管路计算基础课件.pptx

1、管路计算基础送风机排风机燃料物料窑烟囱预热装置管路返 回1、管路的分类有哪些？（掌握）2、什么是简单管路？什么是复杂管路？（掌握）3、管路计算的主要内容是什么？（了解）4、管路计算的类型有哪些？（了解）返 回根据管路的沿程损失与局部损失的大小将管路分为根据管路的沿程损失与局部损失的大小将管路分为:长管：局部阻力损失所占比例较小，可忽略的管路长管：局部阻力损失所占比例较小，可忽略的管路 工程上常将工程上常将L L/d d10001000的管路按的管路按长管长管处理。处理。根据管路敷设方式可将管路分为根据管路敷设方式可将管路分为:n 简单管路简单管路 1、管路的分类有哪些？（掌握）短管短管：局部阻

2、力损失所占比例较大，不能忽略的管路返回如远距离输送管路等如远距离输送管路等如室内供热管、通风管等如室内供热管、通风管等 （1）简单管路是指具有）简单管路是指具有相同管径相同管径d、相同流量、相同流量Q和相同管和相同管壁粗糙度壁粗糙度的管段，它是组成各种复杂管路系统的的管段，它是组成各种复杂管路系统的基本单元基本单元。2、什么是简单管路？什么是复杂管路？（掌握）（2）复杂管路：串联管路：由串联管路：由不同管径的简单管路头尾相接不同管径的简单管路头尾相接构成的管路构成的管路并联管路：由两个以上简单管路头与头相连，尾与尾相连，形成的管路为并联管路。Q3Q2Q1ABC D管网管网枝状管网环状管网124

3、53768qv3qv2qv1（a）枝状管网（b）环状管网ABCDEFG返回返回返回n 流量？流量？n 阻力损失？阻力损失？n 管路的作用水头：指使流体流动的全部能量，用H表示。QvAmvA或或gvdlhf22gvhm22对于简单管路，对于简单管路，d、qV 不变不变v 沿程不变沿程不变 管路的作用水头（总水头）H=？有什么意义？22211 122212()222PvPvlvZZggdg212()2lvHHdg0 02 2 1 1H2()2lvHdg 22vPHZg令-用来克服管路流体阻力的能量2()2lvHdg24Qvd2248ldHQdgn 阻抗的概念阻抗的概念管路的压头损失为2248HlH

4、dQdgS定义：（s2/m5）SH 称为管路阻抗.它综合反映了管路沿程阻力与局部阻力情况 管路的压力损失为（m）（Pa）123nQQQQQ123nSSSSSn 串联管路的总阻抗等于各管段阻抗之和n 串联管路上的总压头损失等于各管段压头损失之和串联管路上的总压头损失等于各管段压头损失之和（2）串联管路）串联管路(掌握掌握)：H=H1+H2+Hn能量叠加原理能量叠加原理证明：123lllhhhh l 总的阻抗平方根等于各支管阻抗平方根倒数之和。总的阻抗平方根等于各支管阻抗平方根倒数之和。12111SSS由于流体在某一固定点的单位能量值只能有由于流体在某一固定点的单位能量值只能有一个，因此单位重量流

5、体无论通过哪根管段一个，因此单位重量流体无论通过哪根管段从从B B流到流到C C，产生的能量损失应该相同，产生的能量损失应该相同证明（了解）证明（了解）设并联管路的总阻抗为设并联管路的总阻抗为S，各分支管路的阻抗为，各分支管路的阻抗为S1、S2、S3:由由因为因为 整理得整理得证明：证毕 并联管路的流动规律：并联管路的流动规律：并联后管路的总流量等于各支管的流量之和；并联后管路的总流量等于各支管的流量之和；各支管能量损失相等；各支管能量损失相等；并联管路总阻抗的平方根倒数等于各并联支管阻抗的平并联管路总阻抗的平方根倒数等于各并联支管阻抗的平 方根倒数之和。方根倒数之和。n（4）并联管路各支管中

