第3章流體輸送

1、第三章流體輸送和流體輸送機(jī)械、流動(dòng)系統(tǒng)總阻力、直管阻力、局部阻力、伯努利方程、直管流動(dòng)阻力hf、范寧公式、層流、湍流、伯努利方程、管壁粗糙度、相對(duì)粗糙度、絕對(duì)粗糙度、粗糙度值與管材、加工方法和操作時(shí)間有關(guān)，而粗糙度對(duì)流動(dòng)阻力沒(méi)有影響。在湍流中，粗糙度對(duì)流動(dòng)阻力有重要影響。湍流團(tuán)與尖峰碰撞并消耗能量。定義：表3-2部分工業(yè)管道的絕對(duì)粗糙度、非圓截面方管的當(dāng)量直徑、內(nèi)徑為d1、外徑為d2的套管的當(dāng)量直徑、非圓管道的流動(dòng)阻力(按圓管計(jì)算)、非圓管道的道德當(dāng)量直徑。局部阻力損失的主要原因有：局部阻力損失計(jì)算、摩擦阻力：剪切應(yīng)力、物理阻力：流道截面或方向的突變、渦流產(chǎn)生、能量消耗、局部阻力計(jì)算、阻力系數(shù)

2、法和等效長(zhǎng)度法，它們將局部阻力表示為動(dòng)能的多重關(guān)系。如果流體流過(guò)某一部分的阻力在數(shù)值上等于長(zhǎng)度為le的同一直管的阻力，那么le稱為等效長(zhǎng)度。局部阻力由長(zhǎng)度為le的直管阻力表示，該阻力由實(shí)驗(yàn)確定，由實(shí)驗(yàn)確定，流體輸送管道計(jì)算的基本方程，伯努利方程形式，連續(xù)性方程，不可壓縮流體圓管流動(dòng)連續(xù)性方程，不可壓縮流體在管道中流動(dòng)，可壓縮流體，取平均密度rm，計(jì)算流速，用已知流量和管徑計(jì)算流速，計(jì)算阻力，用已知流量計(jì)算管徑。v是確定的，U大D小，運(yùn)行成本高。注意點(diǎn)和問(wèn)題解決步驟，繪制系統(tǒng)流程圖，選擇參考水平面，選擇橫截面，制定伯努利方程并簡(jiǎn)化解，橫截面垂直于流動(dòng)方向，橫截面上的能量被平均，壓力被歸一化為N/

3、m2。計(jì)算輸送機(jī)械的功率、管道上的速度和流量、管道上的流體壓力、設(shè)備之間的相對(duì)位置以及應(yīng)用。列出以下情況(1)解決方案：以高位槽液位為1-1段，低位槽液位為2-2段，以2-2段為參考平面0-0，則得出結(jié)論：1-1段上的所有勢(shì)能都用來(lái)克服流動(dòng)阻力做功，高位槽液位為1-1段，管道出口段為2-2段，參考平面為0-0。(3)解決方案：第1-1節(jié)的勢(shì)能可用于克服流動(dòng)阻力并將其轉(zhuǎn)化為靜壓能；(4)解決方案：第1-1節(jié)的勢(shì)能可用于克服流動(dòng)阻力并將其轉(zhuǎn)化為靜壓能；(5)溶液，(6)溶液，(7)溶液，(8)溶液，如附圖所示，將容器B抽真空，導(dǎo)管內(nèi)徑為30毫米，容器A液面至導(dǎo)管出口的高度為1.5米，管道阻力損失可

4、計(jì)算為hf=5.5u2(不包括導(dǎo)管出口的局部阻力)，溶液密度為1100公斤/立方米。當(dāng)液體輸送速度為每小時(shí)3m3時(shí)，嘗試計(jì)算容器b中應(yīng)保持的真空度。解決方案是：以容器a液面的1-1段為基準(zhǔn)面，導(dǎo)液管出口為2-2段。在這兩部分之間建立了伯努利方程。示例如圖所示，水從位于水箱底部的孔d為30毫米的排水孔排出。如果水箱內(nèi)水面以上保持20兆歐的真空度，水箱直徑d為1.0米，水深為1.5米，試著找出(1)能自動(dòng)排出的水量和排水所需的時(shí)間；(2)如果在排水孔處安裝0.5m長(zhǎng)、內(nèi)徑和孔徑相同的導(dǎo)水管，如虛線所示，水箱是否能自動(dòng)排空，排水所需時(shí)間可以忽略。解決方法：(1)在時(shí)間T，讓水箱中的水深為H，孔口水流

