化工原理第一章1-5.ppt

80 m 4个90°弯头 A B pA＝186 mmH2O pB＝120 mmH2O 铸铁管，d＝0.5m 在A与B间列机械能衡算式： kg?m-3 90°弯头le/d＝35 （1） 试差如下： （1） 设?=0.02 式1 u=13.4 m?s-1 查表1-1取? =0.3 mm，则 查附录六知，25℃ ?=1.84×10-5 Pa?s 重新计算 ?=0.0191 u=13.7 m?s-1 m3?s-1 例：一管路总长为70m，要求输水量30m3/h，输送过程的允许压头损失为4.5m水柱，求管径。已知水的密度为1000kg/m3，粘度为1.0×10-3Pa·s，钢管的绝对粗糙度为0.2mm。 第三类计算---管径计算 * * * * * * * * 第五节 管路计算 简单管路：没有分支或汇合的单一管路，包括：等径管路、不等径管路、循环管路。 循环管路 不等径管路 等径管路 一、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 。 qV1,d1 qV3,d3 qV2,d2 不可压缩流体 * 循环管路 （3）循环管路 对循环管路，外加的能量全部用于克服流动阻力，这是循环管路的特点。 能量损失计算 摩擦系数 雷诺准数 连续性方程 (2) 计算公式： 柏努利方程 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 （3）计算类型 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或外加能量 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 试差法 Re无法求λ无法确定 解：（1）管内流量 1-1面和2-2面（出口截面外侧）间有： 【例】 现将阀门开度减小，试定性分析以下各流动参数：管内流量、阀门前后压力表读数pA、pB、摩擦损失hf（包括出口）如何变化？ 不变 不变 （动能＋位能＋静压能） ?一般变化很小，可近似认为是常数 （2）pA ：1-1面和A-A面间有： 第一类计算 （3）pB ：B-B面和2-2面（出口截面内侧）间有： 不变 不变 （4）阻力损失hf（包括出口） 1-1面和2-2面（出口截面外侧）间有： 不变 结论： 简单管路中局部阻力系数?，如阀门关小 管内流量?， 阀门上游压力?， 下游压力?。 例2：每小时将2×104kg、45℃氯苯用泵从反应器A输送到高位槽B（如图所示），管出口处距反应器液面的垂直高度为15m，反应器液面上方维持26.7kPa的绝压，高位槽液面上方为大气压，管子为?76mm×4mm、长26.6m的不锈钢管，管壁绝对粗糙度为0.3mm。管线上有两个全开的闸阀、5个90°标准弯头。45℃氯苯的密度为1075 kg?m-3，粘度为6.5×10-4 Pa·s。泵的效率为70%，求泵的轴功率。 附：各局部阻力系数 全开闸阀 ζ1 = 0.17 90℃标准弯头 ζ2 = 0.75 摩擦系数计算式 λ = 0.1( ε/d+68/Re )0.23 解：如图，取1-1、2-2界面，以1-1截面为基准面 p1 = 26.7kPa（绝压），z1 = 0, u1 ? 0 p2 = 101.3kPa（绝压）z2 = 15m Ne = HeqV?g = 23.83 ? 5.168 ? 10-3 ? 1075 ? 9.81 = 1.30 ? 103W 已知：管子d 、?、l，管件和阀门 ，z1、p1、z2、p2，输送机械 W；求：流体的流速u或流量qV。 第二类计算---流量计算 完全湍流区（应用Colebrook公式）： * 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，可直接解析求解。 * 例.如图，有一水槽通过 的钢管向用户放水。已知水槽液面高度H=12m，水温20℃.管壁的绝对粗糙度ε=0.2mm。管长共150m（包括管件的当量长度，但不包括进、出口及阀门），A处装有一阀门，问当阀全开和1/4开时，管路的输水量及压力表读数分别是多少。 解：（1）当阀门A全开时，管路的输水量V 取水槽液