6、的流量是如何分配的？）并联管路各支管中的流量是如何分配的？“阻力平衡阻力平衡”证明（了解）n（4）流量分配：由并联管路的流动规律）流量分配：由并联管路的流动规律 并联管路中各条支路的流量分配与各支路阻抗的平方根并联管路中各条支路的流量分配与各支路阻抗的平方根成反比。成反比。并联管路流量分配规律：并联管路流量分配规律：阻抗越大的支路，流量越小；阻抗越大的支路，流量越小；阻抗越小的支路，流量越大。阻抗越小的支路，流量越大。“阻力平衡阻力平衡”注意：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。计算并联管路阻力时，仅取其中一支路即可，不能重复计算。返回1 12 2S S1 13 3S

7、S2 22 2S S1 11 1S S2 212QQ12HHH 12SSSn 并联模拟管路12QQQ12HHH 121111nSSSSn 串联模拟串联模拟管路管路总结n复杂管网有何基本性质复杂管网有何基本性质?(了解了解)S S1 1S S3 3S S2 2S S4 4S S5 5E EQ Q1 1Q Q2 2Q Q3 3Q Q4 4Q Q0 0Q Q5 50 iQ为零流向节点流量的代数和电位降的代数和为零及电源产生的模拟所经过的各个阻抗按固定方向绕行一周后对任意封闭回路，返回例5-1 简单管路设计计算BA20m泵 如图所示，欲将水池如图所示，欲将水池A A的水以的水以12m12m3 3/h/

8、h输送到输送到水塔上的水箱水塔上的水箱B B中所需管路总长度为中所需管路总长度为50m50m，中间，中间需要需要3 3个个9090弯头（弯头（R/d=1R/d=1，可查，可查=0.246=0.246），），管道采用铸铁管管道采用铸铁管=0.025=0.025，用水泵输送，试确，用水泵输送，试确定输送管径和水泵有效功率为多少？定输送管径和水泵有效功率为多少？n解：解：1.将题目转化为模拟电路问题（画出模拟电路将题目转化为模拟电路问题（画出模拟电路图、标出已知的参数）图、标出已知的参数）H H0 0=0m=0mH H1 1=?m=?mH H2 2=20 m=20 mS=?S=?Q=12mQ=12m

9、3 3/h/h2.2.根据管路系统特征（简单、串并联）选根据管路系统特征（简单、串并联）选择合适的计算方法，本题为简单管路的择合适的计算方法，本题为简单管路的设计计算，其步骤为设计计算，其步骤为（1 1）根据安全、工艺、经济因素选择工作）根据安全、工艺、经济因素选择工作流速确定管径，如选择流速确定管径，如选择2m/s,2m/s,H H0 0=0m=0mH H1 1=?m=?mH H2 2=20 m=20 mS=?S=?Q=12mQ=12m3 3/h/h（2 2）根据根据局部构件的形式获取局部阻力系数，同时查取有关）根据根据局部构件的形式获取局部阻力系数，同时查取有关物性参数物性参数 查查P28

10、0P280附录三可得：弯头局部阻力系数附录三可得：弯头局部阻力系数 查查P286P286附录可得附录可得（3 3）确定雷诺数判定流动状态并计算沿程）确定雷诺数判定流动状态并计算沿程阻力系数阻力系数 属于湍流运动,选用柯列勃洛克公式计算沿程阻力系数246.0 sm/10006.126-n n62 0.04608Re9151440001.006 10dvn-mm25.0 当量糙粒高度0.1 管道进口局部阻力系数H H0 0=0m=0mH H1 1=?m=?mH H2 2=20 m=20 mS=?S=?Q=12mQ=12m3 3/h/h 采用迭代法求解此公式，令采用迭代法求解此公式，令0 0=0.5

