1、管路计算是管路计算是fupuphgzWgz222122221122udlfh第六节第六节 管路计算管路计算摩擦阻力计算式：摩擦阻力计算式：柏努利方程柏努利方程:连续性方程：连续性方程：2211uAuA的具体应用。的具体应用。一、管路的分类及特点一、管路的分类及特点h21特点：特点：32121,ffffWWWWmqAuAu222111简单管路流体的能量损失具有加和性简单管路流体的能量损失具有加和性。后两种情况流速后两种情况流速u或管径或管径d为未知，因此不能计算为未知，因此不能计算Re，无法，无法判断流体的流型，故不能确定摩擦系数判断流体的流型，故不能确定摩擦系数。在工程计算中常采在工程计算中常
2、采用用试差法或其它方法试差法或其它方法来求解。来求解。v已知管径已知管径d d、管长管长l l、流量流量q qV V，求管路系统的能量损，求管路系统的能量损失和输送功率。失和输送功率。v已知管径已知管径d d、管长管长l l、管路系统的能量损失管路系统的能量损失hhf f，求，求流量流量q qV V或流速或流速u u。v已知管长已知管长l l、流量流量q qV V、管路系统的能量损失管路系统的能量损失hhf f，求，求管径管径d d。2、简单管路计算、简单管路计算mm5.398m1380001.0dmHf1.531000mkg02.0：设解：解：lgdHuf2gudlgWHff221724.1
3、13802.08.91.5082.02smu12Vm RTMmnRTPV 004.22TppTMRTpMvm或：RTpM均混nnwww 22111混nwww 2,1n ,21204d水204d204d水1000204d1mVvvpAFAFp hAghAghAAPpgph 图1-1 绝对压强、表压和真空度的关系8 9 ghpp12 gpph12ggzpgz221110BApp2p2p1p1p1pRgpp指210001.0d验算验算5310141.11011000724.1082.0Redu)02.0(0175.0查得查得0175.0重设重设1843.11380175.081.91.5082.02
4、smu再验算再验算0.0175,1051.1Re5查得133221073.9843.1)082.0(785.04smudqv并联和分支管路称为复杂管路。并联和分支管路称为复杂管路。ABABC并联管路并联管路分支管路分支管路3、复杂管路的特点、复杂管路的特点 qV=qV1+qV2VAB1212222fgugpBgugpAhzzBBAA22222fgugpBgugpAhzzBBAAfABgugpBgugpAhzzBBAA222221fffABhhh证明证明hfAB=hf1=hf2 （各支管单位质量流体阻各支管单位质量流体阻力损失相等力损失相等）1、并联管路并联管路注意：注意：并联管路阻力损失不具有
5、并联管路阻力损失不具有加和性加和性，绝不能将，绝不能将并联的各管段的阻力全部加在一起作为并联管路的能并联的各管段的阻力全部加在一起作为并联管路的能量损失。量损失。532233352222225122111888dVldVldVlhfi522282dlVudlhf各支管的流量比为：各支管的流量比为：335322521151321:ldldldVVVH1=H2 (各支管终点总能量各支管终点总能量+能量损失相等能量损失相等)112120211200Hhzzfgugpgugp222220222200Hhzzfgugpgugp222121222211fgugpfgugphzhz0-10-2iHHH21P
6、1P2012VV1V2对多个分支，则有对多个分支，则有 qV=qV1+qV2证明证明：比较上两式，得比较上两式，得2、分支管路、分支管路1122h7m例题：例题：用泵把用泵把2020的苯从地下贮罐送到高位槽，流量为的苯从地下贮罐送到高位槽，流量为300 300 l l/minmin。高位槽液面比贮罐液面高高位槽液面比贮罐液面高1010m m。泵吸入管用泵吸入管用 89894 4mmmm的无缝钢管，直管长为的无缝钢管，直管长为1515m m，管上装有一个底阀、一个标准弯管上装有一个底阀、一个标准弯头；泵排出管用头；泵排出管用 57573.53.5mmmm的无缝钢管，直管长度为的无缝钢管，直管长度
7、为5050m m，管管路上装有路上装有一个全开的闸阀、一个全开的闸阀、一个全开的截止阀和三个标准弯头。一个全开的截止阀和三个标准弯头。贮罐和高位槽上方均为大气压。设贮罐液面维持恒定。试求泵贮罐和高位槽上方均为大气压。设贮罐液面维持恒定。试求泵的功率，设泵的效率为的功率，设泵的效率为70%70%。fupuphgzWgz2221222211式中，式中，z z1 1=0,z=0,z2 2=10m,p=10m,p1 1=p=p2 2,u,u1 1 0,u0,u2 2 0 0 W W=9.81=9.8110+10+h hf f局直fffhhh解：解：依题意，绘出流程示意图。选取贮槽液面作为依题意，绘出流
8、程示意图。选取贮槽液面作为截面截面1，高位槽液面为截面，高位槽液面为截面2，并以截面，并以截面1作为基准面，作为基准面，如图所示，如图所示，在两截面间列柏努利方程，则有在两截面间列柏努利方程，则有22udlfh直进口段：进口段：局直（进口段）hhhfd=89-24=81mm,l=15m5105.688097.0081.01006.14dueRsmu/97.024081.06010003000037.0,3.0813.0dmm查图，查图，得得=0.0292222eufudlfhh局局或进口段的局部阻力：进口段的局部阻力：底阀：底阀：l le e=6.3m =6.3m 弯头：弯头：l le e=2