5、的速度為u0，在水面和孔口橫截面之間設(shè)置伯努利方程。當(dāng)u0=0時(shí)，位移被設(shè)定所需的時(shí)間是，例如，如圖所示，在電勢(shì)差的推動(dòng)下，溶劑從容器A流入容器B。為了保證恒定的流量，溢流管設(shè)置在容器A內(nèi)，液位以上的壓力通過(guò)兩個(gè)容器之間的均壓管保持相等。溶劑從容器A底部的具有液體密封功能的倒U形管中排出，管的頂部與均壓管連通。容器a的液位距離排水管下端6.0m，排水管為603.5mm鋼管。從容器a到倒u形管的中心，水平管段的總長(zhǎng)度為3.5m，中間有一個(gè)球閥(全開(kāi))和三個(gè)90標(biāo)準(zhǔn)彎頭。為了達(dá)到12 m3/h的流速，試著找出倒u形管最高點(diǎn)和容器a中液位之間的高度差h.(溶劑的密度為900千克/立方米，粘度為0.6

6、10-3帕)。解決方法：管道中溶劑的速度(湍流)作為鋼管的絕對(duì)粗糙度，摩擦系數(shù)參見(jiàn)圖2-7。管道入口突然減少90的標(biāo)準(zhǔn)彎頭球中心閥(全開(kāi))，以容器A的液位為1-1段，倒U形管道的最高點(diǎn)為2-2段，以該段管道中心線的平面為基準(zhǔn)面。例如，水泵向高位封閉水箱供水，水箱內(nèi)液面以上壓力為0.2兆帕，水泵吸入管和排出管分別為內(nèi)徑為205毫米和180毫米的鋼管。吸入管長(zhǎng)度為10米，并配有一個(gè)吸入底閥和一個(gè)90標(biāo)準(zhǔn)彎頭。排放管的長(zhǎng)度為200米，有一個(gè)全開(kāi)的閘閥和一個(gè)90度的標(biāo)準(zhǔn)彎管。嘗試獲取泵吸入口A點(diǎn)的真空計(jì)讀數(shù)和泵的軸功率，并將泵的效率設(shè)置為65%。解決方案：進(jìn)水密度為1000 kg/m3，粘度為1.01

7、0-3 Pas，水泵吸排水管道中的水流量分別為uA和uB，則管壁的絕對(duì)粗糙度為0.3mm，摩擦系數(shù)見(jiàn)圖2-7，管件的局部阻力系數(shù)見(jiàn)表3-4:水泵吸底閥閘閥(全開(kāi))90。泵的吸入點(diǎn)為2-2段，兩段之間設(shè)置伯努利方程，其中3-3段為進(jìn)水箱液位，1-1段和3-3段為伯努利方程。由于排放管道較長(zhǎng)，與直管的阻力相比，管道中的局部阻力損失可以忽略，因此管道質(zhì)量流量不分為泵軸功率、流體輸送管道計(jì)算、簡(jiǎn)單管道計(jì)算和簡(jiǎn)單管道計(jì)算。簡(jiǎn)單管道的基本特點(diǎn)如下：(1)通過(guò)各管道的質(zhì)量流量是恒定的，遵循連續(xù)性方程，流體不可壓縮，體積流量恒定。無(wú)論實(shí)際管道有多復(fù)雜，都可以分為三種基本類型：簡(jiǎn)單管道、并行管道和分支管道。(2

8、)管道流動(dòng)阻力是直管阻力和各段局部阻力之和，由平行管道計(jì)算。它被主管分割，然后與主管合并。其特點(diǎn)是：(1)主管中的質(zhì)量流量等于并聯(lián)支路中不可壓縮流體的質(zhì)量流量之和，(2)從分流點(diǎn)A到匯流點(diǎn)B，任何并聯(lián)流體的勢(shì)能(勢(shì)能和靜壓能之和)都是唯一的。任意兩個(gè)管道I和J的流量分配比由支管計(jì)算，主管分支和支管再分支。根據(jù)支管流體的流動(dòng)方向，分支點(diǎn)可以是分支點(diǎn)，也可以是交點(diǎn)。支管的特點(diǎn)是：(1)主管的質(zhì)量流量等于各支管的質(zhì)量流量之和。對(duì)于圖中所示的管道系統(tǒng)，不可壓縮流體可表示為(2)伯努利方程可從分支點(diǎn)開(kāi)始為每個(gè)支管制定。無(wú)論是分流還是交叉，支管系統(tǒng)的各支管和主管總是相互制約。任何支管流量條件的變化都會(huì)影響到系統(tǒng)中的所有支管，所以管道的一般原則是從遠(yuǎn)到近對(duì)每個(gè)支管點(diǎn)進(jìn)行分解解：李比諾利方程，當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，值增加，流量u減小。結(jié)論：當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，流量減小，下游阻力增大，上游壓力增大，上游阻力增大，下游壓力減小。例：如圖所示，支管和