化工原理课件 流动流体 15.ppt

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1、第一章流体流动1.5.1管路计算类型与基本方法1.5.2简单管路的计算1.5.3复杂管路的计算1.5.4阻力对管内流动的影响1.5管路计算1.5.1管路计算的类型与方法管路计算设计型操作型对于给定的流体输送任务（如一定的流体的体积，流量），选用合理且经济的管路。关键：流速的选择管路系统已固定，要求核算在某给定条件下的输送能力或某项技术指标三种计算：1）已知流量和管器尺寸，管件，计算管路系统的阻力损失2）给定流量、管长、所需管件和允许压降，计算管路直径3）已知管道尺寸，管件和允许压强降，求管道中流体的流速或流量直接计算d、u未知试

2、差法或迭代法Re无法求λ无法确定已有公式：管路简单管路复杂管路流体从入口到出口是在一条管路中流动的，没有出现流体的分支或汇合的情况单一管路：管径不变的管路串联管路：不同管径管道连接成的管路循环管路：起点与终点重合的管路.存在流体的分流或合流的管路分支管路、汇合管路、并联管路1.5.2简单管路的计算1、单一管路连续性方程：能量衡算式:阻力:当被输送的流体已定，其物性、　已定，上面给出的三个方程中已包含有9个变量即需给定6独立变量，才能解出3个未知量。①单一管路的设计型计算已知：qm或qv、l、p2、　、。求：d4个未知量三个方程，

3、需补充条件。结合操作费、维修费用两方面确定最佳流速。费用u设备费总费用操作费u最佳某些流体在管道中常用流速范围流体种类及状况常用流速范围m/s流体种类及状况常用流速范围m/s水及一般液体1~3压力较高的气体15~25粘度较大的液体0.5~1饱和水蒸气：低压气体8~158大气压以下40~60易燃、易爆的低压气体（如乙炔等）<83大气压以下过热水蒸气20~4030~50例1.5.1钢管总长为100m，200C的水在其中的流率为27m3/h。输送过程中允许摩擦阻力为40J/kg，试确定管路的直径。解：本题为简单管路的设计型计算问题，待

4、求量为管径。由于面积未知，即使已知，也无法求　，无法计算　，不能确定　，故须用试差法计算。根据题给条件，有将代入上式并整理，得0.0280.07971.192×1052.51×10－30.02640.00180.02640.07881.207×1052.54×10－30.02650.001计算结果故计算的管道内径d为0.0788m，实际上市场上没有此规格的管子，必须根据教材附录提供的管子规格选用合适的标准管。选用3号管。验算采用此管时的摩擦阻力是否超过允许值。计算结果说明，摩擦阻力小于允许值40J/kg，故所选管合适。②单一管路

5、的操作型计算已知：等6个量；求：或已知：等6个量；求：计算的目的不同，命题中须给定的条件亦不同。但是，在各种操作型问题中，有一点是完全一致的，即都给定了6个变量，方程组有唯一解。在第一种命题中，由于未知，未知，无法确定流型，不知道，必须用试差法求解。设初值λ求出d、u比较λ计与初值λ是否接近是否修正λ2、串联管路a)通过各管段的质量不变，对于不可压缩性流体b）整个管路的阻力损失等于各管段直管阻力损失之和3、循环管路的计算任取一截面同时作为上游和下游外加的能量全部用于克服流动阻力。分支、汇合管路的特点：1）单位质量流体在两支管流动

6、终了时的总机械能与能量损失之和相等，且等于分支点处的总机械能。2）主管流量等于两支管流量之和1.5.3复杂管路的计算1、分支、汇合管路例：12℃的水在本题附图所示的管路系统中流动。已知左侧支管的直径为φ70×2mm，直管长度及管件，阀门的当量长度之和为42m，右侧支管的直径为φ76×2mm直管长度及管件，阀门的当量长度之和为84m。连接两支管的三通及管路出口的局部阻力可以忽略不计。a、b两槽的水面维持恒定，且两水面间的垂直距离为2.6m，若总流量为55m3/h，试求流往两槽的水量。1ab1222.6mo1ab1222.6mo解：

7、设a、b两槽的水面分别为截面1-1′与2-2′,分叉处的截面为0-0′,分别在0-0′与1-1′间、0-0′与2-2′间列柏努利方程式表明：单位质量流体在两支管流动终了时的总机械能与能量损失之和相等，且等于分支点处的总机械能。若以截面2-2’为基准水平面代入式(a)由连续性方程，主管流量等于两支管流量之和，即：(c)代入(b)式由c式得：d、e两个方程式中，有四个未知数。必须要有λa～ua、λb～ub的关系才能解出四个未知数，而湍流时λ～u的关系通常又以曲线表示，故要借助试差法求解。取管壁的绝对粗糙度为0.2mm，水的密度100

8、0kg/m3，查附录得粘度1.263mPa.s最后试差结果为：假设的ua，m/s次数项目1232.5133500由图查得的λa值由式e算出的ub，m/s由图查得的λb值由式d算出的ua，m/s结论0.0030.02711.55961200.00280.02741