环工工原理流体流动管路计算文稿演示
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流体的管内流动与水力计算：管路的串联与并联共51页PPT
流体的管内流动与水力计算： 管路的串联与并联
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
Hale Waihona Puke 21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
Hale Waihona Puke 21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
环境工程原理第03章流体流动
pa
101.3
J/kg
E3 E2 所以药剂将自水槽流向管道
第一节 管道系统的衡算方程
本节思考题
（1）用圆管道输送水，流量增加1倍，若流速不变或 管径不变，则管径或流速如何变化？
（2）当布水孔板的开孔率为30％时，流过布水孔的 流速增加多少？
（3）拓展的伯努利方程表明管路中各种机械能变化 和外界能量之间的关系，试简述这种关系，并 说明该方程的适用条件。
p2d p p
p1
1
2
um2
+ gz +
p2 dp
p1
We
hf
1
2
um2
+
gz
+
p
We
hf
(3.1.16)
在流体输送过程中，流体的流态几乎都为湍流，令α＝1
1
2
um2
+
gz
+
p
We
hf
1
2
um2 1
+
um
1 A
udA
A
1 2
u
2
m
1 A
A
1 u2dA 2
1 2
u2
m
1 2
um2
由于工程上常采用平均速度，为了应用方便，引入动能
校正系数α，使
1 2
u2
m
1 2
um
2
α的值与速度分布有关，可利用速度分布曲线计算得到。经证
第17讲流体的管内流动与水力计算：管路的串联与并联ppt课件
联立，解得
l1 1080 m
l2 980 m
【例4-17】 某两层楼的供暖立管，管段
15。管段 1的直径为20mm ,总长20m，
1
2的直径为20mm，总长为10mm，
2
15
，
管路的λ=0.025，干管中的流量
求
Q1
5 3 Q 1 10 m /s
，
和Q2
。
【解】从图中可知，节点a、b间并联有1、 2两管段。由 SQ SQ得
按截面突然扩大四倍计算局部损失系数则截面突然缩小四倍的局部损失系数s查局部损失系数表得s0375因为压排水管管径相同且通过的流量相等故断面平均流速为564360082随着电能应用的不断拓展以电能为介质的各种电气设备广泛进入企业社会和家庭生活中与此同时使用电气所带来的不安全事故也不断发生凝汽器铜管内断面平均流速为将计算各值和题中已知数值代入w12计算式中并整理可得1836002868023随着电能应用的不断拓展以电能为介质的各种电气设备广泛进入企业社会和家庭生活中与此同时使用电气所带来的不安全事故也不断发生循环水泵出口冷却水必须具有的总能头为230535040025随着电能应用的不断拓展以电能为介质的各种电气设备广泛进入企业社会和家庭生活中与此同时使用电气所带来的不安全事故也不断发生应用串并联管路的流动规律分析一个工程实例
所以需修正 A1 ，查表4-8 ， k 1 .035 ，即上式 1 应改写为
2 H ( k A l A l ) Q 11 1 2 2
2 25 ( 1 . 035 9 . 029 l 18 . 96 l ) 0 . 03 1 2
0 . 00864 l 0 . 01706 l 1 2
1
流体流动03-(连续性方程能量衡算)精品PPT课件
（7）方程的选用 不同基准柏努利方程式的选用：通常依据习题
中损失能量或损失压头的单位，选用相同基准的柏 努利方程。
