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时间:2018-07-09
《天津大学版 化工原理 第一章 5管路计算》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
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
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