流体力学 第五章：管路计算.ppt

* * 第五章 管路计算 §5-1管路计算概述 1.管路计算目的 利用流体力学基本理论，确定流量、能量损失和管道几何尺寸之间的关系。 2.管路计算类型 2.1设计计算 新工程设计时确定管路的管径，计算能量损失，合理选用泵和风机。 2.2校核计算 旧工程改造或扩建，根据现有动力设备校核通过管路流量是否满足要求。 3.管路流动类型 3.1“短”管 局部损失在总损失中占的比重较大。（超过沿程损失10％） 3.2“长”管 局部损失在总损失中占的比重较小。计算时忽略或按沿程损失的百分比（5％～10％）进行估算。 4.管路的构成类型 4.1简单管路 4.2复杂管路 §5.2简单管路计算 1.“短管”的计算 “短管”--局部损失在总损失中占的比重较大(超过沿程损失10％） 图5-1简单管路短管系统 在1和2之间建立伯努力方程： P1/γ +Z1 +u12 /2g = P2/γ+ Z2 + u22 /2g+hw P1= 0、 P2= 0、 Z2 =0 H= (u22 /2g)[1+(λL／d)+∑ζ] = [（λL／d)+∑ζ](u22 /2g) 将u2=4Q／πd2 代入上式，得： H=｛8（ λL／d+∑ζ）／（g π2 d4）｝Q2 令上式大括号中的内容为SH, 则 ： H= SHQ2 式中： H—作用水头（m） SH---阻抗，也称为管路特性阻力数（S2／m5 ） Q---管路中流量（ m3／S） 气体管路： P=γH=γSHQ2 =SPQ2 式中： P---流体压强（N／m2） SP ---阻抗（ N／m7） SP =｛8ρ（ λL／d+∑ζ）／（π2 d4）｝ Q ---管路中流量（ m3／S） 2.“长管”的计算 “长管” --局部损失在总损失中占的比重较小。计算时忽略或按沿程损失的百分比（5％～10％）进行估算。 图5-4 忽略局部损失，建立伯努力方程： P1/γ +Z1 +u12 /2g = P2/γ+ Z2 + u22 /2g+hL P1= 0、 P2= 0、 Z2 =0 H= u22 /2g+ λ(L／d) u22 /2g 忽略速度水头u22 /2g， H=hL=λ(L／d) u22 /2g 将u2=4Q／πd2 代入上式，得： H=｛8λL／（g π2 d5）｝Q2 = SH’ Q2 H=AL Q2 式中： A--- 8λ／（g π2 d5） 称为比阻，即单位管长的阻力（ S2／m6）。 L---管长（m） Q ---管路中流量（ m3／S） 计算实例： 由水塔向厂区供水，管径d=350mm,管道长L=4000m，水塔高H=18m，水塔地面标高Z1=135m，用户供水压强250Kpa，用水点标高Z2=115m，求管中流量？ 解：按长管计算， H+△Z=ALQ2 + p／γ Hm =H+△Z- P／γ=18+20-250／9.81=12.52m Q=[(Hm／(AL)]0.5 , 查表5-1，当d=350mm时，A=0.453 （ S2／m6） 解得：Q=[(12.53／(0.453×4000)]0.5 =0.083m3 ／s 计算流速v=4Q／πd2 = 0.86m／s ＜1.2 m／s 需对A进行修正，查表5-2，K=1.05 修正后： Q=[Hm／(KAL)]0.5 =[12.52／（1.05×0.453×4000）]0.5 =0.081 （m3／