例3 用泵将贮槽(通大气)中的稀碱液送到蒸发器中进 行浓缩，如附图 所示。泵的进口管为φ89×3.5mm的 钢管，碱液在进口管的流速为1.5m/s，泵的出口管为 φ76 × 2.5mm的钢管。贮槽中碱液的液面距蒸发器入 口处的垂直距离为7m，碱液经管路系统的能量损失 为40J/kg，蒸发器内碱液蒸发压力保持在 0.2kgf/cm2 （表压），碱液的密度为1100kg/m3。试计算所需的 外加能量。
ws
Vs
4
d2
u
11.55kg
/
s
Ne Wews 242.411.55 2799.72(J / s) 2.8kw
泵的功率为： N Ne 2.8 4.31kw
0.65
2、确定管内流体流量（或流速）
如图是生产中常见的利用设备位置的相对高差 (高位槽)来输送流体。若已知高差，可求得流 量或流速；反之，若要求达到某一流量或流速， 可求应有多少的高差。 例：已知 z1 -z2 =6.2m ∑hf1-2=58.8J/kg d为114×4mm 求：流量 ws (m3/h)
用柏努利方程式解题时的注意事项：
(4)压力 各物理量的单位应保持一致，柏努利方程式中的
压力p1与p2只能同时使用表压或绝对压力，不能混合 使用。
（5）流速 如果两个横截面积相差很大，则可取大截面处
的流速为零。
(6)外加能量
外加能量We在上游截面一侧，能量损失在下游截面 一侧。
外加能量We是对每kg流体而言的，若要计算的轴功 率，需将W乘以质量流量，再除以效率。
假设：管道两截面之间无流体漏损。
中损失能量或损失压头的单位，选用相同基准的柏 努利方程。
例3 用泵将贮槽(通大气)中的稀碱液送到蒸发器中进 行浓缩，如附图 所示。泵的进口管为φ89×3.5mm的 钢管，碱液在进口管的流速为1.5m/s，泵的出口管为 φ76 × 2.5mm的钢管。贮槽中碱液的液面距蒸发器入 口处的垂直距离为7m，碱液经管路系统的能量损失 为40J/kg，蒸发器内碱液蒸发压力保持在 0.2kgf/cm2 （表压），碱液的密度为1100kg/m3。试计算所需的 外加能量。
ws
Vs
4
d2
u
11.55kg
/
s
Ne Wews 242.411.55 2799.72(J / s) 2.8kw
泵的功率为： N Ne 2.8 4.31kw
0.65
2、确定管内流体流量（或流速）
如图是生产中常见的利用设备位置的相对高差 (高位槽)来输送流体。若已知高差，可求得流 量或流速；反之，若要求达到某一流量或流速， 可求应有多少的高差。 例：已知 z1 -z2 =6.2m ∑hf1-2=58.8J/kg d为114×4mm 求：流量 ws (m3/h)
用柏努利方程式解题时的注意事项：
(4)压力 各物理量的单位应保持一致，柏努利方程式中的
压力p1与p2只能同时使用表压或绝对压力，不能混合 使用。
（5）流速 如果两个横截面积相差很大，则可取大截面处
的流速为零。
(6)外加能量
外加能量We在上游截面一侧，能量损失在下游截面 一侧。
外加能量We是对每kg流体而言的，若要计算的轴功 率，需将W乘以质量流量，再除以效率。
假设：管道两截面之间无流体漏损。
流体在管内的流动 ppt课件
u14d12 u24d22
u1 u2
d2 d1
表明：当体积流量VS一定时，管内流体的流速与管道直径 的平方成反比。
四、能量衡算方程式
1、流体流动的总能量衡算
1）流体本身具有的能量 ①内能： 物质内部能量的
总和称为内能。 单位质量流体的内能以U表 示，单位J/kg。
②位能：流体因处于重 力场内而具有的能量。
1）柏努利方程式表明理想流体在管内做稳定流动，没有 外功加入时，任意截面上单位质量流体的总机械能即动能 、 位能、静压能之和为一常数，用E表示。
即：1kg理想流体在各截面上的总机械能相等，但各种 形式的机械能却不一定相等，可以相互转换。
2）对于实际流体，在管路内流动时，应满足： 上游截面处的总机械能大于下游截面处的总机械能。
3）总能量衡算
