1.6 管路计算.ppt

如图所示的某一输水管路中，高位槽液位保持恒定，输水管径不变。有人说：由于受到重力的影响，水在管路中会越流越快，即水通过截面的流速u大于通过截面的流速。这种说法对吗？为什么？ 答：这种说法不对。因为是定态连续流动，按连续性方程知： ， ，对于不可压缩流体，ρ可视为常数，现管径d不变，即 ，因此 。 如图中所示的高位槽液面维持恒定，管路中ab和cd两段的长度、直径及粗糙度均相同。某液体以一定流量流过管路，液体在流动中温度可视为不变。问：（1）液体通过ab和cd两管段的能量损失是否相等？（2）此两管段的压强差是否相等？写出它们的表达式。 （1）直管的能量损失 ? 管段ab与cd中，长度、直径均相同；流量不变则流速相同；温度不变，密度相同，粘度相同，则雷诺数相同；又由于粗糙度相同，则摩擦系数相同，所以两管段的能量损失相等。 （1）设计型计算 给定生产任务、流量、操作条件，位头，压头，现场情况，设计管路，选用输送设备的规格，计算外加功率。 目标：保证安全生产的前提下，总费用最低。 （2）操作型计算 已知管路情况和操作条件，求生产能力或核算外加功率是否够用。 前言 设 计 型 给定条件： 输送距离,即管长 l； 管材及管件，即 ε及Σζ； 需液点的势能 P2 /ρ。 设计要求： 规定输送量 qv； 最经济的管径 d; 需提供的势能 P 1/ρ。 以简单管路为例 前言 总费用最低原则 总费用 操作费 设备费 u uopt 管径优化 费 用 设备费 = f1(u) 操作费 = f2(u) F总 = f1+f2 如f1(u)=-2u+6 f2(u)=u2 — 2u+10 操 作 型 给定条件： d、l、ε、Σζ、 P 1（即p1+ ρgz1）、 P 2（即p2+ ρgz2）。 计算目的：输送量 qv。 给定条件： d、l、ε、Σζ、 P 2、qv。 计算目的：所需的P 1。 以简单管路为例 前言 计算依据 ① 连续性方程； ② 机械能衡算方程； ③ 阻力损失计算。 选择原则 先保证安全稳定生产，再使总费用最低; 常见流体，选常用的流速范围; 易燃易爆流体，不超过安全流速。 1.6.1 简单管路 特点：管径相同，无分支的管路， 稳态时，流速恒定、流量恒定。 简单管路系统特性分析： 阻力损失： 质量流量： 体积流量： (不可压缩流体) 1 2 3 4 1.6.2 复杂管路 (1) 串联管路 特点 管径：不同，但无分支； 流速：稳态时，不同管段流速不同； 流量：稳态时，不同管段流量相同； 总阻力：需分段计算系统阻力，再加和。 2） 机械能衡算式 ①总管?支管 1）质量流量 1.6.2 复杂管路 (2)分支管路 特点 0 0 1 1 2 2 3 3 m m1 m2 m3 ①总管?支管 3）流量分配 与各支管的阻力有关，并相互影响， 应用连续性方程计算。 ②各支管间关系 1 2 3 A B 1）总流量与分支流量 特点 (3) 并联管路 推广 2）总阻力与分支阻力 3）流量分配 问题：各支管流量是否相同？ 由 即 将 带入上式，得 3）流量分配 4）总机械能衡算 问题：hfA-B用一个分支，还是各分支加和？ (3) 并联管路 1 2 3 A B 1.6.3 可压缩流体的管路计算 可压缩流体：多指气体。 工程处理： 1. 无黏性可压缩气体的机械能衡算 对理想气体的可逆变化，分为： 等温、绝热、多变过程。 1. 无黏性可压缩气体的机械能衡算 （1）等温过程 式中 为气体的比体积，于是 1. 无黏性可压缩气体的机械能衡算 （2）绝热过程 1. 无黏性可压缩气体的机械能衡算 （3）多变过程 1. 无黏性可压缩气体的机械能衡算 注意：对可压缩性流体，上面三个过程中的压强 p 应该带入绝压。