流体流动-(管路计算)

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1、管路计算是第六节管路计算摩擦阻力计算式：柏努利方程:连续性方程：的具体应用。一、管路的分类及特点特点：简单管路流体的能量损失具有加和性。1、简单管路：由等径或异径管段串联而成的无分支管路系统。后两种情况流速u或管径d为未知，因此不能计算Re，无法判断流体的流型，故不能确定摩擦系数λ。在工程计算中常采用试差法或其它方法来求解。已知管径d、管长l、流量qV，求管路系统的能量损失和输送功率。已知管径d、管长l、管路系统的能量损失Σhf，求流量qV或流速u。已知管长l、流量qV、管路系统的能量损失Σhf，求管径d。2、简单管路计算例已知某水平输水管路的管子

2、规格为管长为，管子相对粗糙度，若该管路能量损失,求水的流量为若干？水的密度为，粘度为1厘泊。解：验算查得重设再验算并联和分支管路称为复杂管路。ABABC并联管路分支管路3、复杂管路的特点qV=qV1+qV2VAB12证明∑hfAB=∑hf1=∑hf2（各支管单位质量流体阻力损失相等）1、并联管路注意：并联管路阻力损失不具有加和性，绝不能将并联的各管段的阻力全部加在一起作为并联管路的能量损失。各支管的流量比为：∑H1=∑H2(各支管终点总能量+能量损失相等)0-10-2P1P2012VV1V2对多个分支，则有qV=qV1+qV2证明：比较上两式，得2

3、、分支管路11‘22‘h7m例题：用泵把20℃的苯从地下贮罐送到高位槽，流量为300l/min。高位槽液面比贮罐液面高10m。泵吸入管用89×4mm的无缝钢管，直管长为15m，管上装有一个底阀、一个标准弯头；泵排出管用57×3.5mm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。贮罐和高位槽上方均为大气压。设贮罐液面维持恒定。试求泵的功率，设泵的效率为70%。式中，z1=0,z2=10m,p1=p2,u10,u20∴W=9.81×10+∑hf解：依题意，绘出流程示意图。选取贮槽液面作为截面1，高位槽

4、液面为截面2，并以截面1作为基准面，如图所示，在两截面间列柏努利方程，则有进口段：d=89-2×4=81mm,l=15m查图，得=0.029进口段的局部阻力：底阀：le=6.3m弯头：le=2.73m进口阻力系数：=0.5出口段：d=57-2×3.5=50mm,l=50m查图，得=0.0313出口段的局部阻力：全开闸阀：le=0.33m全开截止阀：le=17m标准弯头(3)：le=1.6×3=4.8m出口阻力系数：=1.0总阻力：有效功率：轴功率：苯的质量流量：泵提供的有用功为：管路计算要点计算依据：连续性方程、机械能衡算方程和范宁公式。管

5、路计算问题分为设计型计算和操作型计算。管路计算由于某些变量间较复杂的非线性关系，常需要通过试差或迭代方法求解。管路计算要点简单管路阻力损失具有相加性。并联管路各支路每kg流体的阻力损失相等。分支管路中每kg流体流动终了时的总机械能和沿程能量损失之和相等，并且在数值上等于在分叉点每kg流体具有的总机械能。用离心泵将水由水槽送至水洗塔中，水洗塔内的表压9.807×104N/m2，水槽液面恒定，其上方通大气，水槽液面与输送管出口端的垂直距离为20m，在某送液量下，泵对水作的功为317.7J/kg，管内摩擦系数为0.018，吸入和压出管路总长为110m（包

6、括管件及入口的当量长度，但不包括出口的当量长度）输送管尺寸为108×4mm，水的密度为1000kg/m3。求输水量为多少m3/h。例在风机出口后的输气管壁上开一测压孔，用U型管测得该处静压力为186mmH2O，测压孔以后的管路包括80m直管及4个90º弯头。管出口与设备相通，设备内的表压为120mmH2O。输气管为铁管，内径500mm。所输送的空气温度为25℃，试估计其体积流量。解：本题已知风机压头求气体流速，在流速未知时无法先计算Re以求λ、Σhf，故采用试差法。空气的平均压力=（186+120）/2=154mmH2O1atm（10330mmH2

7、O）及0℃时空气的密度为1.293kg/m3，故154mmH2O（表压）及25℃时空气的密度为：25℃时空气的粘度：μ=0.0184cP=1.84×10-5Pa·s在测压口处（截面1）与管出口处（截面2）列机械能衡算式：式中：z1=z2（输气管道中，一般情况下Δz可忽略）he=0，u2=0p1=186mmH2O=1825Pap2=120mmH2O=1177Pau1为所求(a)管路：d=0.5ml=80mle=4×35×0.5=70m(90ºle/d=35)将已知值代入式（a）：化简得：设λ=0.02，代入上式，解出u1=13.4m/s。查图得：λ=

8、0.0205复核：该值与所设的λ值相差甚微，可认为所求得的u1=13.4m/s已够正确，据此计算体积流量为