流體的管內(nèi)流動(dòng)與水力計(jì)算管路的串聯(lián)與并聯(lián)演示文稿

流體的管內(nèi)流動(dòng)與水力計(jì)算管路的串聯(lián)與并聯(lián)演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)優(yōu)選流體的管內(nèi)流動(dòng)與水力計(jì)算管路的串聯(lián)與并聯(lián)當(dāng)前第2頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)【例4-16】在[例4-15]中，在保證供水前提下，為節(jié)約管材，擬采用兩種不同管徑的管段串聯(lián)。試確定兩段管子個(gè)多少？當(dāng)前第3頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)【解】設(shè)的管段長(zhǎng)為；的管段長(zhǎng)為，則有校核流速當(dāng)前第4頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)所以需修正，查表4-8，，即上式應(yīng)改寫(xiě)為聯(lián)立，解得當(dāng)前第5頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)【例4-17】某兩層樓的供暖立管，管段1的直徑為20mm,總長(zhǎng)20m，。管段2的直徑為20mm，總長(zhǎng)為10mm，，管路的λ=0.025，干管中的流量，求和。當(dāng)前第6頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)當(dāng)前第7頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)【解】從圖中可知，節(jié)點(diǎn)a、b間并聯(lián)有1、2兩管段。由得當(dāng)前第8頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)又因從計(jì)算看出：支管1中，管路阻抗比支管2中大，所以流量分配是支管1中的小于支管2中的流量。如果要求兩管段中流量相等，顯然現(xiàn)有的管徑D及必須進(jìn)行改變，使S相等才能達(dá)到流量相等。這種重新改變D及，使在下達(dá)到，；的計(jì)算，就是“阻力平衡”的計(jì)算。當(dāng)前第9頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)【例4-18】示圖為某電廠循環(huán)水系統(tǒng)的主要部分。已知循環(huán)水泵出口至凝汽器的壓出管長(zhǎng)L1=40m，且有90°彎管兩個(gè)。由凝汽器至冷水塔的排水管長(zhǎng)L2=350m，有4個(gè)90°彎管。所有彎管的彎曲半徑R=820mm，壓水管和排水管直徑相同，均為D=820mm，管道沿程損失系數(shù)λ1=λ2=0.025。當(dāng)前第10頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)

循環(huán)水泵出口中心至排水管在冷水塔內(nèi)出口中心高差ΔZ=15m，流量為Q=4675m3/h。設(shè)凝汽器銅管數(shù)n=2868根，每根銅管長(zhǎng)L=6.5m，直徑D=23mm，沿程損失系數(shù)λ=0.02。凝汽器為雙流程。凝汽器水室的過(guò)流斷面面積為壓出管的四倍，凝汽器水室內(nèi)連續(xù)兩個(gè)90°轉(zhuǎn)彎的。試求循環(huán)水泵出口冷卻水所必須具有的總能頭H為多少？當(dāng)前第11頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)當(dāng)前第12頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)【解】

取循環(huán)水泵出口中心的水平線為基準(zhǔn)面0-0，列泵出口斷面1-1與排水管出口斷面2-2的能量方程為：式中Z1=0，故循環(huán)水泵出口冷卻水所必須具有的總能頭。又因冷卻塔內(nèi)的壓力接近當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ詐g2=0，則當(dāng)前第13頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)

由圖可知，斷面1-2之間的管道系統(tǒng)是由壓出水管、凝汽器和排出水管組成的復(fù)雜管道系統(tǒng)。其中在凝汽器內(nèi)部由上、下兩部分銅管分別并聯(lián)后通過(guò)水室串聯(lián)自成一個(gè)復(fù)雜管路系統(tǒng)。因此，整個(gè)系統(tǒng)的水力特點(diǎn)是通過(guò)壓出水管、凝汽器和排出水管的流量均相等，三者總能頭損失之和等于系統(tǒng)的總能頭損失。其中，凝汽器內(nèi)的總能頭損失等于兩個(gè)突然擴(kuò)大，兩個(gè)突然縮小、水室內(nèi)連續(xù)兩個(gè)90°轉(zhuǎn)彎以及上、下各一根銅管的沿程損失之和，即當(dāng)前第14頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)當(dāng)前第15頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)查局部損失系數(shù)表可知，當(dāng)D1/R=0.82/0.82=1時(shí)，90°彎管的局部損失系數(shù)ζ90=0.29。按截面突然擴(kuò)大四倍計(jì)算局部損失系數(shù)，則截面突然縮小四倍的局部損失系數(shù)ζs，查局部損失系數(shù)表得ζs=0.375，因?yàn)閴?、排水管管徑相同且通過(guò)的流量相等，故斷面平均流速為當(dāng)前第16頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)凝汽器銅管內(nèi)斷面平均流速為