9、.73m=2.73m进口阻力系数：进口阻力系数：=0.5=0.5kgJhudllfe/28.4 5.0029.0)(297.0081.0)7.23.6(15222（进口段）出口段：出口段：局直（出口段）hhhf22udlfh直2222eufudlfhh局局或d=57-23.5=50mm,l=50msmu/55.22405.06010003005105.688097.005.01073.14dueR006.0,3.0503.0dmm查图，查图，得得=0.0313出口段的局部阻力：出口段的局部阻力：全开闸阀：全开闸阀：l le e=0.33m=0.33m全开截止阀：全开截止阀：l le e=17m
10、=17m标准弯头标准弯头(3)(3)：l le e=1.6=1.63=4.8m3=4.8m出口阻力系数：出口阻力系数：=1.0=1.0kgJhudllfe/150 10313.0)(255.205.013.2250222（进口段）kgJhhhfff/3.15415028.4出口进口总阻力：总阻力：有效功率：有效功率：轴功率：轴功率：kWWNe11.14.44.252kWNNe59.17.0/11.1/苯的质量流量：苯的质量流量：skgV/4.4880601000300kgJW/4.2523.1541.98泵提供的有用功为：泵提供的有用功为：用离心泵将水由水槽送至水洗塔中，水洗塔内的表压用离心泵
11、将水由水槽送至水洗塔中，水洗塔内的表压9.8079.80710104 4N/mN/m2 2 ，水槽液面恒定，其上方通大气，水槽液面与输送管出口端，水槽液面恒定，其上方通大气，水槽液面与输送管出口端的垂直距离为的垂直距离为20m20m，在某送液量下，泵对水作的功为，在某送液量下，泵对水作的功为317.7J/kg317.7J/kg，管，管内摩擦系数为内摩擦系数为0.0180.018，吸入和压出管路总长为，吸入和压出管路总长为110m110m（包括管件及入（包括管件及入口的当量长度，但不包括出口的当量长度）输送管尺寸为口的当量长度，但不包括出口的当量长度）输送管尺寸为1081084mm4mm，水的密
12、度为水的密度为1000kg/m1000kg/m3 3。求输水量为多少。求输水量为多少m3/hm3/h。例例 在风机出口后的输气管壁上开一测压孔，用在风机出口后的输气管壁上开一测压孔，用U U型管测得该型管测得该处静压力为处静压力为186mmH186mmH2 2O O，测压孔以后的管路包括测压孔以后的管路包括80m80m直管及直管及4 4个个9090弯头。管出口与设备相通，设备内的表压为弯头。管出口与设备相通，设备内的表压为120mmH120mmH2 2O O。输输气管为铁管，内径气管为铁管，内径500mm500mm。所输送的空气温度为所输送的空气温度为25 25，试估，试估计其体积流量。计其体
13、积流量。解：解：本题已知风机压头求气体流速，在流速未知时无法先计本题已知风机压头求气体流速，在流速未知时无法先计算算ReRe以求以求、hhf f，故采用试差法。故采用试差法。空气的平均压力空气的平均压力=（186+120186+120）/2=154mmH/2=154mmH2 2O O1atm1atm（10330mmH10330mmH2 2O O）及及00时空气的密度为时空气的密度为1.293kg/m1.293kg/m3 3，故故154mmH154mmH2 2O O（表压）及表压）及2525时空气的密度为：时空气的密度为：3/202.1)25273273)(103301541(293.1mkg2
14、5时空气的粘度：时空气的粘度：=0.0184cP=1.8410-5Pas在测压口处（截面在测压口处（截面1）与管出口处（截面）与管出口处（截面2）列机械能衡算式：）列机械能衡算式：式中：式中：z z1 1=z=z2 2（输气管道中，一般情况下输气管道中，一般情况下zz可忽略）可忽略）h he e=0=0，u u2 2=0=0 p p1 1=186mmH=186mmH2 2O=1825PaO=1825Pa p p2 2=120mmH=120mmH2 2O=1177PaO=1177Pa u u1 1为所求为所求fehgugpzhgugpz2222222111(a)管路：管路：d=0.5m l=80
15、m le=435 0.5=70m(90le/d=35)gugugudllhef23002)5.07080(2)(212121)1(2/2/)(0212100突扩guguhfguhhhfff2/)1300()(210将已知值代入式（将已知值代入式（a）：）：guggug2)1300(0202.1117702202.118252121化简得：化简得：59.321u设设=0.02，代入上式，解出代入上式，解出u1=13.4m/s。001.05005.04380001084.1202.14.135.0Re51ddu查图得：查图得：=0.0205smVs/63.24.135.0432复核：复核：该值与所设的该值与所设的值相差甚微，可认为所求得的值相差甚微，可认为所求得的u1=13.4m/s已已够正确，据此计算体积流量为够正确，据此计算体积流量为
