流体流动6-管路计算综述.ppt

1.6 流体输送管路的计算 l连续性方程式 l机械能衡算式 l以及阻力损失计算 l不可压缩流体输送管路的计算 l管路：简单管路和复杂管路 l区别：复杂管路存在着分流与合流 l定性分析和定量计算 一、阻力对管内流动的影响 l1、简单管路： 结论： l（1）任何局部阻力系数↑，qv↓ l（2）下游阻力hf↑，使上游p↑ l 下游情况的改变同样影响上游 l（3）上游阻力hf↑，将使下游p↓ l（4）阻力损失总是表现为流体机械能的 降低 l在等径管中则为总势能（以虚拟压强P表 示）的降低 2、分支管路 l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 l但总管流量qv0↓ 结论： 注意：两种极端情况：补充思考题11、12 l（1）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 lP0P1，A↑，qv2↓，qv3基本不变 l即任一支管情况的改变不致影响其它支管的 流量 l如：城市供水、煤气管线的铺设 l（2）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 管间的分配 lP0P2P3，A↑ lqv0基本不变（由总管阻力来决定） l但qv2↓，qv3↑ l则总管中的总流量将不因支管情况而变 l一般分支管路：总管阻力介于两种情况之间 l改变支管的数目及阻力 l对总流量及其在各支管的分配都有影响 3、汇合管路 二、管路计算 l1、简单管路的数学描述 l（1）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 l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 方程 l摩擦系数计算式: 2、简单管路的设计型计算 l命题： l给定输送任务，要求设计经济上合理的管路 l设计要求： l规定qv，确定最经济的d及须由供液点提供的势 能 /或由流体输送机械提供的输入能量：he 给定条件： l（1）供液与需液点间的距离，即管长l l（2）管道材料及管件配置，即、 l（3）需液点的势能P2/ l主要考虑流体的性质及具体的适用场合 lμ较大的流体（如油类）u应取得低些 l含有固体悬浮物的液体，u则不能取得太低 lρ较大的液体，u应取得低 流速的选择（补充条件）： l气体（ρ很小），u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）u可高 l一般气体输送压强得来不易，u不宜取得过高 l对于真空管路，u的选择必须保证产生的压降 p低于允许值 管径的优化： 最经济合理的管径dopt或流速u的选择： ®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 ®操作费：包括能耗及每年的大修费（设备费 的某一百分数），故u过小、d过大时，操作 费反而升高。

®圆整：据管道的国家标准 ®结构限制：最小半径，如支撑在跨距5米以上 的普通钢管，管径应不小于40mm l命题： l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 技术指标 l给定条件： ld、u、、、P1、P2 3、简单管路的操作型计算： l计算目的：输送量qv l或 给定条件：d、l、、、P2、qv l计算目的：所需的P1 l方程组有唯一解 试差或 迭代 l例：在20℃下苯由高位槽流入某容器中 ，其间液位差5m且视作不变两容器 均为敞口，输送管为φ32×3无缝钢管（ ε=0.05mm）长100m（包括局部阻力 的当量长度） 求：流量 该题为试 差法求解（因为流量未 知） l解：已知h=5m, p1=p2=pa, l d=32-2×3=26mm l 本题为操作型问题，输送管路的总阻 力损失已给定 l 即 l现已知 l 设流动已进入阻力平方区，查p29图1 -32取初值 或用公式 以截面1-1（高位槽液面）及2-2（输送 管出口断面）列柏氏方程 查得20℃时苯为 查p29图1-32得 与假设值有差别，重新计算速度如下 ： 所得流速正确 4、分支与汇合管路的计算 l工程上解决交点0处的能量交换和损失的两 种方法： l（1）三通的局部阻力系数 ，有正有负 l只要各流股的流向明确，仍可跨越交点列出 机械能衡算式 l（2）若输送管路的其他部分的阻力较大， 如对l/d大于1000的长管，三通阻力予以忽 略，可以跨越交点列机械能衡算式 l操作型计算： l设为一常数，由上述方程组求出u1、u2、u3 l如有必要，验算总管及各支管的Re数，对假 设的值作出修正 5、并联管路的计算 特点： l分流点A和合流点B的势能P/值唯一 l任一支管阻力损失应是相等的 l即：hf1=hf2=hf3=hf 注意事项: l（1）各支管流速u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 l但各支管中流动的流体是由相同的势能差 推动的 （2）流量分配： l等径管 l（3）总流量：qv=qv1+qv2+qv3 l要使流量在并联管路中分配均匀，各支管条 件需完全相同， l或在不均匀并联支管内串联大阻力元件 l可提高流量分配的均匀性 l代价: 无谓的能耗 n思考题：18 n作业：29，32，34 。