將計(jì)算各值和題中已知數(shù)值代入hw1-2計(jì)算式中并整理可得當(dāng)前第17頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)循環(huán)水泵出口冷卻水必須具有的總能頭為當(dāng)前第18頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)

應(yīng)用串、并聯(lián)管路的流動(dòng)規(guī)律，分析一個(gè)工程實(shí)例。圖4-25是室內(nèi)熱水采暖管路系統(tǒng)。被鍋爐加熱后的熱水經(jīng)管路123流到節(jié)點(diǎn)3，開(kāi)始分流，分出流量Ⅰ經(jīng)水平管段3-4、立管4-5（帶兩組散熱器）、水平管段5-6流到節(jié)點(diǎn)6；另一分支流量Ⅱ經(jīng)立管3-6（帶兩組散熱器）也匯入節(jié)點(diǎn)6。兩股流量合流后，經(jīng)管段6-7、7-8流至循環(huán)水泵，并經(jīng)水泵加壓送入鍋爐重新加熱，被加熱的水再次進(jìn)入管路系統(tǒng)，如此不斷地循環(huán)流動(dòng)，流動(dòng)所需的動(dòng)力由循環(huán)水泵提供。以下著重討論這種循環(huán)管路系統(tǒng)中，各點(diǎn)的壓力分布狀況，既定性地繪制該系統(tǒng)的水壓圖（測(cè)壓管水頭線）以及循環(huán)泵所應(yīng)提供的揚(yáng)程為多少。當(dāng)前第19頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)當(dāng)前第20頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)

此式表明，循環(huán)管路（即閉合管路）系統(tǒng)中，水泵應(yīng)提供的總水頭（揚(yáng)程）只是用來(lái)克服管路因流動(dòng)阻力造成的全部水頭損失。它與系統(tǒng)中各設(shè)備（如水箱、散熱器、管道）的安裝高度無(wú)關(guān)。這里要提醒注意的是，系統(tǒng)在進(jìn)行充水時(shí)，給水泵的揚(yáng)程就與安裝高度無(wú)關(guān)，而這屬于運(yùn)行前的充水工況，與循環(huán)流動(dòng)工況截然不同。當(dāng)前第21頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)【例4-19】按[例4-17]計(jì)算結(jié)果，在圖4-25中的熱水采暖系統(tǒng)中，若管段長(zhǎng)度，，；管徑均為25mm；局部阻力系數(shù)，，沿程阻力系數(shù)。試確定該系統(tǒng)中循環(huán)水泵應(yīng)提供的總水頭（取水的密度為）。當(dāng)前第22頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)【解】因?yàn)楣芏?-2-3和管段6-7-8種的流量相等，則可將它們的阻抗迭加，即當(dāng)前第23頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)

由[例4-17]知，，循環(huán)水泵應(yīng)提供的總壓頭總水頭為：當(dāng)前第24頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)三、管網(wǎng)計(jì)算基礎(chǔ)

管網(wǎng)：管網(wǎng)是由不同的簡(jiǎn)單管路以并聯(lián)和串聯(lián)管路組合而成。分類

枝狀管網(wǎng)

環(huán)狀管網(wǎng)

當(dāng)前第25頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)1.枝狀管網(wǎng)特點(diǎn)管線于某點(diǎn)分開(kāi)后不再匯合到一起，呈樹(shù)枝形狀，一般情況下，枝狀管網(wǎng)的總長(zhǎng)度較短，建造費(fèi)用較低，工程上大都采用此種管網(wǎng)，但當(dāng)某處發(fā)生事故切斷管路時(shí)，就要影響到一些用戶，所以枝狀管網(wǎng)的安全性能較低，但是運(yùn)行控制較簡(jiǎn)單。當(dāng)前第26頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)

管網(wǎng)水力計(jì)算問(wèn)題對(duì)已建成的管網(wǎng)進(jìn)行流量和能量損失的計(jì)算，以校核動(dòng)力設(shè)備（泵或風(fēng)機(jī)）的容量；設(shè)計(jì)新管網(wǎng)，根據(jù)實(shí)際所需要的流量，布置管網(wǎng)系統(tǒng)，確定管徑，進(jìn)行阻力平衡和能量損失計(jì)算，選擇合適的動(dòng)力設(shè)備。當(dāng)前第27頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)水力計(jì)算當(dāng)前第28頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)

