页数：29页文件大小：470.8 KB来源： 化工原理ppt课件
本课件对应《化工原理》第六节 流体输送管路的计算，沿第六节流体输送管路的计算主线展开，梳理简单管路、柏努利方程等核心概念与工程计算思路，配合图示说明设备结构与操作要点。
第六节流体输送管路的计算
连续性方程dus2π4V=柏努利方程22u2dlu2pu2p2ρ1ρ+Σζ)+z1g+1=2+z2g+2+(λdρuελ=ψμ,d阻力(λ)计算
一、阻力
1122qV1=qV2=....一、阻力对管内流动的影响1.简单管路-------没有分支和汇合特点：1)稳定流动，通过各管段的质量流量不变，对不可压缩流体，则体积流量不变，即：2)整个管路的总摩擦损失为各管段及各局部摩擦损失之和，即：∑hf=hf1+hf2+....
局部阻力
1-1面和2-2面间212ρp−pu2gz1+=λ+∑ζ+1ld2pApBF1pa1′22′ABλ一般变化很小，可近似认为是常数。
当阀门F开度减小时：（1）阀关小，阀门局部阻力系数ζ↑ →hf,A-B↑→流速u↓ →即流量↓；
柏努利方程
22u2ldppBB−2+∑ζ=2+λρρ1AAu2ld2u2ppgz1−A+1=A+∑ζ++λρρ2qv降低，uA降低，hf,1-A降低，而u1=0，p1不变。
所以pA增加。
在B-2之间列柏氏方程在1-A之间列柏努利方程u2lu2u2u2pppu2u2pp2−B)B+B=2+2+hf,B−2B=2+(hf,B−2−B)=2+(2+λρ22ρ2d22ρ2ρ2P2不变，u2降低，所以pB降低。
局部阻力
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。
简单管路
结论：简单管路中局部阻力系数↑，如阀门关小，则：管内流量↓，阀门上游压力↑，下游压力↓。
这个规律具有普遍性。
思考：若阀门开大又如何？
管内流量↑，阀门上游压力↓，下游压力↑。
分支管路
1对总管路ξA增大，qv0降低，p0增大2ξA增大，qv0降低3）在1-3之间列柏氏方程10313e33u2ld2d2ρρρf,1−0f,0−31(l+l)u2℘℘℘+h+h1=3=3+λ+λ10AB2qv0032,qv23,qv312.分支管路图中各参数为阀门全开时各处的流动参数，现将阀门A关小℘1,℘3不变，qv0降低，所以u3增大结论：关小阀门使所在的支管的流量下降，与之平行的支管流量增加，但总的流量还是减少了。
只改变各支管的流量分配
两种极端情况：a、总管阻力忽略，支管阻力为主。
此时℘0=℘1，阀A关小仅使A管的中流量减小，因为℘0不变，所以支管B的流量几乎不变。
即任一支管情况的改变不会影响其它支管的流量。
b、总管阻力为主，支管阻力忽略。
此时℘0=℘2或℘3，总流量不变，阀A的关小不影响总流量，只改变各支管的流量分配。
汇合管路
3.汇合管路v2v2q=0，继续关小阀门则q改变方向，向上流动。
结论：管路应看作为一个整体，任一局部条件的改变都态。
根据新的平衡条件建立新的能量平衡关系。
注意：同一时刻不同截面会打破原有的能量平衡状间列能量平衡式p1p2qv1qvqv3p01220阀门关小，qv3↓，℘0增大，使qv1qv2↓，但℘1>℘2，(℘1−℘0)>(℘2−℘0)，所以qv2降得更快。
当阀门关到一定程度，可能℘0=℘2，此时
二、管路计算
1、简单管路的数学描述4V连续性方程：q=πd2u柏努利方程：2ppu2ldρρ1+z1g+He=2+z2g+(λ+Σζ)阻力计算(摩擦系数)：dρuελ=ψμ,d物性ρ、μ一定时，需给定独立的9个参数，方可求解其它3个未知量。
简单管路的设计型计算
2、简单管路的设计型计算设计要求：规定输液量qV，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ε及Σζ；3需液点的位置z2及压力p2；4输送机械He。
选择适宜流速确定经济管径
设计型计算
上述只给定了5个变量，必须补充1个条件。
一般选取速度u，求管径d及p1、z1。
选不同的u，可求得不同的d及p1、z1，在一系列的设计结果中，选取最经济合理的dopt。
列“选择”和“优化”u越大，d越小，设备费用越小；hf越大，操作费用越大。
否则相反。
uu适宜费结论：设计型计算面临一系用总费用设备费操作费
某些流体在管道中的常用流速范围
| 流体类别 | 常用流速范围，m/s |
|---|---|
| 水及一般液体 | 1～3 |
| 粘度较大的液体 | 0.5～1 |
| 低压气体 | 8～15 |
| 易燃、易爆的低压气体 | ＜8 |
| 压强较高的气体 | 15～25 |
| 饱和水蒸气（0.8MPa以下） | 40～60 |