11、 =0.5 （4 4）确定阻抗）确定阻抗H H0 0=0m=0mH H1 1=?m=?mH H2 2=20 m=20 mS=?S=?Q=12mQ=12m3 3/h/h（5 5）确定泵提供给管路的总水头）确定泵提供给管路的总水头H H1 1及泵的有效功率及泵的有效功率 例5-2 并联管路设计计算 n某工厂，在地平面上两个位置某工厂，在地平面上两个位置A A、B B处需连续供水，所处位置处需连续供水，所处位置分别在水池分别在水池C C的东西两个方向，的东西两个方向，A A处需水量为处需水量为0.1m0.1m3 3/s/s，距离水，距离水池池200m200m，B B处需水量为处需水量为0.2m0.2

12、m3 3/s/s，距离水池，距离水池100m100m，若工作流速，若工作流速均采用均采用3m/s3m/s，采用一台水泵，铸铁管路并联供水，试设计该，采用一台水泵，铸铁管路并联供水，试设计该管路系统。（水的运动粘度为管路系统。（水的运动粘度为1 110106 6 s/ms/m2 2）CAB泵L=200m,Q=0.1m3/s,v=3m/sL=100m,Q=0.2m3/s,v=3m/s返回n解：求管径和总阻力？n(1)画出模拟电路图CAB泵L=200m,Q=0.1m3/s,v=3m/sL=100m,Q=0.2m3/s,v=3m/sS SA AS SB B2 21 1H H1 1=?m=?mH H2

13、2=0=0=?=?=?=?返 回n解：n(2)根据工作流速确定管径CAB泵L=200m,Q=0.1m3/s,v=3m/sL=100m,Q=0.2m3/s,v=3m/sS SA AS SB B2 21 1H H1 1=?m=?mH H2 2=0=0=?=?=?=?返 回n解：n(3)初步确定管路阻抗CAB泵L=200m,Q=0.1m3/s,v=3m/sL=100m,Q=0.2m3/s,v=3m/sS SA AS SB B2 21 1H H1 1=?m=?mH H2 2=0=0=?=?=?=?返 回均为湍流n解：n(3)初步确定管路阻抗S SA AS SB B2 21 1H H1 1=?m=?mH

14、 H2 2=0=0=?=?=?=?返 回对B:对A:n解：解：n(3)(3)初步确定管路阻抗初步确定管路阻抗S SA AS SB B2 21 1H H1 1=?m=?mH H2 2=0=0=?=?=?=?发现了什么问题？阻力不平衡。n解：n(4)进行阻力平衡计算 n按流量分配要求S SA AS SB B2 21 1H H1 1=?m=?mH H2 2=0=0=?=?=?=?n管路平衡原则：n(a)保持管径不变，通过阀门调节实现阻力平衡，以保证流量分配,此时需计算的是要求的阀门阻力系数，进而确定阀门开度;n(b)通过调节管道直径调节阻力平衡以实现流量分配，此时需计算的是经过调节后的管道直径是多少

15、n解：n(a)保持A支路不变，在B支路上装设节流阀，节流阀的阻力系数S SA AS SB B2 21 1H H1 1=?m=?mH H2 2=0=0=?=?=?=?n(b)(b)保持保持A A支路不变，调节支路不变，调节B B支路的管径，进行阻力平衡支路的管径，进行阻力平衡n解：n(5)计算总阻力及阻力损耗功率S SA AS SB B2 21 1H H1 1=?m=?mH H2 2=0=0=?=?=?=?返 回小结：并联管路设计计算步骤 n（1）画出模拟电路图 n（2）根据工作流速确定管径 n（3）初步确定管路阻抗 n（4）进行阻力平衡计算 nA 保持管径不变，通过阀门调节实现阻力平衡，以保证流量分配,此时需计算的是要求的阀门阻力系数，进而确定阀门开度 nB 通过调节管道直径调节阻力平衡以实现流量分配，此时需计算的是经过调节后的管道直径是多少 n（5）计算总阻力及阻力损耗功率A ABC CD DL L1 1=1000m=1000mD D1 1=600mm=600mmL L2 2=1100m=1100mD D2 2=350mm=350mmL L3 3=800m=800m D D3 3=300mm=300mmL L4 4=900m=900m D D4 4=400mm=400mmL L5 5=1500m=1500m D D5 5=700mm=700mm