化工原理第六节管路计算和流量测定

1、u 简单管路简单管路 u 复杂管路复杂管路u 管路计算管路计算包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件简单管路简单管路 特点特点：（1）流体通过各管段的质量流量不变，对于不可）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。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整个管路的总能量损失等于各段能量损失之和 。321ffffWWWWVs1,d1Vs3,d3Vs2,d2321SSSVVV不可压缩流体不可压缩流体321SSSmmm包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件复杂管路复杂管

2、路 1、并联管路、并联管路 AVSVS1VS2VS3B特点：特点：（1）主管中的流量为并联的各支路流量之和；）主管中的流量为并联的各支路流量之和；321SSSSmmmm包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件（2）并联管路中各支路的能量损失均相等。）并联管路中各支路的能量损失均相等。 fABfffWWWW321321SSSSVVVV不可压缩流体不可压缩流体注意：计算并联管路阻力时，仅取其中一支路即注意：计算并联管路阻力时，仅取其中一支路即 可，不能重复计算。可，不能重复计算。包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件并联管路的流量分

3、配并联管路的流量分配2)(2iiieifiudllW24isiidVu52222)(8421)(iiesiiisiiieifidllVdVdllW而而335322521151321)(:)(:)(:eeeSSSlldlldlldVVV支管越长、管径越小、阻力系数越大支管越长、管径越小、阻力系数越大流量越小；流量越小； 反之反之 流量越大。流量越大。 包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件COAB分支管路分支管路COAB汇合管路汇合管路2、分支管路与汇合管路、分支管路与汇合管路 包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件特点：特点：

4、（1）主管中的流量为各支路流量之和；）主管中的流量为各支路流量之和；21SSSVVV21SSSmmm不可压缩流体不可压缩流体 （2）流体在各支管流动终了时的总机械能与能量）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。损失之和相等。 fOBBBBfOAAAAWugzpWugzp222121包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件基本方程：基本方程：连续性方程连续性方程12ssVV机械能衡算方程机械能衡算方程2211221222efpupuz gWz gW阻力计算式阻力计算式,d ud管路计算管路计算2()2fluWd 2()2ellud其中其中（1）设计型

5、计算）设计型计算 设计要求：规定输液量设计要求：规定输液量Vs，确定一经济的管径或供，确定一经济的管径或供液点提供的位能液点提供的位能z z1 1( (或静压能或静压能p p1 1) )或所需外加功。或所需外加功。选择适宜流速选择适宜流速确定经济管径确定经济管径P59 例例1-24分析：分析：求求duVds4求求u需试差法求解需试差法求解机械能衡算式机械能衡算式或范宁公式或范宁公式(Re,)dRe未知，未知，设初值设初值求出求出d、u/Redu)/(Re,df计比较比较计计与初值与初值是否接近是否接近是是udVs24否否修正修正解：解：24dVus27.64d u、d、均未知，均未知，1/5(

6、12501.30 )dd假设假设=0.025由机械能衡算式由机械能衡算式d=2.02md校核：校核：=0.00099/Redu63.78 10查图或计算查图或计算新新1=0.0205用用试差法，试差法， 以以为试差变量为试差变量 1u 皮托测速管皮托测速管u 孔板流量计孔板流量计u文丘里流量计文丘里流量计u转子流量计转子流量计包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件1、结构、结构2、测量原理及流速计算、测量原理及流速计算内管内管A处处.221uppA外管外管B处处ppB包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件点速度：点速度：pu2

7、.)(20.Rgu即即讨论：讨论：（1）皮托管测量流体的点速度，可测速度分布）皮托管测量流体的点速度，可测速度分布曲线；曲线；.2.221)21(upuppppBA包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件（2）流量的求取：）流量的求取：udAVS 由速度分布曲线积分由速度分布曲线积分maxmaxReuu 测管中心最大流速，由测管中心最大流速，由 求平均流求平均流 速，再计算流量。速，再计算流量。包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件注意：Pitot管是测量点速（线速度） 0.9 0.8uumax 0.7 0.6 0.5 102

