流体流动6-管路计算.

1、l连续性方程式连续性方程式l机械能衡算式机械能衡算式l以及阻力损失计算以及阻力损失计算l不可压缩流体输送管路的计算不可压缩流体输送管路的计算l管路：管路：简单管路和复杂管路简单管路和复杂管路l区别：区别：复杂管路存在着分流与合流复杂管路存在着分流与合流l定性分析和定量计算定性分析和定量计算l1 1、简单管路：、简单管路：l（1 1）任何局部阻力系数）任何局部阻力系数 ，q qv v l（2 2）下游阻力）下游阻力h hf f，使上游，使上游p pl 下游情况的改变同样影响上游下游情况的改变同样影响上游l（3 3）上游阻力）上游阻力h hf f，将使下游，将使下游p pl（4 4）阻力损失总是表

2、现为流体机械能的阻力损失总是表现为流体机械能的降低降低l在等径管中则为总势能（以虚拟压强在等径管中则为总势能（以虚拟压强P P表表示）的降低示）的降低l关小阀门使所在的支管流量下降关小阀门使所在的支管流量下降l与之平行的支管内流量上升与之平行的支管内流量上升l但总管流量但总管流量q qv0v0l（1 1）总管阻力可以忽略，支管阻力为主：各总管阻力可以忽略，支管阻力为主：各支路之间的影响很小，如同独立的管路支路之间的影响很小，如同独立的管路lP P0 0 P P1 1， A A，q qv2v2，q qv3v3基本不变基本不变l即任一支管情况的改变不致影响其它支管的即任一支管情况的改变不致影响其它

3、支管的流量流量l如：城市供水、煤气管线的铺设如：城市供水、煤气管线的铺设l（2 2）总管阻力为主，支管阻力可以忽略：总管阻力为主，支管阻力可以忽略：l改变支管的数目及阻力，仅影响总流量在各支改变支管的数目及阻力，仅影响总流量在各支管间的分配管间的分配lP P0 0 P P2 2 P P3 3， A Alq qv0v0基本不变（由总管阻力来决定）基本不变（由总管阻力来决定）l但但q qv2v2，q qv3v3l则总管中的总流量将不因支管情况而变则总管中的总流量将不因支管情况而变l一般分支管路：一般分支管路：总管阻力介于两种情况之间总管阻力介于两种情况之间l改变支管的数目及阻力改变支管的数目及阻力

4、l对总流量及其在各支管的分配都有影响对总流量及其在各支管的分配都有影响l1 1、简单管路的数学描述、简单管路的数学描述l（1 1）应用的公式：）应用的公式：l表示管处中各参数之间关系的方程只有三个表示管处中各参数之间关系的方程只有三个l质量守恒式（连续性方程）：质量守恒式（连续性方程）：l机械能衡算式（包括范宁公式）：即柏努利机械能衡算式（包括范宁公式）：即柏努利方程方程l摩擦系数计算式摩擦系数计算式: : udqv24 222222221121udlgzpugzpu ddu ,l命题：命题：l给定输送任务，要求设计经济上合理的管路给定输送任务，要求设计经济上合理的管路l设计要求：设计要求：l

5、规定规定q qv v，确定最经济的确定最经济的d d及须由供液点提供的势及须由供液点提供的势能能 / / 或由或由流体输送机械提供的输入能量：流体输送机械提供的输入能量：h he e1l（1 1）供液与需液点间的距离，即管长）供液与需液点间的距离，即管长l ll（2 2）管道材料及管件配置，即）管道材料及管件配置，即 、l（3 3）需液点的势能）需液点的势能P P2 2/ / l主要考虑流体的性质及具体的适用场合主要考虑流体的性质及具体的适用场合l较大的流体（如油类）较大的流体（如油类）u u应取得低些应取得低些l含有固体悬浮物的液体，含有固体悬浮物的液体，u u则不能取得太低则不能取得太低l