枝狀管網(wǎng)是由干管將流量分配至每個(gè)支管，且不再匯合的管路系統(tǒng)當(dāng)前第29頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)【例4-20】如圖示的管路系統(tǒng)中，已知流量，，；主管線各管段長(zhǎng)度，，，，沿程阻力系數(shù)；各管段局部阻力系數(shù)，，，。試確定主管線各管段的管徑及壓強(qiáng)損失；計(jì)算通風(fēng)機(jī)應(yīng)具有的總壓頭。當(dāng)前第30頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)當(dāng)前第31頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)【解】從末端起，逐段向前進(jìn)行計(jì)算。管段1-4：，取限定流速，初選管徑根據(jù)管材規(guī)格，選用，則管內(nèi)實(shí)際風(fēng)速為當(dāng)前第32頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)

管徑選擇合適。應(yīng)當(dāng)注意，此管段在選用標(biāo)準(zhǔn)管徑時(shí)，應(yīng)使。因流量一點(diǎn)光，流速將提高，這樣保證不低于下限流速。管段的阻抗為當(dāng)前第33頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)管段的壓強(qiáng)損失為管段4-5：，取限定流速，初選管徑此計(jì)算結(jié)果，恰與標(biāo)準(zhǔn)管徑吻合。故采用。其余計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4-10。管段5-6和7-8屬于同一單管路，流量為當(dāng)前第34頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)若取限定流速，則初選管徑因?yàn)閷?shí)際風(fēng)速，故在選用標(biāo)準(zhǔn)管徑時(shí)，應(yīng)使，以保證不高于上限流速。所以采用當(dāng)前第35頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)

最后，將主管線各管段的壓強(qiáng)損失按串聯(lián)管路規(guī)律迭加，即可得通風(fēng)機(jī)所需的總壓頭當(dāng)前第36頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)管段編號(hào)設(shè)計(jì)流量Q（m3/s）限定風(fēng)速（)初選管徑（）實(shí)際管徑（）實(shí)際風(fēng)速（）阻抗（）壓強(qiáng)損失（）1-40.6963843806.1590.9943.954-551.38470470818.0834.855-892.7105966009.837.4357.45當(dāng)前第37頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)2．環(huán)狀管網(wǎng)特點(diǎn)

管線在一公共節(jié)點(diǎn)匯合形成一封閉管路。工作的可靠性高，不會(huì)因某段管路發(fā)生故障切斷時(shí)而中斷其余管線的供給，即運(yùn)行的安全性強(qiáng)。因此，一般比較重要的場(chǎng)合，如城市集中供熱管網(wǎng)、城市給水管網(wǎng)等常采用環(huán)狀。但這種管網(wǎng)規(guī)模大，需管材多，故造價(jià)較高，運(yùn)行控制較復(fù)雜。當(dāng)前第38頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)水力計(jì)算1）任一節(jié)點(diǎn)（如G點(diǎn)）流入和流出的流量相等。即2）任一閉合環(huán)路（ABGFA）中，如果規(guī)定順時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)的阻力損失為正，反之為負(fù)，則各管段阻力損失的代數(shù)和必等于零。即當(dāng)前第39頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)當(dāng)前第40頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)計(jì)算程序?qū)⒐芫W(wǎng)分成若干環(huán)路，如下圖上分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)閉合環(huán)路。按節(jié)點(diǎn)流量平衡的原則確定流量Q，選取限定流速v，定出管徑D。按照上面規(guī)定的流量與損失在環(huán)路中的正負(fù)值，求出每一環(huán)路的總損失。當(dāng)前第41頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)當(dāng)前第42頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)根據(jù)上面給定的流量Q，若計(jì)算出來(lái)的不為零，則每段管路應(yīng)加校正流量ΔQ，而與此相適應(yīng)的阻力損失修正值為Δhwi。所以，略去二階微量因?yàn)楫?dāng)前第43頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)所以對(duì)于整個(gè)環(huán)路應(yīng)滿足，則所以有當(dāng)前第44頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)

當(dāng)計(jì)算出環(huán)路的ΔQ之后，加到每一管段原來(lái)的流量Q上，便得到第一次校正后的流量Q1。用同樣的程序，計(jì)算出第二次校正后的流量Q2，第三次校正后的流量Q3……，直至滿足工程精度要求為止。當(dāng)前第45頁(yè)\共有48頁(yè)\編于星期五\3點(diǎn)【例4-21】如圖示由兩個(gè)閉合