化工原理上册第一章流体流动.ppt

二、机械能衡算式 1.4 管路计算 1.4.1 简单管路 1.4.2 复杂管路 1.4.3 管网简介 1.4.4 可压缩流体的管路计算 1.4.1 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 。 m1,V1,d1 m3,V3,d3 m2,V2,d2 不可压缩流体 （1）已有公式： 二、计算 1.4.1 简单管路 （2）两类问题 设计型问题 1.4.1 简单管路 说明：订正教材P56第3、4行 首先假设流动处在完全湍流区，假设?的初始值为?=0.03，由式2得： m 属湍流。再取?=0.3mm，则 1.4.1 简单管路 1.4.1 简单管路 注：教材P57第7行订正 括号中的1去掉 解：1-1面和2-2面（出口截面外测）间有： 例1 例1 水泵进水管装置如图示。管子尺寸为57×3.5mm，进水管下端装有底阀及滤网，该处局部阻力为12u2/(2g)，由1至2截面的沿程阻力为9u2/(2g)。现测得水流量为6.68m3/h，试计算2截面处管内水的真空度，以mH2O表示??????????? ?????????????????????????????????????????????????????????????? 管内流速： u=(6.68/3600)/[(?/4)?(0.050)2]=0.945m/s 列0－0截面与2－2截面间能量衡算方程： z0+p0/(?g)+u02/(2g)= z2+p2/(?g)+u22/(2g)+? hf 即 0=3+p2/(1000?9.81)+(1+12+9)(0.945)2/(2?9.81) ? ∴ p2/(1000?9.81)=－4.00 mH2O(表) ?? =4.00 mH2O(真) ????? 例 2 解： 机械能衡算方程（柏努利方程） 外加压头 静压头 动压头 位头 压头损失 Wf 称为摩擦损失，永远为正，单位J/kg 每一项 单位为J/kg 每一项 单位为m 二、机械能衡算式 机械能衡算方程（柏努利方程）讨论： （1）适用条件：不可压缩、连续、均质流体、等温流动 （2）理想流体，没有黏性摩擦损失，wf＝0 或 hf＝0 二、机械能衡算式 --------静力学方程 （3）对静止流体 （4）若流动系统无外加轴功，即we＝0，则： 表明流体能自动从高机械能处向低机械能处流动 例 题 使用机械能衡算方程时，应注意以下几点： 1、控制体的选取： 1）控制体内的流体必须连续、均质； 2）有流体进出的那些控制面（流通截面）应与流动方向相垂直，且已知条件最多 3）包含待求变量 2、基准水平面的选取：任意，但必须相对于同一基准面 3、压力 用绝压或表压均可，但两边必须统一。 已知：管道尺寸为Φ114×4mm，流量为85m3/h，水在管路中流动时的总摩擦损失为10J/Kg(不包括出口阻力损失），喷头处压力较塔内压力高20KPa，水从塔中流入下水道的摩擦损失可忽略不计。 求：泵的有效轴功率。 例 题 1 解： 在1－1面和2－2面间列柏努利方程 1、以1－1面为基准面，z1＝0 2、压力以表压表示，p1＝0 3、河水面的面积管道横截面积 u1≈0 例 题 1 3－3和4－4面间列柏努利方程 1、以4－4面为基准面，z4＝0， z3＝1.2m 2、压力以表压表示，p4＝0 3、塔的横截面积管道面积，u3≈0 废水池面积管道面积，u4≈0 4、wf3－4＝0 5、3－3面与4－4面间无泵等功率 输入设备，we3－4＝0 例 题 1 泵的有效轴功率为： 例 题 1 喉径内径与水管内径之比为0.8，若忽略水在管中流动时的能量损失，试判断垂直小管中水的流向。 解： 假设垂直小管中流体静止 ＝0 例 题 2 1－1和2－2间列柏努力方程： 以2－2面为基准；表压 1-1和4－4面间列柏努力方程： 以4－4面为基准，表压 例 题 2 ＝0 小管中的水自下而上流动 例 题 2 思考： 1、小管多长时，水静止不动？ 2、若将垂直小管改成弯头小管，弯头迎着来流方向，如图所示，试判断此时弯头小管中水的流向？ 例 题 2 三、摩擦阻力损失的计算 1、直管（等径）摩擦阻力损失 2、非圆管摩擦阻力损失 3、局部摩擦阻力损失 弯头、阀门、管件、直管入口、直管出口 1、直管摩擦损失计算通式 由机械能衡算得： 由受力的平衡得： 引入