6、较大的液体，较大的液体，u u应取得低应取得低l气体（气体（很小），很小），u u可比液体取的大得多可比液体取的大得多l容易获得压强的气体（如饱和水蒸气）容易获得压强的气体（如饱和水蒸气）u u可高可高l一般气体输送压强得来不易，一般气体输送压强得来不易，u u不宜取得过高不宜取得过高l对于真空管路，对于真空管路，u u的选择必须保证产生的压降的选择必须保证产生的压降 p p低于允许值低于允许值 使总费用（每年的操作费与按使用年限计的使总费用（每年的操作费与按使用年限计的设备折旧费之和）为最小设备折旧费之和）为最小操作费：包括能耗及每年的大修费（设备费操作费：包括能耗及每年的大修费（设备费的某

7、一百分数），故的某一百分数），故u u过小、过小、d d过大时，操作过大时，操作费反而升高。费反而升高。圆整圆整：据管道的国家标准：据管道的国家标准结构限制：最小半径，如支撑在跨距结构限制：最小半径，如支撑在跨距5 5米以上米以上的普通钢管，管径应不小于的普通钢管，管径应不小于40mm40mml命题：命题：l操作型计算问题是管路已定，并且要求核操作型计算问题是管路已定，并且要求核算在某给定条件下管路的输送能力或某项算在某给定条件下管路的输送能力或某项技术指标技术指标l给定条件：给定条件：ld d、u u、 、P P1 1、P P2 2l计算目的：输送量计算目的：输送量q qv vl或或 给定条

8、件：给定条件：d d、l l、 、P P2 2、q qv vl计算目的：所需的计算目的：所需的P P1 1l方程组有方程组有唯一解唯一解试差或试差或迭代迭代l例：在例：在20下苯由高位槽流入某容器下苯由高位槽流入某容器中，其间液位差中，其间液位差5m且视作不变。两容且视作不变。两容器均为敞口，输送管为器均为敞口，输送管为323无缝钢无缝钢管（管（=0.05mm）长）长100m（包括局部（包括局部阻力的当量长度）。阻力的当量长度）。 求：流量。求：流量。 该题为试该题为试差法求解（因为流量未差法求解（因为流量未知）知）l解：已知解：已知h=5m, p1=p2=pa, l d=32-23=26mm

9、l 本题为操作型问题，输送管路的总阻本题为操作型问题，输送管路的总阻力损失已给定力损失已给定l 即即 l现已知现已知 l 设流动已进入阻力平方区，查设流动已进入阻力平方区，查p29图图1-32取初值取初值 或用公式或用公式 以截面以截面1-11-1（高位槽液面）及（高位槽液面）及2-22-2（输送（输送管出口断面）列柏氏方程管出口断面）列柏氏方程查得查得2020时苯为时苯为 查查p29p29图图1-321-32得得 与假设值有差别，重新计算速度如下：与假设值有差别，重新计算速度如下：所得流速正确所得流速正确 l工程上解决交点工程上解决交点0 0处的能量交换和损失的两处的能量交换和损失的两种方法

10、：种方法：l（1 1）三通的局部阻力系数三通的局部阻力系数 ，有正有负，有正有负l只要各流股的流向明确，仍可跨越交点列出只要各流股的流向明确，仍可跨越交点列出机械能衡算式机械能衡算式l（2 2）若输送管路的其他部分的阻力较大，）若输送管路的其他部分的阻力较大，如对如对l/dl/d大于大于10001000的长管，的长管，三通阻力予以忽三通阻力予以忽略，略，可以跨越交点列机械能衡算式可以跨越交点列机械能衡算式2222221121udludlPP 2223321121udludlPP 323222121444udududl操作型计算：操作型计算：l设设 为一常数为一常数，由上述方程组求出，由上述方程

11、组求出u u1 1、u u2 2、u u3 3l如有必要，验算总管及各支管的如有必要，验算总管及各支管的ReRe数，对假数，对假设的设的 值作出修正值作出修正l分流点分流点A A和合流点和合流点B B的势能的势能P/P/ 值唯一值唯一l任一支管任一支管阻力损失应是相等的阻力损失应是相等的l即：即：h hf1 f1=h=hf2f2=h=hf3f3=h hf fl（1 1）各支管流速）各支管流速u u不同，即使是等径管不同，即使是等径管l各支管的长度、直径、粗糙度情况均不同各支管的长度、直径、粗糙度情况均不同l但各支管中流动的流体是由相同的势能差但各支管中流动的流体是由相同的势能差推动的推动的l等径管等径管335322521151321:ldldldqqqvvv 3322113211:1:1:llluuu