第六讲管路计算

1、1.当量直径当量直径de及水力学半径及水力学半径rH第四节第四节 流体的流动阻力流体的流动阻力 五、非圆形直管的阻力损失五、非圆形直管的阻力损失de=4(流动截面积）/润湿周边长度de=4rH此法一般适用于湍流时的阻力损失计算层流：ReC 非圆形直管的阻力损失时，只能用当量直径de代替雷诺数和计算阻力损失公式中的直径d，而不能用de计算其中的流速u, 流速通过实际流动截面积计算。1. 1. 阻力系数法阻力系数法将局部阻力表示为动能的某一倍数。 第四节第四节 流体的流动阻力流体的流动阻力 六六、局部阻力、局部阻力22fuW局部阻力：局部阻力：流体流经管件、阀门等局部地方由于流速大小及方向的改变而

2、引起的阻力。 0.5 1.0ce常用： 进口出口第四节第四节 流体的流动阻力流体的流动阻力 六六、局部阻力、局部阻力22efluWd2. 2. 当量长度法当量长度法将流体流过管件或阀门的局部阻力，折合成直径相同、长度为le的直管所产生的阻力 。阻力计算通式为：阻力计算通式为：22eflluWd 减少流动阻力的途径：减少流动阻力的途径： 管路尽可能短，尽量走直线，少拐弯； 尽量不安装不必要的管件和阀门等； 管径适当大些。常见管件及阀门的阻力系数及当量长度常见管件及阀门的阻力系数及当量长度名称zle /d名称zle /d45标准弯头0.3517闸阀(全开)0.17990标准弯头0.7535闸阀(半

3、开)4.5225180回弯头1.575标准阀(全开)6.0300标准三通管150标准阀(半开)9.5475管接头0.042止逆阀(球式)70.03500活接头0.042止逆阀(摇板式)2.0100简单管路没有分支与汇合的单一管路复杂管路有分支与/或汇合的管路，包括最为复杂的管网按管路配置分类：是否有分流或合流第五节第五节 管路计算管路计算条件：1-1液位恒定，定态流动，管径相同。,1,2ffAf ABf BWWWW, f A BWuAB1122阀门关小，A、B点压力如何变化？,1 fAAuWp,2 f BBuWp第五节第五节 管路计算管路计算 一、阻力对管内流动的影响一、阻力对管内流动的影响结

4、论：结论：任何局部阻力的增加将使管内各处的流速下降； 下游阻力增大将使上游压强上升； 上游阻力增大将使下游压强下降。,0220 AfWupO-2:阀门A关小，各参数如何变化？03 puO-3:AB112233000 pu1-O:结论：结论：关小阀门使所在支管的流量下降，与之平行的支管内流量上升，但总的流量还是减少了。第五节第五节 管路计算管路计算 一、阻力对管内流动的影响一、阻力对管内流动的影响 1. 1. 简单管路的计算简单管路的计算表示简单管路中各参数间关系的方程如下：22eflluWd连续性方程：constconstmVquAquA不可压缩Bernoulli方程：22112212,1 2

5、22SfupupgzWgzW阻力计算式：摩擦系数计算式：,dufd第五节第五节 管路计算管路计算 二、管路计算二、管路计算 已知管径、管长、管件和阀门的设置及流体的性质、输送量，求通过管路的能量损失，以便进一步确定输送设备所加入的外功、设备内的压强或设备间的相对位置等。, ,(), , ,eVd llqz 即已知： 求：WfWS或p2或Dz步骤：qV , d , , Re 流动形态； Re , /d Wf ； Bernoulli方程 确定一个未知数WS或p2或Dz 。第五节第五节 管路计算管路计算 二、管路计算二、管路计算 1. 1. 简单管路的计算简单管路的计算顺序求解 已知管径、管长、管件

6、和阀门的设置、流体的性质及允许的能量损失，求流速或流量。, ,(), , , ,efd llWz 即已知： 求：u（qV）步骤： 设设 u , d , , Re 流动形态 Re , /d 计 设计 / 设=计 qV =0.785d2u第五节第五节 管路计算管路计算 二、管路计算二、管路计算 1. 1. 简单管路的计算简单管路的计算2eflluWd迭代求解第五节第五节 管路计算管路计算 二、管路计算二、管路计算 【例题】【例题】简单管路简单管路 已知管长为20m，管径为53mm，高位槽的安装高度为4m。管路中有一个标准直角弯头，一个闸阀。已知水温为20，高位槽液面上方压强为大气压。当闸阀开度为1

7、/2时，流量为多少？当闸阀全开时，流量又为多少？ 已知管长、管件和阀门的设置、流体的性质及流量，求管径。,(), , , ,eVllqz 即已知： 求：d第五节第五节 管路计算管路计算 二、管路计算二、管路计算 1. 1. 简单管路的计算简单管路的计算优化求解fduW耗用钢材少设备费小大功率泵操作费如补充已知条件Wf，则退化为第二类问题。u u opt设备费设备费总费用总费用费用费用操作费操作费第五节第五节 管路计算管路计算 二、管路计算二、管路计算 2. 2. 复杂管路的计算复杂管路的计算特点：特点： 总流量等于各支管流量之和，即： 可对任一支管，列出分支或汇合前后的机械能守恒式。对并联管路

8、：,1,2,VVVV nqqqq,1,2,mmmm nqqqq,1,2,fff nWWW 第五节第五节 管路计算管路计算 二、管路计算二、管路计算 【例题】【例题】并联管路并联管路 在相同的容器1，2内填充高度为1m和0.5m的固体颗粒，并以相同的管路并联组合。两支路的管长皆为5m，管径皆为200mm。直管阻力系数为0.02。每支管安装一闸阀。容器1和2的局部阻力系数各为10和5。已知管路的总流量为0.3m3/s，试求： 当两阀门全开时，两支路的流量比和并联管路的阻力损失； 当两阀门同时关小至zCzD30时，两支管的流量比及并联管路的阻力损失有何变化？12CDAB第五节第五节 管路计算管路计算

9、 二、管路计算二、管路计算 【例题】【例题】并联管路并联管路 阀门全开阀门半开 讨论：讨论： 对于并联管路，若各支管阻力不等，即使直径相同，也会导致流量分配的不均匀，使并联设备不能发挥应有的作用，这一点在并联管路的设计中必须充分注意； 在不均匀并联管路中串联大阻力元件，可提高流量分配的均匀性，其代价是能量的消耗。,1,20.73 86.38J/kgVf A BVqWq,1,20.94 429.7J/kgVf A BVqWq第五节第五节 管路计算管路计算 二、管路计算二、管路计算 【例题】【例题】分支管路分支管路 用长度l=50m、直径d1=25mm的总管，从高度z=10m的水塔向用水处供水。在用水处水平安装d2=10mm的支管10个。设总管摩擦系数=0.03，总管局部阻力系数1=20。支管很短，阀门全开时包括出口损失在内的支管阻力相当于一个2=6.4的球心阀的阻力。分流点的阻力可以忽略。求： 当所有阀门全开时，总流量qV =？m3/s 再增设同样10个支路，各支路阻力同前， qV有何变化？第五节第五节 管路计算管路计算 二、管路计算二、管路计算 【例题】【例题】分支管路分支管路 设有n个支路：242212112gzuldndd 当总管阻力支管阻力：2Kun22121dunuKd211cons