化工原理-管路计算课件

1、1.6 管路计算 1.6.1 简单管路 1.6.2 复杂管路 11.6 管路计算 1.6.1 简单管路 1.6.2 1.6 管路计算 1.6.1 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 。Vs1,d1Vs3,d3Vs2,d2不可压缩流体21.6 管路计算 1.6.1 简单管路 一、特点 （1）流体二、管路计算基本方程：连续性方程：柏努利方程：阻力计算（摩擦系数）： 物性、一定时，需给定独立的9个参数，方可求解其它3个未知量。3二、管路计算基本方程：连续性方程：柏努利方程：阻力计算 （1）设计

2、型计算 设计要求：规定输液量Vs，确定一经济的管径及供液点提供的位能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，即及 ； （3）需液点的位置z2及压力p2； （4）输送机械 We。选择适宜流速确定经济管径4（1）设计型计算 设计要求：规定输液量Vs，确定一经济的管（2）操作型计算 已知：管子d 、l，管件和阀门 ，供液点z1、p1， 需液点的z2、p2，输送机械 We； 求：流体的流速u及供液量VS。 已知：管子d、 l、管件和阀门 、流量Vs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We 。5（2）操作型计

3、算 已知：管子d 、l，管件和阀门 ， 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：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。6 试差法计算流速的步骤：符合？可初设阻力平方区之值注意：若三、阻力对管内流动的影响pApBpaF1122AB 阀门F开度减小时：（1）阀关小，阀门局部阻力系数 hf,A-B 流速u 即流量； 7三、阻力对管内流动的影响pApBpaF1122AB 阀门（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

4、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。8（2）在1-A之间，由于流速u hf,1-A pA例1-6 用泵把20的苯从地下贮罐送到高位槽,流量为300L/min,设高位槽液比贮罐液面高10m.泵吸入管用89x4mm的无缝钢管,直管长为15m,管路上装有一个底阀(可粗略地按旋启式止绘阀全开时计),一个标准弯头;泵排出管用57x3.5mm的无缝钢管,直管长度为50m,管路上装有一个全开的闸阀,一个全开的截止阀和三个标准弯头.贮罐和高位槽液面上方均为大气压.设贮

5、罐及高位槽液面维持恒定.试求泵的轴功率,设泵的效率为70.9例1-6 用泵把20的苯从地下贮罐送到高位槽,流量为3解:根据题意,画出流程示意图,如本题附图所示.取贮罐液面为上游截面1-1,高位槽的液面为下游截面2-2,并以截面1-1为基准水平面.在两截面间列柏努利方程式,即式中 Z1=0 Z2=10m p1=p2因贮罐和高位槽的截面与管道相比,都很大,故因此,柏努利方程式可以简化成10解:根据题意,画出流程示意图,如本题附图所示.取贮罐液面为上只要算出系统的总能量损失,就可以算出泵对1Kg苯所提供的有效能量We.吸入管路a与排出管路b的直径不同,故应分段计算,然后再求其和.一般泵的进出口以及泵

6、体内的能量损失均考虑在泵的效率内.（1) 吸入管路上的能量损失式中 da=89-2x4=81mm=0.081m la=15m11只要算出系统的总能量损失,就可以算出泵对1Kg苯所提供的（1由图1-29查出的管件,阀门的当量长度分别为:底阀(按旋转式止绘阀全开时计) 6.3m标准弯头 2.7m故 进口阻力系数c=0.5从本教材附录十四查得20的苯的密度为880kg/m3,粘度为6.5x10-4Pa.s12由图1-29查出的管件,阀门的当量长度分别为:进口阻力系数参考表1-2,取管壁的绝对粗糙度=0.3mm,/d=0.3/81=0.0037,由图1-27查得=0.029.故 (2) 排出管路上的能

