【化工原理 课件】1.6管路计算

1 6管路计算 1 6 1简单管路 1 6 2复杂管路 1 6管路计算 1 6 1简单管路 一 特点 1 流体通过各管段的质量流量不变 对于不可压缩流体 则体积流量也不变 2 整个管路的总能量损失等于各段能量损失之和 不可压缩流体 二 管路计算 基本方程 连续性方程 柏努利方程 阻力计算 摩擦系数 物性 一定时 需给定独立的9个参数 方可求解其他三个未知量 1 设计型计算 设计要求 针对给定的流体输送任务qv 选择合理及经济的输送管路与设备 给定条件 供液点压力p1或位置z1 供液与需液点的距离 即管长l 管道材料与管件的配置 即 及 需液点的位置z2及压力p2 需要确定 管子的直径及输送机械We 对于圆形管道 流量qv一般由生产任务决定 流速选择 常用流体适宜流速范围 水及一般液体1 3m s 1黏度较大的液体0 5 1m s 1低压气体8 15m s 1压力较高的气体15 25m s 1 2 操作型计算 给定条件 管子d l 管件和阀门 供液点z1 p1 需液点的z2 p2 输送机械We 计算目的 流体的流速u及供液量qv 试差法计算流速的步骤 根据柏努利方程列出试差等式 试差 可初设阻力平方区之值 注意 若已知流动处于阻力平方区或层流 则无需试差 可直接解析求解 三 阻力对管内流动的影响 阀门F开度减小时 1 阀关小 阀门局部阻力系数 hf A B 流速u 即流量 2 在1 A之间 由于流速u hf 1 A pA 3 在B 2之间 由于流速u hf B 2 pB 结论 1 当阀门关小时 其局部阻力增大 将使管路中流量下降 2 下游阻力的增大使上游压力上升 3 上游阻力的增大使下游压力下降 可见 管路中任一处的变化 必将带来总体的变化 因此必须将管路系统当作整体考虑 例1 12 如附图所示水塔供水系统 采用 114 4mm的无缝钢管 管路总长 包括所有局部阻力的当量长度 为600m 水塔内水面维持恒定 且高于出水口12m 试求管路的输水量 m3 h 设钢管的绝对粗糙度为0 2mm 1 1 2 2 0 0 12m 查图 得到 假设处于阻力平方区 查图 得到 例1 13 如附图所示的循环系统 液体由密闭容器A进入离心泵 又由泵送回容器A 循环量为1 8m3 h 输送管路为内径等于25mm的碳钢管 容器内液面至泵入口的压头损失为0 55m 离心泵出口至容器A液面的压头损失为1 6m 泵入口处静压 头比容器液面静压头高出2m 试求 1 管路系统需要离心泵提供的压头 2 容器液面至泵入口的垂直距离z 1 以A A截面为基准面 得到 1 以A A截面和离心泵入口截面 得到 1 6 2复杂管路 一 并联管路 A 1 特点 1 主管中的流量为并联的各支路流量之和 不可压缩流体 2 并联管路中各支路的能量损失均相等 注意 计算并联管路阻力时 仅取其中一支路即可 不能重复计算 2 并联管路的流量分配 而 支管越长 管径越小 阻力系数越大 流量越小 反之 流量越大 二 分支管路与汇合管路 1 特点 1 主管中的流量为各支路流量之和 不可压缩性流体 2 流体在各支管流动终了时的总机械能与能量损失之和相等 分支管路 3 汇合管路 例1 14 如图所示 从自来水总管接一管段AB向实验楼供水 在B处分成两路各通向一楼和二楼 两支路各安装一球形阀 出口分别为C和D 已知管段AB BC和BD的长度分别为100m 10m和20m 仅包括管件的当量长度 管内径皆为30mm 假定总管在A处的表压为0 343MPa 不考虑分支点B处的动能交换和能量损失 且可认为各管段内的流动均进入阻力平方区 摩擦系数皆为0 03 试求 1 D阀关闭 C阀全开 时 BC管的流量为多少