化工原理第一章05

1、工程实例：工程实例：开工开工35分钟分钟后就干锅后就干锅什么原因什么原因？问题：某塔底部接一问题：某塔底部接一形管，管长形管，管长LAB=3m，LAC=4.5m (以上管长均包括局部阻力的当量长度以上管长均包括局部阻力的当量长度)，管径管径d=20mm，直管摩擦系数，直管摩擦系数=0.02，形管出形管出口与口与B点的高度差点的高度差H=1.5m,塔内压强为大气压，塔内压强为大气压，塔上部流下的液体量塔上部流下的液体量qV=0.32L/s。试求：。试求：(1)当连通管上的阀门开启、当连通管上的阀门开启、 流动达到稳定时，流动达到稳定时， 塔底液面高度塔底液面高度h为多少？为多少？(2)当连通管上

2、的阀门关闭、当连通管上的阀门关闭、 流动达到稳定时，流动达到稳定时， 塔底液面高度塔底液面高度h为多少？为多少？ 答：答：1 1阀开时，由液面至阀开时，由液面至B B截面列方程截面列方程2 2阀关时，由液面至阀关时，由液面至C C截面列方程截面列方程 h=-1.209m smdquV/019. 102. 0785. 01032. 04232 gudlhAB2)1(2 mh212. 081. 92019. 1)102. 0302. 0(2 mgudlhAC291. 081. 92019. 1)102. 05 . 402. 0(2)1(5 . 122 6.2 6.2 简单管路计算简单管路计算层流状

3、态下层流状态下 为显函数，可直接求解为显函数，可直接求解湍流状态下湍流状态下 为隐函数，常要试差求解为隐函数，常要试差求解 常可先设常可先设在阻力平方区，再根据计算所在阻力平方区，再根据计算所得得ReRe修正修正。Re64 )Re7 .182lg(274. 11 d6.2.1 6.2.1 串联管路计算串联管路计算方程特点：方程特点：hf总总=hf1+hf2+hf3 qV=qV1=qV2=qV3注意各段阻力计算的注意各段阻力计算的 u、l、d、的不同的不同6.2.2 6.2.2 复杂管路计算复杂管路计算 并联管路计算并联管路计算分流或合流时，有能量的损失和交换，有时分流或合流时，有能量的损失和交

4、换，有时00对于长管，三通处的阻力相对很小可忽略对于长管，三通处的阻力相对很小可忽略方程特点：方程特点： qV总总=qV1+qV2 注意注意hf不要重复计算不要重复计算21ffBAhh PP工程计算工程计算( (一一) ) 原有一长输油管路原有一长输油管路, 直径直径d1=1m, 流量为流量为qV1,现为了增加输油量的现为了增加输油量的50%, 在原来的长管旁并接在原来的长管旁并接一根直径为一根直径为d2的长管。已知油在原管道中为层流。的长管。已知油在原管道中为层流。求：求：d2=?解：解： hf 1=hf 2,qV2qV1,则则 d2d1, u2u1, Re2P P2P P3 有三个式子，有

5、三个式子， 2151211018vqdl PP管管2 2的流向看的流向看P P2 2与与P P0 0大小大小 , ,进进0 0点为正，出点为正，出0 0点为负点为负 310iViq05208)(PPPP iiiiiVildq iiViBq)(0PP 00iiiViBBqPPiiiBBPP0当当P P2 2= =P P3 3时，相当于并联管路时，相当于并联管路 练习：练习：在直径相同的圆管中在直径相同的圆管中, ,分别流着分别流着黏黏油和清水油和清水, , 若若Re数相同数相同, ,则：油速则：油速 水速水速；流体流过串联管路流体流过串联管路 dAdB, 则则ReA ReB；在直径相同的两水平圆

6、管内在直径相同的两水平圆管内, ,分别流着常温分别流着常温 常压下的空气、水常压下的空气、水, ,流速相同流速相同, ,且均为湍流且均为湍流, , 则则Re气气 Re水水, 单位管长，单位管长，hf气气 hf水水, , 气气 水水)(lp )(lp 解：解： ， ， v油油v水水，u油油u水水解：解： ， d大，大，Re小小解：解： ，v空气空气v水水，Re空气空气Re水水, ，空气空气水水，hf空气空气hf水水 v dGvdudu Re水水水水油油油油vduvdu dqdGm 4Re vdu Re22udlhf 直管中直管中hf , 层流时层流时, a= , b= ； 充分湍流时充分湍流时,

7、 a= , b= ； 光滑管光滑管 , a= , b= .A、B为两个相同的阀为两个相同的阀, 原原A阀半开阀半开, B阀全开阀全开, 现现A阀全开阀全开, B阀半开阀半开, 则则qV , pC , pD , pE .baVdq25. 0Re3164. 0 解：层流解：层流 充分湍流充分湍流 光滑管光滑管 解：解： ， A+ B 不变不变 qV不变，不变，pC不变，不变，pE不变不变 ,B, pD4212832dlqdulhVf 4dqV522282dlqudlhVf 52dqVdudulhf25. 025. 025. 0225. 023164. 0 25. 175. 1du75. 475.

8、1dqV2)(2udlhBAf 2)(2udlhppBDfDaD 出口出口出口出口两种不同液体，分别流经相同的两直管。已知：两种不同液体，分别流经相同的两直管。已知：qm1=qm2, 1=22, 1=22, 则则Re1= Re2。若流动均。若流动均处于阻力平方区处于阻力平方区, 单位管长的单位管长的hf 1= hf 2。图示流程图示流程, 各管各管d均相等均相等, 两支管只考虑阀门阻两支管只考虑阀门阻力力,已知已知1=5，2=25, 现开大阀门现开大阀门2使得两管流速使得两管流速u1=u2=2m/s。1. 阻力损失阻力损失(hfA0+hf0B) , (， ，不变，不变)2. 按按g10m/s2

9、估算估算2= 。 解：解： ，G1=G2, 1=22, u11= u22, 解：解： 不变不变 ，2 2=15=15 dG Re21Re21Re 2212121uuu 22221125. 02)5 . 0(2ffhudludlh BABffAhhPP 00guguE2)1(22)1(2222110 204220452 图示并联管路图示并联管路,已知已知 d2=2d1, l2=2l1, 两管均两管均为层流，则为层流，则qV1= qV2。圆管内层流时，若管径缩小一半，流量不变，圆管内层流时，若管径缩小一半，流量不变， 阻力损失是原来的阻力损失是原来的 倍。倍。 高度湍流时，若流量增加一倍，管径不变

10、，高度湍流时，若流量增加一倍，管径不变， 阻力损失是原来的阻力损失是原来的 倍。倍。解：层流解：层流 hf1=hf2, 解：层流解：层流 hf ，高度湍流高度湍流 hf ，4128dlqhVf 42224111dlqdlqVV 22424211218122)(VVVVqqqddllq 4dqVffffhhhddh162)(44 52dqVfffVVfhhhqqh42)(22 流动处于高度湍流区，测得流动处于高度湍流区，测得pA=40kPa(表表), pB=30kPa(表表), qV=0.01m3/s; 现将阀门开大现将阀门开大, pB=40kPa(表表), qV= , pA= 。 (按按g10m/s2估算估算)解：解：从从B点至液面点至液面C作机械能衡算作机械能衡算 ， ， ， 从从A至至B， ， ，pA=60kPa(表表)22VBCBqKgp 528