[研究生入学考试]5 化工原理_刘雪暖_第1章流体流动管路计算.ppt

1.5 管路计算 1.5 管路计算 1.5 管路计算 1.5 管路计算 1.5 管路计算 1.5 管路计算 1.5 管路计算 1.5 管路计算 1.5 管路计算 1.5 管路计算 1.5 管路计算 1.5 管路计算 1.5 管路计算 1.5 管路计算 1.5 管路计算 1.5 管路计算 * * 1.5 管路计算 1.5.1 简单管路 1.5.2 复杂管路 1.5.1简单管路的计算 定义：直径相同或直径不同的管路组成的串联管路。 （一）特点 ⒈对于稳定流动，通过各管段的质量流量不变，即： W1=W2=W3＝……=W=const 对于不可压缩性流体，则有： V1=V2=V3＝……=V=const； 1.5.1简单管路的计算 （一）特点 ⒉对于不可压缩性流体的流动，各截面上机械能变化符合柏努利方程，即： ⒊整个管路的阻力损失为各段阻力损失之和，即： 　 （二）设计计算 ⒈给定流体的输送量V，管长、管件和阀门的当量长度及允许的阻力损失均给定，要求设计经济上合理的管径dopt及泵的有效功率Ne。 （二）设计计算 解题步骤： ①根据经验流速选定合适的流体流速； ②计算合适的管路管径并圆整； ③重新计算管内流速，并要求仍处于合适流速范围； ④计算雷诺准数； ⑤计算此时流体流动阻力； ⑥计算输送机械功率。 经验流速 计算管径 圆整管径 雷诺准数 计算阻力 计算功率 ⒉为完成供液任务，确定高位槽的高度h 此类问题为由高位槽向另一设备连续供应液体系统。已知供液量V或W，流体的物性ρ，μ等，经过具体排管假定管长为Σl。此类设计计算问题同上述泵送管路一样，先选择dopt，计算d及Re，查取λ，然后用柏努利方程和阻力公式确定高位槽高度h。 ⒉为完成供液任务，确定高位槽的高度h 料液自高位槽流入精馏塔，如附图所示。塔内压强为1.96×104Pa（表压），输送管道为φ36×2mm无缝钢管，管长8m。管路中装有90°标准弯头两个，180°回弯头一个，球心阀（全开）一个。为使料液以3m3/h的流量流入塔中，问高位槽应安置多高？（即位差Z应为多少米）。料液在操作温度下的物性：密度ρ=861kg/m3；粘度μ=0.643×10－3Pa·s。 ⒉为完成供液任务，确定高位槽的高度h 解：取管出口处的水平面作为基准面。在高位槽液面1－1与管出口截面2－2间列柏努利方程 式中 Z1=Z Z2=0 p1=0（表压） u1≈0 p2=1.96×104Pa ⒉为完成供液任务，确定高位槽的高度h 阻力损失 取管壁绝对粗糙度ε=0.3mm，则 由P52图1-44查得λ=0.039 局部阻力系数由P57Tab1-7查得 进口突然缩小（入管口） ζ=0.5 90°标准弯头 ζ=0.75 180°回弯头 ζ=1.5 球心阀(全开) ζ=6.4 ⒉为完成供液任务，确定高位槽的高度h 故 所求位差 截面2－2也可取在管出口外端，此时料液流入塔内，速度u2为零。但局部阻力应计入突然扩大（流入大容器的出口）损失ζ=1，故两种计算方法结果相同。 即管路已定，管径d、粗糙度ε、管长∑l、管件和阀门的设置及允许的能量损失都已定，要求核算在某给定条件下的输送能力V（W）或某项技术指标。 （三）校核计算 解题一般步骤： 由柏努利方程计算得到关于摩擦阻力系数和雷诺准数的关系式1 选定λ0初值 代入式1计算得到Re 结合ε/d重新计算λ 比较λ和λ0 误差小于设定误差 计算指定各项 否则重新设定λ0重新计算 已知输出管径为Φ89×3.5mm，管长为138m，管子相对粗糙度ε/d=0.0001，管路总阻力损失为50J/kg，求水的流量为若干。水的密度为1000kg/m3，粘度为1×10－3Pa·s。 （三）校核计算 解：由范宁公式整理可得 又 将上两式相乘得到与u无关的无因次数群 因λ是Re及ε/d的函数，故λRe2也是ε/d及Re的函数。图1-44上的曲线即不同相对粗糙度下Re与λRe2的关系曲线。计算u时，可先将已知数据代入上式，算出λRe2，再根据λRe2、ε/d从图1-44中确定相应的Re，再反算出u及Vs（此过程为迭代过程）。 （三）校核计算 将题中数据代入上式，得 根据λRe2及ε/d值，由图1-44迭代得Re=1.5×105 水的流量为 已知原油在管径为Φ114×4mm的水平管中稳定流动，管路总长（包括管件和阀件当量长度）为3km，允许压降为2.6kgf/cm2。试求可能达到的流量。原油的密度为850kg/m3，粘度为5.1×10－3Pa·s，假定管路决对粗糙度为0.2mm。 （三）校核计算 解： 已知： 取