位置（△z），或完成输送任务所需的功率等。 对于操作型计算中的第二种类型，过程比较简单，一般先计算管路中的能量损失，再根据柏努利方程求解。 对于设计型计算求 d 及操作型计算中的第一种类型求 u 时，会遇到这样的问题，即在阻力计算时，需知摩擦系数λ，而 与 u、d 有关，因此无法直接求解，此时工程上常采用试差法求解。 试差法计算流速的步骤： 可初设阻力平方区之值 符合？ 注意：若已知流动处于阻力平方区或层流区，则 无需试差，可直接由解析法求解。 （2）试差： （1）根据柏努利方程列出试差等式； 例 ： 常温水在一根水平钢管中流过，管长为80m，要求输水量为40m3/h，管路系统允许的压头损失为4m，取水的密度为1000kg/m3，粘度为1×10-3 Pa·s，试确定合适的管子。（设钢管的绝对粗糙度为0.2mm）符合？ 解： 水在管中的流速 代入范宁公式 整理得： 即为试差方程。 由于d（u）的变化范围较宽，而λ的变化范围小，试差时宜于先假设λ进行计算。 若不符，则需重新假设λ ，直至查得与假设值相符为止。