[1-5]管路计算

[1-5]管路计算 1 西北大学化工原理电子课件 1.5 管路计算 1.5.1 简单管路 1.5.2 复杂管路 2 西北大学化工原理电子课件 1.5.1 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。 321 hhhh ffff ++=∑ V1,d1 V3,d3 V2,d2 1 2 3V V Vq q q= =对不可压缩流体： 1 2 3m m mq q q= = 3 西北大学化工原理电子课件二、...

1 西北大学化工原理电子课件 1.5 管路计算 1.5.1 简单管路 1.5.2 复杂管路 2 西北大学化工原理电子课件 1.5.1 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。 321 hhhh ffff ++=∑ V1,d1 V3,d3 V2,d2 1 2 3V V Vq q q= =对不可压缩流体： 1 2 3m m mq q q= = 3 西北大学化工原理电子课件二、管路计算基本方程：连续性方程 2 4V q d uπ= 柏努利方程 2 )( 22 22 2 2 2 2 1 1 1 u d lugzpugzp ζλρρ Σ++++=++ 物性ρ、μ一定时，需给定独立的9个参数，方可求解其它3个未知量。 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= d ud ε μ ρψλ ,阻力(λ)计算 4 西北大学化工原理电子课件（1）设计型计算先选择适宜流速确定经济管径d 设计要求：规定输液量Vs与输送距离l，确定经济管径d，计算出供液点提供的位能z1(或静压能p1)。给定条件：（1）供液与需液点的距离，即管长l；（2）管道材料与管件的配置，即ε及；（3）需液点的位置z2及压力p2。 ζΣ 计算方法：由输液量qV 2 2f l uh H d g λ= =∑参见P37例1-４设计要求：规定输液量qV与输送距离l，供液点提供的位能z1 (或静压能p1)，确定经济管径d。——试差法 5 西北大学化工原理电子课件（2）操作型计算已知：管子d、ε、l，管件和阀门，供液点z1、p1，所需液点的z2、p2，输送机械He；求：流体的流速u及供液量qV。 ζΣ 已知：管子d、ε、 l、管件和阀门、流量qV等；求：供液点的位置z1 ；或供液点的压力p1；或输送机械有效功He 。 ζΣ 6 西北大学化工原理电子课件试差法计算流速的步骤：（1）根据柏努利方程列出试差等式；（2）试差： λλ ε 查假设 ⎯→⎯⎯→⎯⎯→⎯ du Re 符合？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。 7 西北大学化工原理电子课件三、阻力对管内流动的影响 pA pB pa F 1 1′ 2 2′A B阀门F开度减小时：（1）阀关小，阀门局部阻力系数ζ↑→ Hf,A-B ↑ →流速u↓ →即流量qV↓；动画演示 8 西北大学化工原理电子课件（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。 9 西北大学化工原理电子课件 1、特点：（1）主管中的流量为并联的各支路流量之和； 1.5.2 复杂管路一、并联管路 A qV qV1 qV2 qV3 B 1 2 3m m m mq q q q= + + 1 2 3V V V Vq q q q= + +对不可压缩流体（2）并联管路中各支路的能量损失均相等。 1 2 3f f f fABh h h h∑ = ∑ = ∑ = ∑ 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。 10 西北大学化工原理电子课件 2. 并联管路的流量分配 2( ) 2 e i i fi i i l l uh d λ +Σ= 24 V ii i qu dπ= 2 2 2 2 5 ( ) 4 8 ( )1 2 e i V i i V i e i fi i i i i l l q q l lh d d d λλ π π ⎛ ⎞+ Σ + Σ= =⎜ ⎟⎝ ⎠ 而 55 5 31 2 1 2 3 1 1 2 2 3 3 : : : : ( ) ( ) ( )V V V e e e dd dq q q l l l l l lλ λ λ= +Σ +Σ +Σ 支管越长、管径越小、阻力系数越大——流量越小；反之 ——流量越大。上式即并联管路的流量分配公式，具有如下特点： 11 西北大学化工原理电子课件 C O A B 分支管路 CO A B 汇合管路二、分支管路与汇合管路动画演示动画演示 12 西北大学化工原理电子课件 1、特点：（1）主管中的流量为各支路流量之和； 1 2V V Vq q q= + 1 2m m mq q q= + 对不可压缩流体（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。 2 21 1 2 2 A B A A fOA B B fOB p pz g u h z g u hρ ρ+ + + ∑ = + + + ∑ 13 西北大学化工原理电子课件 A C D B 自来水总管（1）总管阻力可忽略，支管阻力为主时，qV 对qVi 的影响较小。实例如城市水煤气管线的铺设；（2）总管阻力为主，支管阻力可忽略时，qVi变化不影响qV，仅改变各支管间流量的分配。实例如自控系统。 2.应用：

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