| 饱和水蒸气（0.3MPa以下） | 20～40 |
| 过热水蒸气 | 30～50 |
说明：原课件该页表格经 OCR 后文字粘连，上表按教材常用取值整理还原，具体数值以原课件图片为准。
简单管路的操作型计算
3、简单管路的操作型计算已知：管子d、ε、l，管件和阀门Σζ，供液点z1、p1，需液点的z2、p2，输送机械He；求：流体的流速u及供液量qV。
已知：管子d、ε、L、管件和阀门Σζ、流量qV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He。
柏努利方程
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：假设λ→u→Reεd→查λ符合？
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。
可初设阻力平方区之值
三、复杂管路
AqvBqv21、并联管路qv1qv3（1）特点：①主管中的流量为并联的各支路流量之和；qm=qm1+qm2+qm3
并联管路
不可压缩流体②并联管路中各支路的能量损失均相等。
∑hf1=∑hf2=∑hf3=∑hfAB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。
qV=qV1+qV2+qV3
并联管路的流量分配
（2）并联管路的流量分配2i4qπdui=Vi而31:2:V1V2V31e12e23e3d5d5d5q:q:q=λ(l+Σl)λ(l+Σl)λ(l+Σl)2eiiid(l+Σl)u2hfi=λi225iid2πdπd2(l+Σl)14q8λq2(l+Σl)hfi=λieiVi=iVieii支管越长、管径越小、阻力系数越大——流量越小长而细的支管通过的流量小，短而粗的支管则流量大
汇合管路
COAB分支管路COAB汇合管路2、分支管路与汇合管路
可压缩流体
qV=qV1+qV2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。
22AAfOABBfOBρpA=pBρ+zg+1u2+∑h+zg+1u2+∑h特点：（1）主管中的流量为各支路流量之和；qm=qm1+qm2
不变故
变小现将支路
11pApB1k122A3k3B2qV1↓EtA变大、EtB变小qV2、qV3变大qV↓qV↓2qV2↑kV3q↑EtA变大、EtB变小pA变大、pB变小现将支路1上的阀门k1关小，则下列流动参数将如何变化？
(1)总管流量qV、支管1、2、3的流量qV1、qV2、qV3；(2)压力表读数pA、pB。
局部阻力
11pApB1k122k2A3k3B2结论：支路中局部阻力系数↑，如阀门关小该支管内流量↓，总管流量↓，其余支路流量↑，阀门上游压力↑，下游压力↓。
这个规律具有普遍性。
四、可压缩流体的管路计算
p1u1p2yu2zqV1qV2dl1.无粘性流体
绝热过程
(1)等温流动时(2)绝热过程2211pυγ=pυγ=常数cυ多原子气体双原子气体单原子气体γ=1.33γ=1.4γ=1.667γ=cp-------绝热指数
多变过程
(3)多变过程=常数=kk2211pυpυκ-----多变指数
有粘性流体
+2+dhf=0u2ddpρdlu2d2dh=λ2=02ud2u2d++λdpdlρ2dl=02dG2λυ2Gυdυ+υdp+fG=ρuυ=1/ρG+υ+2ddl=02dυdpG2λυ0122lp1G2p2dpGln+∫+∫λdl=0υ2dυυ2.有粘性流体
等温流动
(1)等温流动时Re=duρ/μ=Gd/μ基本不变，因而λ可视为常数。
M1122pυ=pυ=pυ=RT=常数22212=02d(p−p)+Mp2RTpG2ln1+G2λlpMp−pp2d2=ln1+2RTG22212λlp均得用绝压反映动能的变化反映摩擦损失若管道很长或p1、p2相差不大（一般指(p1-p2)/p1<20%），第一项比第二项小得多，可略去，于是21dMp2=λlRTG2−p2RTMRTpMm(p+p)12=m=2ρm2mmd2lu2G2lp−p=λd2ρ12=λρ
多变过程
(2)绝热过程pυγ=pυγ=常数1122(3)多变过程cυcpγ=多原子气体双原子气体单原子气体γ=1.33γ=1.4γ=1.667-------绝热指数假设λ基本不变，积分得2∫1∫2G=02dlp−1+λG2γlnp+γυ12+11∫∬p1γp∫pγ+1γ=常数=kk2211pυpυκ-----多变指数
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