7、量损失 式中 db=57-2x3.5=50mm=0.05m lb=50m13参考表1-2,取管壁的绝对粗糙度=0.3mm,(2)由图1-29查出的管件,阀门的当量长度分别为全开的闸阀 0.33m全开的截止阀 17m三个标准的弯头 1.6x3=4.8m故 出口阻力系数e=1 ub=2.55m/s Reb=1.73x105仍取管壁的绝对粗糙度=0.3mm,/d=0.3/50=0.006,由图1-27查得=0.313.故14由图1-29查出的管件,阀门的当量长度分别为出口阻力系数e（3) 管路系统的总能量损失 所以 We=98.1+154.3=252.4J/kg苯的质量流量为 泵的有效功率为 泵的轴

8、功率为 15（3) 管路系统的总能量损失所以 We=98.11.6.2 复杂管路 一、并联管路 AVSVS1VS2VS3B1、特点：（1）主管中的流量为并联的各支路流量之和；161.6.2 复杂管路 一、并联管路 AVSVS1VS2V（2）并联管路中各支路的能量损失均相等。 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 可，不能重复计算。17（2）并联管路中各支路的能量损失均相等。 不可压缩流体注意：2. 并联管路的流量分配而支管越长、管径越小、阻力系数越大流量越小； 反之 流量越大。 182. 并联管路的流量分配而支管越长、管径越小、阻力系数越大COAB分支管路COAB汇合管路二、

9、分支管路与汇合管路 19COAB分支管路COAB汇合管路二、分支管路与汇合管路 191、特点：（1）主管中的流量为各支路流量之和；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。 201、特点：不可压缩流体（2）流体在各支管流动终了时的总机械能 例1-7 如图所示，从自来水总管接一管段AB向实验楼供水，在B处分成两路各通向一楼和二楼。两支路各安装一球形阀，出口分别为C和D。已知管段AB、BC和BD的长度分别为100m、10m和20m（仅包括管件的当量长度），管内径皆为30mm。假定总管在A处的表压为0.343MPa，不考虑分支点B处的动能交换和能量损失，且可认为各管段内的

10、流动均进入阻力平方区，摩擦系数皆为0.03，试求：21 例1-7 如图所示，从自来水总管接一管段AB向实验楼供 （1）D阀关闭，C阀全开（ ）时，BC管的流量为多少？ （2）D阀全开，C阀关小至流量减半时，BD管的流量为多少？总管流量又为多少？5mACDB自来水总管22 （1）D阀关闭，C阀全开（ 解：（1）在AC截面（出口内侧）列柏努利方程 =2.41m/s=23解：（1）在AC截面（出口内侧）列柏努利方程 (2) D阀全开，C阀关小至流量减半时：在AD截面（出口内侧）列柏努利方程（不计分支点B处能量损失） 其中： 24(2) D阀全开，C阀关小至流量减半时： 其中： 2525化简得 解得：

11、 总管流量 讨论：对于分支管路，调节支路中的阀门（阻力），不仅改变了各支路的流量分配，同时也改变了总流量。但对于总管阻力为主的分支管路，改变支路的阻力，总流量变化不大。26化简得 解得： 例1-8如本题附图所示，密度为950kg/m3、粘度为1.24mPas的料液从高位槽送入塔中，高位槽内的液面维持恒定，并高于塔的进料口4.5m，塔内表压强为3.5103Pa。送液管道的直径为452.5mm，长为35m（包括管件及阀门的当量长度,但不包括进、出口损失），管壁的绝对粗糙度为0.2mm，试求输液量为若干m3/h。. 27例1-8如本题附图所示，密度为950kg/m3、粘度为1解：以高位槽液面为上游截面1-1，输液管出口内侧为下游截面2-2，并以截面2-2的中心线为基准水平面。在两截面间列柏努利方程式，即：式中：Z1=4.5m，Z2=0；u10；u2=u；p1=0，p2= 3.5103Pa将已知数据代入上两式，经整理得到：28解：以高位槽液面为上游截面1-1，输液管出口内侧为下游截面先取 先取 值，求 值，在阻力平方区查取