衡算范围：截面1-1’和截面2-2’间的管道和设备。 衡算基准：1kg流体。 设1-1’截面的流体流速为u1，压强为P1，截面积为A1，比 容为ν1； 截面2-2’的流体流速为u2，压强为P2，截面积为A2，比容 为v2。
图
取o-o’为基准水平面，截面1-1’和截面2-2’中心与基准 水 平面的距离为z1，z2
3）式中各项的物理意义：
g z 、 u 2 、 p 处于某个截面上的流体本身所具有的能量
根据稳定流动系统的能量衡算式有：
∑输入能量=∑输出能量
Σ输入能量 U1g1zu221p1v1qeW e Σ输出能量 U2g2zu222p2v2
U 1 g 1 u z 2 1 2 p 1 v 1 q e w e U 2 g 2 z u 2 2 2 p 2 v 2
令 UU2U 1 gzg2zg1z u2 u22 u12
ws uA
流体在管道中的流动PPT幻灯片课件
•
de=4R=4×0.173=0.693m
•
V=Q/A=0.2/0.48=0.417m/s
10
材料工程基础
• 矩形 a·3a=3a2=0.48m2 a=0.4m b=1.2m
R ab 0.48 0.15 m 2(a b) 2 1.6
• de=4×0.15=0.6m V=Q/A=0.417m/s
则
hf
p1 p2
g
测压管中的水柱高差△Ｐ即为有效截面1-1和2-2 间的压头损失。
14
材料工程基础
图４-３ 水平等 直管道中水头损失
15
材料工程基础
伯努利(能量)方程实验
16
材料工程基础
【例4-1】 管道直径 d 100mm，输送水的流量 qV 0.01
m3/s，水的运动黏度 1106 m2/s，求水在管中的流动状 态？若输送 1.14104 m2/s的石油，保持前一种情况下的流 速不变，流动又是什么状态？
6
材料工程基础
４.１.２ 雷诺数
流体的流动状态与流速、管径和流体的黏性等物理性质有关。
uc d
引入比例系数 Rec
uc Rec d Rec d 或
Rec
ucd
Rec 称为临界雷诺数，是一个无量纲数。
7
材料工程基础
流体在任意形状截面的管道中流动时，雷诺数的形式是
Re ude
材料工程基础
第四节 流体在管道中的流动 一维定常流动
4.1 流体的两种流动状态 4.2 圆管中流体的层流流动 4.3 圆管中流体的紊流流动 4.4 流动阻力损失 4.5 管路计算
1
第18讲流体的管内流动与水力计算：管内流动的阻力特性曲线(共27张PPT)
一、水击现象
• 概念
•
当液体在压力管道中流动时，由于
某种外界原因〔如阀门的突然开启或关
闭，或者水泵的突然停车或启动，以及
其它一些特殊情况〕液体流动速度突然
改变，引起管道中压力产生反复的、急
剧的变化，这种现象称为水击〔或水锤
〕。
• 特点
• 水击现象发生后，引起压力升高的数
值，可能到达正常压力的几十倍甚至 前面讨论的都是不可压缩性流体的稳定流动,没有考虑流体的压缩性。
后
，使管道中的液体都处于膨胀状态，压力比正常 情况下的压力降低t2了3pLh/。a 此过程为减速减压的膨 胀过程。
4．膨胀恢复过程结束后，由于容器内的压力高于管
道内的压力，在压差的作用下，液体以速度v流向
管内如图〔D〕所示。最先使管道进口M-M处的
压力恢复到正常情况下的压力，管壁也恢复到正
常情况。然后压力的恢复由 M-M断面以水击波的
断面N处水击压力随时间的变化情况
上式为管路的阻力特性曲线，表示特定管路系统中、恒定流动条件下，动力设备所提供的能量和管路系统流量之间的关系，可以看出，提供
的能量随系统流量的平方而变化，将此关系绘制在流量和压头为坐标的直角坐标系中，如以下图所示。
综观上述分析不难得出：引起管路中速度突然变化的因素〔如阀门突然关闭〕，这只是水击现象产生的外界条件，而液体本身具有可压缩性
h
p2
II
p1
I 选择泵扬程计算
其中 S H 为管路阻抗。
H H 1 H 2H 1 S H Q 2
