流量分配管的设计理论_伍钦.pdf

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1、DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.1998.07.007流量分配管的设计理论伍钦蔡梅琳梁玉兰!提要"流体在多孔管中被分成若干支流#因管壁摩擦和动量的变化使流体压强和流速沿轴向不断改变$建立其变量之间的数学关系为设计计算提供依据的理论基础是流体的一维流动$通过动量%能量和质量衡算的方法可以建立其基本的计算式$文章综述了现有多孔管的计算方法#提出了一种变管径多孔管的设计计算原理#并建立计算式#给出设计计算方法和实例$!关键词"多孔管流量分配管管路设计计算方法一%前言为了解决这个问题#提出使用变直径主管设计多孔管的目标

2、是要使流体流经每一小来克服压强的变化#从而保证每个孔出流速率孔的流率均匀不变#要达到这样的目标#只要使一致$流体在主管沿程的压强维持恒定即可$但是由二%等管径%等孔径的设计计算原理于多孔管的压强分布由如下两种因素所决定’多孔管的设计要求在已知工艺条件下#计(&)因主管沿程开有孔#所以流经主管的流体其算确定主管管径和开孔直径的大小$设计的理动量在改变*(+)流体流动的摩擦阻力$因此若论依据是流体在管内的流动理论$准确的方法要压强的涨落维持在某一范围#必须考虑这两是流体的二维流动理论#对层流流动34.567!+"种影响因素$曾作过计算#但

3、对于一般流动用二维流动来描在等直径的主管上开等孔径的多孔管#流述实在太困难#而且对工程设计也无多大用处#体流经主管的沿程压强变化如图&所示$因此用一维流动理论来解决多孔管的设计问题从图&可见流体流经等直径的多孔管#其是最实用的$压强的一涨一落不能回复到原来的值#因而流&8微分方程法体流经沿程各小孔的流率随之改变$!&"基于一维流动理论#通过用动,-./012等量%能量和质量衡算的方法导出了流体通过多孔管的微分方程$+9:9:9:ABC+<=>:>?@:D@<9;=9;<9;=这是非线性二阶常微分方程#可用数值积分的方法求解$作者在文章

4、中给出了解的图表并附有计算例子#但此法要用到设计计算中去#仍然是不方便的$而且按照微分方程的导出过图&多孔管沿程压强变化,-./012等!&"提到可在管路上设阀门来调程#只有在小孔孔径很小时才成立$节压强#从而获得均匀的流率#但此法在实际应+8无量纲数法陈水亻弟!E"用能量%质量守恒的方法建立流用中不容易实现$给水排水FGHIJKLGIMNOOPQN体通过多孔管的微分方程!积分后把压强回升&B方程的建立表示为无量纲数!作者把它称为压力回升系数流体通过第E和第EF&孔的各物理量之"#间的关系如图+所示#为了方便!设小孔上游附++-"$%

5、&’(&’)*,’.%&’/&’)0,-2’23式中"11压力回升系数!"$+745+668.11配水管的特性系数!.$+79:)11断面到始端距离与配水管长之比!图+多孔管中孔的压强和速度$;近的压强为G&!下游附近的压强为G+#)#8首先对流经第E个孔的主管流体作动量衡对等孔径和孔距的多孔管!其配水均匀度++算!即G+E’G&E$HJIE’IEF&K<和开孔比=的关系为式中G第E个孔的上游附近压强7&E11&’<+G+E11第E个孔的下游附近压强7=>++A?"@

6、1流体密度#要求的配水均匀度下!通过算出开孔比来求开由于离开孔的液体并非完全垂直于主管水孔直径!文献中有计算例子#流!因此实际上压强的改变要打一折扣!设折扣-B总体衡算法系数为L!所以以上所述两种方法都是通过建立微分方+’+G+E’G&E$LHJIEIEF&K(&M程!然后积分求解#但是流体在流量分配管中或G+’++E$G&EFLHJIEIEF&K(&NM的流动!其压强和流速均呈跳跃式变化!用建立流体流经第EF&段的摩擦阻力可用压降微分方程的方法来描述此过程显然是一种近似表示O方法#戴干策等介绍可用总体衡算的方法来求+8EF&IEF&

7、解#通过总体衡算并整理出一组计算式%C,G!用递+E’G&EF&$HEF&PEF&Q+EF&推法可以在给定工艺条件下计算出各孔的流量式中P11摩擦阻力系数7分布#811孔距7就理论而言!当孔距较大时这种方法要比Q11主管直径#前两种方法合理#但以上三种方法都是适用于通常设计要求为等孔距!设流体不可压等主管管径和等孔径的计算!事实上都不能获缩#故得O得完全均匀的流量分配#H8+三D变管径的设计计算原理G+E’G&EF&$PEF&IEF&(+M+QEF&为了使流量分配管能够在一定的工艺条件由于要求流体通过每个孔的流速相同!所下获得均匀的流

8、量分配#基于一维流动理论!以要求流体流经第E孔的动量改变引起的压强通过动量衡算D能量衡算和质量衡算建立其计回升和流经第EF&段的流动摩擦引起的压强算式#下降相同!即满足RS给水排水TUVBSWXUYZ[\]!"#$!%