化工原理第六节管路计算和流量测定

第六节管路计算简单管路复杂管路管路计算包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件简单管路特点：（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。321ffffVs1,d1Vs3,d3Vs2,d2321SSSVVV不可压缩流体321SSSmmm包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件复杂管路1、并联管路AVSVS1VS2VS3B特点：（1）主管中的流量为并联的各支路流量之和；321SSSSmmmm包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件（动画1）（2）并联管路中各支路的能量损失均相等。fABfff321321SSSSVVVV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。包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件并联管路的流量分配2)(2iiieifiudllW24isiidVu52222)(8421)(iiesiiisiiieifidllVdVdllW而335322521151321)(:)(:)(::eeeSSSlldlldlldVVV支管越长、管径越小、阻力系数越大——流量越小；反之——流量越大。包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件COAB分支管路COAB汇合管路2、分支管路与汇合管路包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件（动画2）特点：（1）主管中的流量为各支路流量之和；21SSSVVV21SSSmmm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和相等。fOBBBBfOAAAAWugzpWugzp222121包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件基本方程：连续性方程12ssVV机械能衡算方程2211221222efpupuzgWzgW阻力计算式,dud管路计算2()2fluWd2()2ellud其中（1）设计型计算设计要求：规定输液量Vs，确定一经济的管径或供液点提供的位能z1(或静压能p1)或所需外加功。选择适宜流速确定经济管径P59例1-24分析：求duVds4求u需试差法求解机械能衡算式或范宁公式(Re,)dRe未知，设初值λ求出d、u/Redu)/(Re,df计比较λ计与初值λ是否接近是udVs24否修正λ解：24dVus27.64du、d、λ均未知，1/5(12501.30)dd假设λ=0.025由机械能衡算式d=2.02md校核：=0.00099/Redu63.7810查图或计算新λ1=0.0205用试差法，以λ为试差变量λλ1第六节流量的测定皮托测速管孔板流量计文丘里流量计转子流量计包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件1、结构2、测量原理及流速计算内管A处.221uppA外管B处ppB包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件一、皮托测速管（皮托管）（动画3）点速度：pu2.)(20.Rgu即讨论：（1）皮托管测量流体的点速度，可测速度分布曲线；.2.221)21(upuppppBA包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件（2）流量的求取：udAVS由速度分布曲线积分maxmaxRe~uu测管中心最大流速，由求平均流速，再计算流量。包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件注意：Pitot管是测量点速（线速度）0.90.8uumax0.70.60.5102103104105106107Remax=umaxd/Re=ud/测umax平均速度流量Remax=umaxd/maxuu3、安装（1）测量点位于均匀流段，上、下游各有50d直管距离；（2）皮托管管口截面严格垂直于流动方向；（3）皮托管外径d0不应超过管内径d的1/50，即d0d/50。包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件uARl。ll测速管的优点：结构简单、阻力小、使用方便，尤其适用于测量气体管道内的流速。缺点：不能直接测出平均速度，且压差计读数小，常须放大才能读得准确。二.孔板式流量计管路中嵌入一环形金属板，环中心处在管道中心线上1.结构：当流体以一定的流量流经小孔时，就产生一定的压强差，流量愈大，所产生的压强差也就愈大。所以根据测量压强差的大小来度量流体流量。2.原理：p1p212R孔板流量计0dDgRACAuVoo)(2000C0——流量系数（孔流系数）A0——孔面积。（动画4）（动画5）优点：构造简单，制造和安装都很方便缺点：机械能损失（称之为永久损失）大当d0/d1=0.2时，永久损失约为测得压差的90%，常用的d0/d1=0.5情形下，永久损失也有75%。包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件属差压式流量计；能量损失小，造价高。gRACVV002三.文丘里（Venturi）流量计（动画6）缺点：加工比孔板复杂，因而造价高，且安装时需占去一定管长位置，优点：其永久损失小，故尤其适用于低压气体的输送。包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件流体出口锥形硬玻璃管刻度转子流体入口11220u四.转子流量计fffRRAgVACVs)(2体积流量（动画7）优点：读取流量方便，流体阻力小，测量精确度较高，能用于腐蚀性流体的测量；流量计前后无须保留稳定段。缺点：玻璃管易碎，且不耐高温、高压。包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件涡流流量计（动画8）掌握液体、气体的密度计算。了解牛顿粘性定律，掌握粘度的单位及单位换算。掌握压力的定义及表压、真空度、绝对压力的定义，并能熟练换算。能熟练地运用流体静力学基本方程式解题。掌握流量、流速的定义及连续性方程。掌握各种形式的机械能衡算式，并能熟练地运用机械能衡算式解题。小结包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件掌握雷诺准数的表达式及物理意义，并根据Re来判断流动类型。了解流体在圆管内的速度分布。掌握直管阻力与局部阻力的计算。了解简单与复杂管路，并能作以简单的计算。了解测速管、孔板流量计、转子流量计的测量原理，并能作以简单的计算。包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件第一章小结公式静力学方程式：2112zzgpp连续性方程：222111AuAu（稳定流动）2211AuAu（不可压缩流体）222211dudu（圆管内）机械能衡算方程：fewpugzwpugz2222121122阻力计算式：直管dfudlwfRe,Re6422湍流：层流：局部22udlwef或15.022出入uwf要求能够进行管路计算及分析：简单管路复杂管路设计型、操作型问题重要概念连续介质模型、等压面、牛顿粘性定律、粘度及其影响因素、雷诺数、层流与湍流的本质区别设备及仪表压差计、流量计等结构及测量原理。包头钢铁职业技术学院化工原理电子课件