化工原理(少学时)课件和辅导教程、考试重点例题复习题及课后答案1.5管路计算

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1、1.5管路计算1.5.1简单管路一、特点（1）流体通过各管段的质量流量不变，对于不可压缩流体，则体积流量也不变。(2)整个管路的总能量损失等于各段能量损失之和。qm1,d1qm3,d3qm2,d2不可压缩流体2021/9/161二、管路计算基本方程：连续性方程：柏努利方程：阻力计算（摩擦系数）：物性、一定时，需给定独立的9个参数，方可求解其它3个未知量。2021/9/162（1）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

2、）管道材料与管件的配置，即及；（3）需液点的位置z2及压力p2；（4）输送机械W。选择适宜流速确定经济管径2021/9/163（2）操作型计算已知：管子d、、l，管件和阀门，供液点z1、p1，需液点的z2、p2，输送机械W；求：流体的流速u及供液量qv。已知：管子d、l、管件和阀门、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W。2021/9/164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？可初设阻力平方区之值注意：若已知流动处于阻力平方区或层流，则无需试差，

3、可直接解析求解。2021/9/165三、阻力对管内流动的影响pApBpaF1122AB阀门F开度减小时：（1）阀关小，阀门局部阻力系数↑→hf,A-B↑→流速u↓→即流量↓；2021/9/166（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。

4、2021/9/167例1-13(作业1-14)粘度为30cP、密度为900kg/m3的某油品自容器A流过内径40mm的管路进入容器B。两容器均为敞口，液面视为不变。管路中有一阀门，阀前管长50m，阀后管长20m（均包括所有局部阻力的当量长度）。当阀门全关时，阀前后的压力表读数分别为88.2kPa和44.1kPa。现将阀门打开至1/4开度，阀门阻力的当量长度为30m。试求：（1）管路中油品的流量；（2）定性分析阀前、阀后的压力表的读数有何变化？p1p2ABp0p02021/9/168例1-1420C水流过一根水平钢管，管长

5、为70m，ε=0.2mm，要求达到的流量为30m3/h，有4.5m的压头可供克服流动的摩擦损失，试求管径。2021/9/169例1-15如附图所示的循环系统，液体由密闭容器A进入离心泵，又由泵送回容器A。循环量为1.8m3/h，输送管路为内径等于25mm的碳钢管，容器内液面至泵入口的压头损失为0.55m，离心泵出口至容器A液面的压头损失为1.6m，泵入口处静压zA头比容器液面静压头高出2m。试求：（1）管路系统需要离心泵提供的压头；（2）容器液面至泵入口的垂直距离z。2021/9/16101.5.2复杂管路一、并联管路Aq

6、vqv1qv2qv3B1、特点：（1）主管中的流量为并联的各支路流量之和；2021/9/1611（2）并联管路中各支路的能量损失均相等。不可压缩流体注意：计算并联管路阻力时，仅取其中一支路即可，不能重复计算。2021/9/16122.并联管路的流量分配而支管越长、管径越小、阻力系数越大——流量越小；反之——流量越大。2021/9/1613例1-16：一并联管路，两段管路的流量，流速、管径、管长及流动阻力损失分别为qｖ1、ｕ1、ｄ1、ｌ1、ｈf1及qｖ2、ｕ2、ｄ2、ｌ2、ｈf2,若ｄ1＝2ｄ2，ｌ1＝2ｌ2，则：(1)ｈf

7、1／ｈf2＝（）(2)当两段管路中流体均作滞流流动时,ｕ1／ｕ2=（）(3)若两段管路中流体均作滞流流时,qｖ1／qｖ2=（）(4)当两段管路中流体均作湍流流动时，取λ1＝λ2，ｕ1／ｕ2＝（）(5)当两段管路中流体均作湍流流动，取λ1=λ2，qｖ1／qｖ2＝（）①２；②４；③８;④１／２；⑤１／４;⑥１⑥①③⑥②2021/9/1614COAB分支管路COAB汇合管路二、分支管路与汇合管路2021/9/16151、特点：（1）主管中的流量为各支路流量之和；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

8、和相等。2021/9/1616例1-17如图所示，从自来水总管接一管段AB向实验楼供水，在B处分成两路各通向一楼和二楼。两支路各安装一球形阀，出口分别为C和D。已知管段AB、BC和BD的长度分别为100m、10m和20m（仅包括管件的当量长度），管内径皆为30mm。假定总管在A处的表压为0.343MPa