化工原理—第一章 流体流动.ppt

简单管路的特点： ① 通过各管段的质量流量不变，对不可压缩流体则体积流量不变； ② 整个管路的阻力损失为各管段的阻力损失之和。 例题： 一管路总长为70m，要求输水量30m3/h，输送过程的允许压头损失为4.5m水柱，求管径。 已知水的密度为1000kg/m3，粘度为1.0×10-3Pa·s，钢管的绝对粗糙度为0.2mm。 分析： 求d 求u 试差法 u、d、λ未知 解： 根据已知条件 u、d、λ均未知，用试差法，λ值的变化范围较小，以λ为试差变量 假设λ=0.025 解得：d=0.074m，u=1.933m/s 查图得： 与初设值不同，用此λ值重新计算 解得： 查图得： 与初设值相同。计算结果为： 按管道产品的规格，可以选用3英寸管，尺寸为φ88.5×4mm内径为80.5mm。此管可满足要求，且压头损失不会超过4.5mH2O。 例题： 如附图所示，槽内水位维持不变。槽底部与内径100mm钢管相连，管路上装有一个闸阀，阀前离管路入口端15m处安有一个指示液为汞的U管压强计，测压点与管路出口端之间距离为20m。试求：（1）当闸阀关闭时测得R=600mm，h=1500mm,当闸阀部分开启时，测得R’=400mm，h’ =1400mm，管路摩擦系数取0.025，入口处局部阻力系数取0.5，问每小时从管中流出水量为多少m3；（2）当阀全开时（取闸阀全开，le/d=15, λ=0.025），测压点B处的静压强为若干N/m2(表压)。 循环管路 循环管路 对循环管路，外加的能量全部用于克服流动阻力，这是循环管路的特点。 2 复杂管路的计算 具有分支或汇合的管路叫复杂管路，常见的复杂管路有分支管路、汇合管路和并联管路三种。 l1d1u1λ1 l2d2u2λ2 l3d3u3λ3 A O B C 分支管路 l1d1u1λ1 l2d2u2λ2 l3d3u3λ3 B C A O 汇合管路 并联管路 1 2 (1) 分支与汇合管路 特点: ① 流量 不管是分支管路还是汇合管路，对于稳定流动，总管流量等于各支管流量的和，即 A B C 分支管路示意图 O 对于分支或汇合管路，无论各支管内的流量是否相等，在分支点O处的总机械能为定值。 ② 分支点或汇合点O处的总机械能EO 对于汇合管路，同样可以根据汇合点处的总机械能为定值进行分析。 l1d1u1λ1 l2d2u2λ2 l3d3u3λ3 B C A O 汇合管路 (2) 并联管路 Vs1 并联管路 Vs Vs2 A O Q B ② 各支管的阻力损失相等。 对总管（O到Q） 对支管1（O→1→Q） 对支管2（O→2→Q） 特点： ① 主管的流量等于并联的各支管流量之和 如果O、Q点在同一水平面上，O、Q处管径相等，有： 如在图中由A截面到B截面列柏努利方程，方程中总阻力为 ≠ Vs1 并联管路 Vs Vs2 A O Q B 如果并联管路中有n个支路，用角码i表示任一分支路，则阻力损失可以写作： (li包括局部阻力的当量长度) 流体在各支管中的流量是如何分配呢？ 同时应有 例：如下图所示，高位水箱下面接一φ32mm×2.5mm的水管，将水引向一楼某车间，其中，ABC段短管长为15m。假设摩擦因数λ约为0.025，球心阀全开及半开时的阻力系数分别为6.4和9.5，其他局部阻力可忽略。试问： 12m 1 1’ 3m A B 2m 2m C D E 3 3’ 2 2’ 1层楼 2层楼 （1）当球心阀全开时，一楼水管内水的流量为多少？ （2）今若在C处接一相同直径的管子（如图中虚线所示），也装有同样的球心阀且全开，以便将水引向离底层3m处的二楼。计算当一楼水管上阀门全开或半开时，一、二楼水管及总管内水的流量各为多少？ 例题:如图所示的输水管路中，已知水的总流量为3m3/s，水温为20℃，各支管总长度分别为L1=1200m，L2=1500m，L3=800m；管径d1=600mm，d2=500mm，d3=800mm；求AB间的阻力损失及各管的流量。已知输水管为铸铁管，ε=0.3mm。 1.7.1 测速管：皮托管(Pitot) 1.7 流量测量 根据流体流动时各种机械能相互转换关系而设计的流速计与流量计 内管测得:管口所在位置的局部流体动能与静压能之和，称为冲压能 测速管的外管前端壁面四周的测压孔口与管道中流体的流动方向平行，故测得的是流体的静压能 测量点处的冲压能与静压能之差△h=hA-hB=ur2/2 测量点处局部流速为： 使用皮托管的注意事项 1）测速管所测的速度是管路内某一点的线速度，它可以用于测定流道截面的速度分布。 2）一般使用