Chap5 压力管路及孔口和管嘴出流-修改.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * §5-4 孔口和管嘴泄流 在收缩断面处符合缓变流动条件。取液面及收缩断面列能量方程，可得: 或 这就是短管泄流公式， 称为孔口阻力系数。并且 令 称为流速系数，则 流量 §5-4 孔口和管嘴泄流 其中, 称为流量系数。这也就是薄壁孔口泄流的计算公式。 经验表明，对圆形薄壁小孔： 对理想流体，则ξ孔=0，φ=1，ε=1，μ=1，则 看出：μ的物理意义为实际流量与理想流量之比， 为实际流速与理想流速之比。 ξ孔=0.06，φ=0.97，ε=0.63~0.64，μ=0.6~0.62 §5-4 孔口和管嘴泄流 二．管嘴泄流 如图5－17所示。 流动特点：液流在管嘴内先收缩再扩大封住出口均匀地泄出而不再收缩。 标准圆柱管嘴：自孔口接出与孔径d相同而长度L=(3～4)d的短管 管嘴阻力：此时，液流通过管嘴的阻力包括收缩阻力(即孔口阻力)，扩大阻力及出口微小段沿程阻力。综合阻力系数: ξc=ξ孔(d/dc)4+ξ扩大+λ(l/d) §5-4 孔口和管嘴泄流 正如短管那样，各阻力系数都应换算为以出口流速水头表示时的阻力系数，则： 若取：λ＝0.02，l＝3d，则 而 §5-4 孔口和管嘴泄流 此数值正相当于自容器接出管路时的进口阻力系数。对于对管嘴出口来说, ε=1，μ=φ,可得： 试验证明φ=0.82。故对标准外圆柱管嘴，μ=φ=0.82。 而流量 流速 与同直径薄壁小孔口比较，其流量增大了约1/3。这是由于管嘴出口在收缩断面处形成真空，这就造成1断面和c断面间比孔口增大了一个压头差，流速和流量也就比孔口增大了。 §5-4 孔口和管嘴泄流 为计算此真空度的大小，可取1-c列能量方程，则： 令V0=0,得真空度： 又知： 故 §5-4 孔口和管嘴泄流 为了增大流量，是否造成真空愈大愈好呢？也不尽是。而若真空度过大，会形成气阻(低于饱和蒸汽压会汽化），当气被液流带出时，外部空气将进入而破坏真空，使液流脱离壁面形成不满管流动，反而失去增加流量的目的。 除上述标准管嘴外，尚有内伸管嘴、收缩管嘴、扩张管嘴及流线型管嘴，如图5－18（书）所流经孔口和各式管嘴的出流。系数如表5－4。 返回 返回 返回 经济管径 返回 返回 图5-7沿输送距离增大管径示意图 返回 例5-7图 返回 返回 返回 返回 返回 * * * * * * * * * * * * * * 第五章 压力管路的计算 前面两章详细介绍了流体流动的基本原理。介绍这些基本原理的目的是为了工程应用，尤其是石油石化工程方面的应用。 一个很重要的方面是应用于管路的水力计算，而管路水力计算的目的是设计管路及优化使用管路。 第五章 压力管路的计算 几个概念： 1、有压管路：液体充满全管在一定压差下流动的管路为有压管路，相对应的有明渠流动(无压流动)。 2、长管：可忽略流速水头和局部水头损失的管路。 (能量消耗：沿程损失) 3、短管：不能忽略流速水头和局部水头损失的管路 §5-1 管路的特性曲线 一定的有压管路(L、d、流体一定)，Q不同，V亦不同，则 亦不同，若将局部水头损失折算为当量长度并入沿程水头损失，则： 一定管路(L,d, 一定)， 一定: 与Q的关系曲线称为管路的特性曲线。如图5-1，5-2 §5-2 长管的水力计算 分为四种情况： 简单长管 串联管路 并联管路 分支管路 §5-2 长管的水力计算 一、简单长管 通式： 不同流态下水头损失综合为一个公式表示(以流量形式)： §5-2 长管的水力计算 层流： 光滑管: (伯拉休斯公式) §5-2 长管的水力计算 水力粗糙管： ( 可用尼古拉兹公式) 混合摩擦区: 归纳： (大庆设计院推荐的公式) 流态 m 层流 4.15 1 水力光滑 0.0246 0.25 混合 0.0802A 0.123 粗糙 0.0826 0 §5-2 长管的水力计算 管路的设计和计算中常遇到三类问题： 1. 第一类问题 ：