应化-流体流动管路计算.ppt

**变径管总阻力计算 变径管d、u、λ不同，需分段计算阻力 例： A A B B C C 新课续—— 连续性方程： qm=ρ1u1A1=ρ2u2A2 柏努利方程: 摩擦阻力计算式： 的具体、综合应用。 1.5 流体输送管路的计算 管路计算是: 已知管长l、流量qV 、管路系统的能量损失Σhf以及管件和阀门的设置，求管径d、管路需要的能量he 等。 1.5.1 简单管路计算 一、设计型计算： 对于圆形管道： 流量qV一般由生产任务决定。 流速选择： 1) 管径的估算 ↑→ d ↓ →设备费用↓ 流动阻力↑ →动力消耗↑ →操作费↑ 均衡考虑 u u适宜 费 用 总费用 设备费 操作费 2) 安全流速 水及一般液体 1~3 m/s 粘度较大的液体 0.5~1 m/s 低压气体 10~15 m/s 压力较高的气体 15～25 m/s 水蒸气 20～60 m/s 3) 经济（适宜）流速 （1）已知管径d、管长l、流量qV以及管件和阀门的设置，求管路系统的能量损失，以进一步确定所需外功、设备内的压强或设备间的相对位置。 （2）已知管径d、管长l、管路系统的阻力损失Σhf以及管件和阀门的设置，求流量qV或流速u。 二、操作型计算： 试差法 设计型和操作型计算（2）存在着共同的问题：即流速u或管径d为未知，因此不能计算Re，而无法判断流体的流型，故不能事先确定摩擦系数λ。在工程计算中常采用试差法或其它方法来求解。 预设u或λ 值 计算、查取λ值 试差时： λ 的计算值与预设值对比 计算结束 误差在允许范围 误差较大 将λ 的计算值作为预设值 1 1‘ 2 2‘ 10m 例1-9：用泵把20℃的苯从贮罐送到高位槽，流量为300l/min。高位槽液面比贮罐液面高10m。泵吸入管用? 89×4mm的无缝钢管，直管长为15m，管上装有一个底阀(可初略地按旋启式止回阀全开时计算)、一个标准弯头；泵排出管用? 57×3.5mm的无缝钢管，直管长度为50m，管路上装有一个全开的截止阀和三个标准弯头。贮罐和高位槽上方均为大气压。设贮罐液面维持恒定。试求泵的功率，设泵的效率为70%。 式中，z1=0, z2=10m, p1=p2 , u1?0, u2 ? 0 ∴ he=g(z2-z1)+hf(1-2) 解： 依题意，如图所示，在两截面间列柏努利方程，则有 1 1‘ 2 2‘ 10m 进口段： d=89-2×4=81mm, l=15m 查moody图， 得?=0.029 1 1‘ 2 2‘ 10m 进口段的局部阻力：查得有关当量长度和局部阻力系数为 底阀：le=6.3m 弯头：le=2.73m 进口阻力系数：?=0.5 1 1‘ 2 2‘ 10m 7 m 出口段： d=57-2×3.5=50mm, l=50m 查图， 得?=0.0313 出口段的局部阻力： 全开闸阀： le=0.33m 全开截止阀：le=17m 标准弯头(3)：le=1.6×3=4.8m 出口阻力系数： ?=1.0 有效功率： 轴功率： 苯的质量流量： 泵提供的有用功为： 总阻力： 例1-10 在风机出口后的输气管壁上有一测压孔，用U型管测得该处静压力为186mmH2O，测压孔以后的管路包括80m直管及4个90o标准弯头。管出口与设备相通，设备内的表压为120mmH2O。输气管为铁管，内径500mm。所输送的空气温度为25℃ ，试估计其体积流量。 解： 本题已知风机压头求气体流速，在流速未知时无法先计 算Re以求λ、Σhf，故采用试差法。 在计算范围内，空气的压力变化： 可以当作不可压缩流体处理。 空气的平均压力=（186+120）/2=154mmH2O(表) 查得：1atm（10330mmH2O）及0℃时空气的密度为1.293kg/m3，故154mmH2O（表压）及25℃时空气的密度为： 查得：25℃时空气的粘度： μ=0.0184cP=1.84×10-5Pa·s 在测压口处（截面1）与管出口处（截面2）列机械能衡算式： 式中：z1=z2（输气管道中，一般情况下Δz可忽略） He=0，u2=0 p1=186mmH2O=1825Pa p2=120mmH2O=1177Pa (a) 管路： d=0.5m l=80m le