压力管路的水力计算

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1、ChinaUniversityofPetroleum第5章压力管路的水力计算1第5章压力管路的水力计算压力管路：在压差作用下，管内充满流体流动的管路，称为压力管路。前两章介绍了流体流动的基本原理，本章介绍这些原理在工程实际中的应用，具体应用时，常要参考设计和施工的经验，对前面所学的公式作一些简化。长管短管从能量角度划分为压力管路2第5章压力管路的水力计算长管：比动能和局部水头损失可以忽略的管路。短管：比动能和局部水头损失不能忽略的管路。对长管，hw=hf，能量方程变为：H——表示能量供应，作用水头；hf——

2、表示能量消耗，水头损失。一般：hj=5～10%hf则：3第5章压力管路的水力计算§5.1管路特性曲线管路特性曲线：一条管路上的水头H与流量Q之间的关系曲线。即H=f(Q)，对特定的管路，其关系一定。令，称为管路综合系数。例如：管路上的总水头损失4第5章压力管路的水力计算则当L、d一定时，将画为曲线，称为管路特性曲线，见下图：5第5章压力管路的水力计算对有泵的管路，象如图的例子，泵的的扬程为：有泵的管路特性曲线通过管路特性曲线，可以了解管路的工作状况。6第5章压力管路的水力计算§5.2长管的水力计算1、简单长

3、管单一直径管，所研究的管段内无泵、分支、阀门、变径等。只有沿程损失hf。hf的通式①层流∴（1）7第5章压力管路的水力计算②水力光滑区∴（2）③水力粗糙区（阻力平方区）④混合摩擦区大庆设计院推荐：（3）（4）其中，8第5章压力管路的水力计算最后将（1）、（2）、（3）、（4）式归纳为：列宾宗公式其中，系数和指数m，根据不同流态由下表确定：流态m层流4.151水力光滑0.02460.25混合摩擦0.0802A0.123水力粗糙0.082609第5章压力管路的水力计算管路计算中的三类问题第一类问题：已知：

4、d、L、布置（z1，z2）、流量Q，求：hf，进而求i、p，已知p2求p1。求解步骤：①由已知Q、d、，求出Re，确定流态；②选用的计算公式（或确定、m值），求hf；③求p、i，（，）当p2已知，可求得p1，选泵。10第5章压力管路的水力计算第二类问题：已知：d、L、布置（z1，z2）、p（hf），求：Q，即在压力降限制下的最大输送能力。此类问题的问题：∵∴可见：未知数Q、（、m）为两个未知数，应有二个方程，现只有一个，故不可解。解法一：流态试算法先设流态，选用、m，计算，计算Re，校核流态

5、。如流态与所设流态一致，则Q为所求，否则重新设流态计算。11第5章压力管路的水力计算解法二：用管路特性曲线求Q先假设几个流量Q1、Q2、……、Qm，按第一类问题，计算hf1、hf2、……、hfm，绘成管路特性曲线，再由已知hf查得Q。第三类问题：已知：L、管路布置（z1，z2）、流量Q，求：设计最经济管径d。12第5章压力管路的水力计算此类问题的问题：当选用的管径太大，d大用钢材多成本高，但是，d大V小hfN泵动力费用少总费用少。当选用的管径太小，d小省钢材，但是，d小V大hfN

6、泵动力费用总费用。故：d偏大、偏小都不合适，管径的选择必须全面考虑各方面的利弊。既要保证一定的流速，又要符合经济要求，使输油成本尽可能地节省。根据经验，合理经济流速的选择：油田内部或库内管线：1～2m/s外输管线：1～3m/s13第5章压力管路的水力计算设计管径的步骤大致如下：①根据设计流量，在适宜的流速范围内选择几种不同的管径；②按照所选管径算出实际流速；③根据实际流速，管径及油品粘度计算雷诺数，确定流态，进而计算水头损失；④由总水头损失及压降确定泵的扬程、功率，从而算出每年动力消耗费用，（如

7、图曲线①）；⑤计算全部设备管线投资及每年的管理、保养等费用，（如图曲线②）；⑥把选用不同管径时，每年所需各种费用全部开支一一算出；⑦以管径d为横坐标，年费用为纵坐标，绘成曲线，曲线③表示两种费用总和与直径d的关系。取曲线③最低点对应的直径dm即为经济直径。这里，dm为最优，但是考虑将来的发展，取d＞dm即可。14第5章压力管路的水力计算2、串联和并联管路串联管路定义：由不同管径的简单管路顺次联接而成的管路。15第5章压力管路的水力计算水力特点：①各联结点（节点）处流量出入平衡，即进入节点的总流量等于流出节点

8、的总流量。如果流入节点的流量为正，流出节点的流量为负，则可写成：它反映了连续性原理②全线总水头损失为各分段水头损失之和。它反映了能量守恒原理。16第5章压力管路的水力计算并联管路定义：自一点分离而又汇合到另一点处的两条或两条以上的管路。条件：在节点A处，满足：各管的压强相同：各管的位置水头相同：17第5章压力管路的水力计算水力特点：①进入各并联管的总流量等于流出各并联管的流量之和，即②不同并联管段从A→B单位重量