天津大学版 化工原理 第一章 5管路计算

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1、11.5管路计算*本节的学习目的掌握不同结构管路（简单管路，并联管路及分支管路）的特点，设计型和操作型管路计算方法和步骤，以达到合理确定流量、管径和能量之间的关系。*本节重点重点为不同结构管路的特点.2管路计算基本关系式和内容连续性方程式、柏努利方程式静力学方程、能量损失计算式基本关系式计算内容（1）对于已有管路系统，规定流量，求能量损失或We；（2）对于已有管路系统，规定允许的能量损失或推动力，求流体的输送量；（3）规定输送任务和推动力，选择适宜的管径。计算类型操作型问题：指管路系统已固定，要求核算在某些条件下的输送能力或某些技术指标。设计型问题：是指对于给定的流体输送任务，选用合理

2、且经济的管路和输送设备。3§１－5管路计算一、　简单管路计算4一、简单管路计算1、特点：(2)(1)52、管路计算：基本方程：Ws=u1A1ρ1=u2A2ρ2……=uAρ=常数（1）设计型计算设计要求：规定输液量Vs，确定一经济的管径及供液点提供的位能z1(或静压能p1)。6（2）操作型计算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：符合？若已知流动处于阻力平方区或层流区，则无须试差，可直接由解析法求解。可初设阻力平方区之值73、简单管路流速选择设备费操作费总费用8某些流体在管道中的常用流速范围流体的种类及状况常用流速范围（m/s)流体的种类及状况常用的流速范围(

3、m/s)水及一般流体1~3压强较高的气体15~25粘度较大的流体0.5~1饱和水蒸气：0.8MP以下0.8MP以上40~6020~40低压气体8~15过热水蒸气30~50易然、易爆的低压气体（如乙炔）<89例1如附图所示，用泵将20℃的苯从地面以下的储槽送到高位槽，流量为300L/min。高位槽液面比储槽液面高10.0m。泵吸入管用φ89×4mm无缝钢管，直管长10m，并有一底(可大致按摇板式止逆阀计），一个900弯头；泵的排出管用φ57×3.5mm无缝钢管，直管长50m，并有一个闸阀、一个标准阀、3个900弯头和两个三通。阀门都按全开考虑。试求泵的轴功率，泵的效率为70％。解：取低位

4、槽液面为1－1截面，并为基准面；高位槽液面为2－2截面，列机械能衡算式：10(1)计算吸入管路的阻力损失摇板式止逆阀的当量长度：0.081×100=8.1900弯头的当量长度：0.081×35=2.8(2)排出管路的阻力损失：d2=57-2×3.5=50mm11(3)泵的功率闸阀900弯头标准阀三通12例2：10℃的水流进一根水平钢管，管长300m，要求达到的流量为500L/min，有6米的压头可供克服流动的摩擦损失，试求管径。解：园整至钢管的规格，取管的公称直径DN=100mm，或记作φ108×4mm13二.复杂管路1、并联管路特点：并联管路的流量分配：支管越长、管径越小、阻力系数越

5、大——流量越小；反之——流量越大。由此可知：142、分支管路特点：可在分支处将其分为若干简单管路，然后按一般的简单管路计算，在计算分支管路所需的能量时，须按耗用量最大的那支管路计算。15【例】用内径为300mm的钢质管子输送0°C的水。为了测量管内水的流量，采用主管旁边并联安装一转子流量计的支管的装置，如图１－２５所示，在2m长的一段主管路上并联了一根总长为10m（包括分支直管及局部阻力的当量长度）的φ60mm×3.5mm的支管。支管上转子流量计读数为3m3/h/，试求水在总管中的流量。假设主管与支管的摩擦阻力系数分别为0.02和0.03。1617例3：如附图，两支管均为光滑管，两管的

6、进出口高度相等。已知总管中的流量为60m3/h，试求水在两支管中的流量。d/mL+Le/m支管10.05330支管20.080550解：将(b)代入(a)中：18试差19202122居民楼供水计算举例【例】某居民楼供水系统，如图所示，若在Ａ分流处的水压为60000Pa（表压）。室内水管规格均为φ21.5mm×2.75mm，垂直主管（ＡＢＣ）规格为φ33.5×3.25mm，各楼层水管摩擦阻力的总当量长度均为5m，管内摩擦阻力系数均为λ=0.02。求一、二、三层的水流量为多少m3/h/？水的密度取为1000kg/m3，为简化计算，主管ＡＢＣ的摩擦损失可以忽略。23242526272829管

7、路计算小结▲管路计算的依据是：连续性方程、机械能街算方程和摩擦因数关联式(或关联图)。▲据上述方程组中众多变量的不同组合，把管路计算问题分成设计型计算(根据工艺要求，设计经济上合理的管路)和操作型计算(对已有的管路，据某些已知条件去核算其他有关参数)。▲设计型计算为非定解问题，设计者面临最佳参数的选择，即存在参数最优化问题操作型计算为定解问题，但由于某些变量间的较复杂的非线性关系，使得这类问题常需要通过试差或迭代方法求解。▲简单管路阻力损失具有