1.6-流體輸送管路的計(jì)算

1.6流體輸送管路的計(jì)算1.6.1阻力對(duì)管內(nèi)流動(dòng)的影響1.6.2簡(jiǎn)單管路計(jì)算1.6.3復(fù)雜管路計(jì)算1.6.1阻力對(duì)管內(nèi)流動(dòng)的影響一、簡(jiǎn)單管路設(shè)各段管徑相同，高位槽內(nèi)液面恒定，流體作定態(tài)流動(dòng)。閥門(mén)由全開(kāi)轉(zhuǎn)為半開(kāi)時(shí)流量、閥前壓力、閥后壓力如何變化？①管內(nèi)流速減小，即管內(nèi)流量減小增大減小不變②閥前壓力增大增大減?、坶y后壓力減小減小減小結(jié)論①任何局部阻力的增加，將使管內(nèi)的流量下降。②下游阻力增大，使上游壓強(qiáng)上升。③上游阻力增大，使下游壓強(qiáng)下降。其他條件不變時(shí)：二、分支管路原工況：閥門(mén)A、B全開(kāi)新工況：閥門(mén)A關(guān)小，閥門(mén)B不變。問(wèn)：qv0、qv2、qv3如何變化？0-2管路：A關(guān)小，qvA↓，ψ0↑〔下游阻力↑，使上游壓強(qiáng)↑〕。增大不變減小①總管流量qV0↓，qvA↓。對(duì)象：1-0-3管路②qvB↑結(jié)論①關(guān)小閥門(mén)使所在支管流量下降②與之平行的支管內(nèi)流量上升③總管流量減少兩種極端情況①總管阻力可以忽略，支管阻力為主。0舉例：城市供水、煤氣管線的鋪設(shè)②總阻力為主，支管阻力可以忽略。0三、集合管路1.問(wèn)題原工況：閥門(mén)全開(kāi)，兩高位槽在下游0點(diǎn)集合。新工況：將閥門(mén)逐漸關(guān)小，試分析流體的流動(dòng)方向。1.6.2簡(jiǎn)單管路計(jì)算一、數(shù)學(xué)描述質(zhì)量守恒式摩擦系數(shù)計(jì)算式機(jī)械能守恒式9個(gè)變量：qV，d，u，ψ1，ψ2，λ，l，∑ζ，ε3個(gè)方程6個(gè)變量便可求出另外3個(gè)變量問(wèn)題數(shù)根據(jù)規(guī)定的生產(chǎn)任務(wù)設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)備或管路2類(lèi)問(wèn)題對(duì)某個(gè)過(guò)程或設(shè)備在一定條件下能夠完成的任務(wù)進(jìn)行計(jì)算或核定某個(gè)參數(shù)的指標(biāo)設(shè)計(jì)型操作型①設(shè)計(jì)型和操作型的劃分既客觀地反映實(shí)際工作的內(nèi)容和性質(zhì)，也有利于研究者聯(lián)系實(shí)際去思考問(wèn)題，防止數(shù)學(xué)游戲式地解題，表達(dá)工程科學(xué)的特點(diǎn)。②2類(lèi)問(wèn)題具有各自的特點(diǎn)，在解法上也不同，分類(lèi)后便于掌握這些特點(diǎn)，以利于求解。分類(lèi)原因:三、設(shè)計(jì)型計(jì)算規(guī)定輸送量qV,確定最經(jīng)濟(jì)的管徑d及須由供液點(diǎn)提供的勢(shì)能ψ1(1)供液點(diǎn)與需液點(diǎn)間的距離,即管長(zhǎng)l(2)管道材料及管件配置,即ε和∑ζ(3)需液點(diǎn)的勢(shì)能ψ2設(shè)計(jì)要求:給定條件:9個(gè)變量：qV，d，u，ψ1，ψ2，λ，l，∑ζ，ε解決思路:(2)(3)qV一定u↑d↓設(shè)備費(fèi)用↓hf↑Ψ↑操作費(fèi)用↑特點(diǎn)：參數(shù)的選擇與優(yōu)化四、操作型計(jì)算練習(xí)28解：

〔1〕求流量閥關(guān)閉時(shí)容器A、B間的位差在A與B間列伯努利方程假設(shè)管內(nèi)流體呈層流流動(dòng)驗(yàn)：假設(shè)成立閥門(mén)由全關(guān)至1/4開(kāi)閥前壓力p1減小閥后壓力p2增大1.6.3復(fù)雜管路計(jì)算典型的復(fù)雜管路有分支管路、集合管路和并聯(lián)管路一、并聯(lián)管路

1、特點(diǎn)：〔1〕主管中的流量為并聯(lián)的各支路流量之和；不可壓縮流體(2)對(duì)單位質(zhì)量流體，并聯(lián)的各支管阻力損失相等

不可壓縮流體在管內(nèi)流動(dòng)2.并聯(lián)管路的流量分配支管越長(zhǎng)、管徑越小、阻力系數(shù)越大——流量越小COAB分支管路COAB匯合管路二、分支管路與集合管路1、特點(diǎn)：不可壓縮流體〔2〕流體在各支管流動(dòng)終了時(shí)的總機(jī)械能與能量損失之和相等。〔1〕主管中的流量為各支路流量之和；例如下圖，從自來(lái)水總管接一管段AB向?qū)嶒?yàn)樓供水，在B處分成兩路各通向一樓和二樓。兩支路各安裝一球形閥，出口分別為C和D。管段AB、BC和BD的長(zhǎng)度分別為100m、10m和20m〔僅包括管件的當(dāng)量長(zhǎng)度〕，管內(nèi)徑皆為30mm。假定總管在A處的表壓為0.343MPa，不考慮分支點(diǎn)B處的動(dòng)能交換和能量損失，且可認(rèn)為各管段內(nèi)的流動(dòng)均進(jìn)入阻力平方區(qū)，摩擦系數(shù)皆為0.03，試求：（1）D閥關(guān)閉，C閥全開(kāi)（）時(shí)，BC管的流量為多少？（2）D閥全開(kāi)，C閥關(guān)小至流量減半時(shí)，BD管的流量為多少？總管流量又為多少？5mACDB自來(lái)水總管解:(1)在A~C截面(出口內(nèi)側(cè))列柏努利方程

=2.41m/s(2)D閥全開(kāi)，C閥關(guān)小至流量減半時(shí)在A~D截面〔出口內(nèi)側(cè)〕列柏努利方程〔不計(jì)