8、103 104 105 106 107 Remax= umaxd/ Re=ud/测umax平均速度流量Remax=umaxd/ maxuu3、安装、安装 （1）测量点位于均匀流段，上、下游各有）测量点位于均匀流段，上、下游各有50d直管距离；直管距离；（2）皮托管管口截面严格垂直于流动方向；）皮托管管口截面严格垂直于流动方向；（3）皮托管外径）皮托管外径d0不应超过管内径不应超过管内径d的的1/50，即，即d0d/50 。包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件 u A R l 测速管的优点： 结构简单、阻力小、使用方便， 尤其适用于测量气体管道内的流速。 缺点

9、： 不能直接测出平均速度， 且压差计读数小，常须放大才能读得准确。 管路中嵌入一环形金属板，环中心处在管道中心线上1.结构：当流体以一定的流量流经小孔时，就产生一定的压强差，流量愈大，所产生的压强差也就愈大。所以根据测量压强差的大小来度量流体流量。 2.原理： p1 p2 1 2 R 孔孔板板流流量量计计0dDgRACAuVoo)(2000C0流量系数（孔流系数）流量系数（孔流系数）A0孔面积。孔面积。优点：优点：构造简单，制造和安装都很方便构造简单，制造和安装都很方便缺点：缺点：机械能损失（称之为机械能损失（称之为永久损失永久损失）大）大当当d0/d1=0.2时，永久损失约为测得压差的时，永

10、久损失约为测得压差的90%，常用的常用的d0/d1=0.5情形下，永久损失也有情形下，永久损失也有75%。包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件 属差压式流量计； 能量损失小，造价高。gRACVV002缺点：加工比孔板复杂，因而造价高，且安缺点：加工比孔板复杂，因而造价高，且安 装时需占去一定管长位置，装时需占去一定管长位置，优点：其永久损失小，故尤其适用于低压气优点：其永久损失小，故尤其适用于低压气 体的输送。体的输送。包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件流体出口锥形硬玻璃管刻度转子流体入口11220ufffRRAgVAC

11、Vs)(2体积流量 优点：优点：读取流量方便，流体阻力小，测量精确度读取流量方便，流体阻力小，测量精确度较高，能用于腐蚀性流体的测量；流量计前后无较高，能用于腐蚀性流体的测量；流量计前后无须保留稳定段。须保留稳定段。 缺点：缺点：玻璃管易碎，且不耐高温、高压。玻璃管易碎，且不耐高温、高压。 包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件v掌握液体、气体的密度计算。掌握液体、气体的密度计算。v了解牛顿粘性定律，掌握粘度的单位及单位换算。了解牛顿粘性定律，掌握粘度的单位及单位换算。v掌握压力的定义及表压、真空度、绝对压力的定义，并能掌握压力的定义及表压、真空度、绝对压力的

12、定义，并能熟练换算。熟练换算。v能熟练地运用流体静力学基本方程式解题。能熟练地运用流体静力学基本方程式解题。v掌握流量、流速的定义及连续性方程。掌握流量、流速的定义及连续性方程。v掌握各种形式的机械能衡算式，并能熟练地运用机械能衡掌握各种形式的机械能衡算式，并能熟练地运用机械能衡算式解题。算式解题。包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件v掌握雷诺准数的表达式及物理意义，并根据掌握雷诺准数的表达式及物理意义，并根据R Re来判断流动来判断流动类型。类型。v了解流体在圆管内的速度分布。了解流体在圆管内的速度分布。v掌握直管阻力与局部阻力的计算。掌握直管阻力与局部阻

13、力的计算。v了解简单与复杂管路，并能作以简单的计算。了解简单与复杂管路，并能作以简单的计算。v了解测速管、孔板流量计、转子流量计的测量原理，并能了解测速管、孔板流量计、转子流量计的测量原理，并能作以简单的计算。作以简单的计算。包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件 第一章第一章 小结小结 公式公式 静力学方程式： 2112zzgpp 连续性方程：222111AuAu （稳定流动） 2211AuAu（不可压缩流体） 222211dudu （圆管内） 机械能衡算方程：fewpugzwpugz 2222121122 阻力计算式： 直管 dfudlwf Re,Re6422湍流：湍流：层流：层流： 局部 22udlwef 或 1