大连理工大学：《化工原理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 流体流动（1.5）管路计算

第一章 流体流动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 第五节 四、阻力对管内流动的影响 管路计算 个页 场國回 2021-2-21

2021-2-21 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 第五节 四、阻力对管内流动的影响 管路计算

、管路计算的类型与方法 设计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。 管路计算 关键:流速的选择 操作型管路系统已固定,要求核算在某 给定条件下的输送能力或某项技 术指标 2021-2-21 上页下页回

2021-2-21 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

三种计算: 1)已知流量和管器尺寸,管件, 直接计算 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 d、u未知试差法 或迭代 3)已知管道尺寸,管件和允许Re无法求法 压强降,求管道中流体的流速或 λ无法确定 流量 2021-2-21 上页下页回

2021-2-21 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 迭 代 Re无法求 法 λ无法确定

二、简单管路的计算 简单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 管路 串联管路:不同管径管道连接成的管路 复杂管路存在流体的分流或合流的管路 分支管路、并联管路 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 SI S2 S3 常数 2021-2-21 页下页回

2021-2-21 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 VS1 VS2 VS3  VS 常数

b)整个管路的阻力损失等于各管段直管阻力损失之和 ∑h=hn1+hn2+…+ 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1.0×10-3Pas,钢管的绝对粗糙度为 0.2mm。 分析:d h=n d 2g 求d 求u 试差法 U、d、A未知 2021-2-21 上页下页回

2021-2-21 b）整个管路的阻力损失等于各管段直管阻力损失之和  hf  hf 1  hf 2   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 0.2mm。 分析： 求d u V d s  4  求u 2 4 d V u s   试差法 g u d l H f 2 2   u、d、λ未知

设初值λ 求出d、l Re= dup/u 修正入 计=f(Re,/d) 否 比较入计与初值是香接近 是 4 2021-2-21 上页下页返回

2021-2-21 设初值λ 求出d、u Re  du /  计  f (Re, / d) 比较λ计与初值λ是否接近 是 V d u s 2 4   否 修正λ

解: 根据已知条件l=70m,H=45mH2O,V=30m3/h 30400106 兀123600m 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=0025 0.0106 70 由H=2 得45=0025×x-2)2 d 2g 2 g 2021-2-21 上页下页回

2021-2-21 解： 根据已知条件 l m H mH O V m h f s 70 4.5 30 / 3  ，  2 ，  2 4 d V u s   2 4 3600 30 d  2 0.0106 d  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=0.025 g u d l H f 2 2 由   g d d 2 ) 0.0106 ( 70 4.5 0.025 2 2 得   

解得:d=0074m,u=1.933m Re= c0.074×1933×1000 143035 1.0×10 E0.2×10 0.0027 d0.074 查图得:=0.027与初设值不同,用此λ值重新计算 0.0106 70 2 4.5=0.027× g 解得:d=0.075m=1.884m/s 2021-2-21 上页下页回

2021-2-21 解得：d=0.074m，u=1.933m/s  du Re  143035 1.0 10 0.074 1.933 1000 3       0.0027 0.074 0.2 10 3     d  查图得：  0.027 与初设值不同，用此λ值重新计算 g d d 2 ) 0.0106 ( 70 4.5 0.027 2 2    解得： d  0.075 m u 1.884m /s

0.075×1.884×1000 Re 141300 1.0×10 E0.2×10 =0.0027 d0.075 查图得:=0.027与初设值相同。计算结果为: d=0.075mt=1.884m/s 按管道产品的规格,可以选用3英寸管,尺寸为 q885×4mm内径为80.5mm。此管可满足要求,且压头损 失不会超过45mH2O。 2021-2-21 上页下页回

2021-2-21 141300 1.0 10 0.075 1.884 1000 Re 3      0.0027 0.075 0.2 10 3     d  查图得：  0.027 与初设值相同。计算结果为： d  0.075 m u 1.884m /s 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

三、复杂管路的计算 、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q76×2mm 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26m,若总流 量为55m3/h,试求流往两槽的水量 2021-2-21 上页下页回

2021-2-21 三、复杂管路的计算 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84 m。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