[工学]化工原理第一章第五节讲稿修改

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1、第一章流体流动一、管路计算类型与基本方法二、简单管路的计算三、复杂管路的计算四、阻力对管内流动的影响第五节管路计算2021/7/21一、管路计算的类型与方法管路计算设计型操作型对于给定的流体输送任务（如一定的流体的体积，流量），选用合理且经济的管路。关键：流速的选择管路系统已固定，要求核算在某给定条件下的输送能力或某项技术指标2021/7/21三种计算：1）已知流量和管器尺寸，管件，计算管路系统的阻力损失2）给定流量、管长、所需管件和允许压降，计算管路直径3）已知管道尺寸，管件和允许压强降，求管道中流体的流速或流量直接计算d、u未知试差法或

2、迭代法Re无法求λ无法确定2021/7/21二、简单管路的计算管路简单管路复杂管路流体从入口到出口是在一条管路中流动的，没有出现流体的分支或汇合的情况串联管路：不同管径管道连接成的管路存在流体的分流或合流的管路分支管路、并联管路1、串联管路的主要特点a)通过各管段的质量不变，对于不可压缩性流体2021/7/21b）整个管路的阻力损失等于各管段直管阻力损失之和例：一管路总长为70m，要求输水量30m3/h，输送过程的允许压头损失为4.5m水柱，求管径。已知水的密度为1000kg/m3，粘度为1.0×10-3Pa·s，钢管的绝对粗糙度为0.2m

3、m。分析：求d求u试差法u、d、λ未知2021/7/21设初值λ求出d、u比较λ计与初值λ是否接近是否修正λ2021/7/21解：根据已知条件u、d、λ均未知，用试差法，λ值的变化范围较小，以λ为试差变量假设λ=0.0252021/7/21解得：d=0.074m，u=1.933m/s查图得：与初设值不同，用此λ值重新计算解得：2021/7/21查图得：与初设值相同。计算结果为：按管道产品的规格，可以选用3英寸管，尺寸为φ88.5×4mm内径为80.5mm。此管可满足要求，且压头损失不会超过4.5mH2O。2021/7/21三、复杂管路的计算

4、1、分支管路例：12℃的水在本题附图所示的管路系统中流动。已知左侧支管的直径为φ70×2mm，直管长度及管件，阀门的当量长度之和为42m，右侧支管的直径为φ76×2mm直管长度及管件，阀门的当量长度之和为84m。连接两支管的三通及管路出口的局部阻力可以忽略不计。a、b两槽的水面维持恒定，且两水面间的垂直距离为2.6m，若总流量为55m3/h，试求流往两槽的水量。2021/7/211ab1222.6mo解：设a、b两槽的水面分别为截面1-1′与2-2′,分叉处的截面为0-0′,分别在0-0′与1-1′间、0-0′与2-2′间列柏努利方程式20

5、21/7/21表明：单位质量流体在两支管流动终了时的总机械能与能量损失之和相等，且等于分支点处的总机械能。若以截面2-2’为基准水平面代入式(a)2021/7/21由连续性方程，主管流量等于两支管流量之和，即：(c)2021/7/21代入(b)式由c式得：2021/7/21d、e两个方程式中，有四个未知数。必须要有λa～ua、λb～ub的关系才能解出四个未知数，而湍流时λ～u的关系通常又以曲线表示，故要借助试差法求解。取管壁的绝对粗糙度为0.2mm，水的密度1000kg/m3，查附录得粘度1.263mPa.s最后试差结果为：2021/7/2

6、1假设的ua，m/s次数项目1232.5133500由图查得的λa值由式e算出的ub，m/s由图查得的λb值由式d算出的ua，m/s结论0.0030.02711.65961200.00280.02741.45假设值偏高21068000.0030.02752.071206000.00280.0272.19假设值偏低2.11121000.0030.02731.991159000.00280.02712.07假设值可以接受2021/7/21小结：分支管路的特点：1）单位质量流体在两支管流动终了时的总机械能与能量损失之和相等，且等于分支点处的总机械

7、能。2）主管流量等于两支管流量之和2021/7/212、并联管路如本题附图所示的并联管路中，支管1是直径2”的普通钢管，长度为30m，支管2是直径为3”的普通钢管，长度为50m，总管路中水的流量为60m3/h，试求水在两支管中的流量，各支管的长度均包括局部阻力的当量长度，且取两支管的λ相等。解：在A、B两截面间列柏努利方程式，即：2021/7/21对于支管1对于支管2并联管路中各支管的能量损失相等。由连续性方程，主管中的流量等于各支管流量之和。2021/7/21对于支管1对于支管22021/7/21由附录17查出2英寸和3英寸钢管的内径分别

8、为0.053m及0.0805m。2021/7/21小结：并联管路的特点：1）并联管路中各支管的能量损失相等。2）主管中的流量等于各支管流量之和。3）并联管路中各支管的流量关系为：