上式为管路的阻力特性曲线，表示 特定管路系统中、恒定流动条件下，动 力设备所提供的能量和管路系统流量之 间的关系，可以看出，提供的能量随系 统流量的平方而变化，将此关系绘制在 流量和压头为坐标的直角坐标系中，如 以下图所示。它是一条在纵轴上截距为H 1 的抛物线。
环工原理流体流动第二节讲稿
环工原理流体流动第 二节讲稿
目录
• 引言 • 流体流动的基本原理 • 流体动力学方程 • 流体流动的阻力 • 流体流动的测量 • 流体流动的应用实例
01
引言
课程背景
01
环工原理是环境工程学科的核心 基础，涵盖了流体、固相、化学 反应等基本原理。
02
流体流动在环境工程中具有广泛 的应用，如水处理、大气污染控 制、土壤修复等。
以减小局部阻力。
提高流体流速
适当提高流体流速可以减小湍 流阻力和局部阻力，但需要注 意不要超过管道的极限流速。
05
流体流动的测量
压力测量
绝对压力
指在容器内，气体压力与 大气压力之和，以绝对压 力零点为基准。
表压力
指在容器内，气体压力与 大气压力的差值，以大气 压力为基准。
真空压力
指在容器内，气体压力低 于大气压力的部分，以大 气压力为基准。
管道排污
城市污水通过管道收集并输送到污水处理厂进行 处理。
泵和压缩机
泵的应用
泵是输送液体的机械，可用于农田灌溉、排水、消防等领域 。
压缩机的应用
压缩机用于压缩气体，广泛应用于工业生产、制冷、空调等 领域。
流体机械
水轮机
利用水流驱动水轮机转动，转化为机 械能，可用于发电、灌溉等领域。
汽轮机
利用蒸汽或燃气驱动汽轮机转动，转 化为机械能，可用于发电、化工等领 域。
湍流
流体流动时，各部分之间剧烈混杂，流速较高，如河水在河床中的流动。
流体流动的能量守恒
能量守恒定律
伯努利方程
流体流动过程中，流体的机械能（动能和 势能）和内能之间保持守恒。
在不可压缩、无摩擦的理想流体中，流体 的动能、势能和内能之和保持不变，即流 体的总能量保持不变。
目录
• 引言 • 流体流动的基本原理 • 流体动力学方程 • 流体流动的阻力 • 流体流动的测量 • 流体流动的应用实例
01
引言
课程背景
01
环工原理是环境工程学科的核心 基础，涵盖了流体、固相、化学 反应等基本原理。
02
流体流动在环境工程中具有广泛 的应用，如水处理、大气污染控 制、土壤修复等。
以减小局部阻力。
提高流体流速
适当提高流体流速可以减小湍 流阻力和局部阻力，但需要注 意不要超过管道的极限流速。
05
流体流动的测量
压力测量
绝对压力
指在容器内，气体压力与 大气压力之和，以绝对压 力零点为基准。
表压力
指在容器内，气体压力与 大气压力的差值，以大气 压力为基准。
真空压力
指在容器内，气体压力低 于大气压力的部分，以大 气压力为基准。
管道排污
城市污水通过管道收集并输送到污水处理厂进行 处理。
泵和压缩机
泵的应用
泵是输送液体的机械，可用于农田灌溉、排水、消防等领域 。
压缩机的应用
压缩机用于压缩气体，广泛应用于工业生产、制冷、空调等 领域。
流体机械
水轮机
利用水流驱动水轮机转动，转化为机 械能，可用于发电、灌溉等领域。
汽轮机
利用蒸汽或燃气驱动汽轮机转动，转 化为机械能，可用于发电、化工等领 域。
湍流
流体流动时，各部分之间剧烈混杂，流速较高，如河水在河床中的流动。
流体流动的能量守恒
能量守恒定律
伯努利方程
流体流动过程中，流体的机械能（动能和 势能）和内能之间保持守恒。
在不可压缩、无摩擦的理想流体中，流体 的动能、势能和内能之和保持不变，即流 体的总能量保持不变。
流体在圆管内流动时的阻力计算(总)ppt课件
64 l v2 dv d 2 g
64 l
Re d
v2 2g
l v2 d 2g
式中：—摩擦系数，=64/Re
2020/3/21
18
例: 某油在一圆形导管中作滞流稳态流动，现管径和管长都 增加一倍，问在流量不变时，直管阻力为原来的多少？
解：
H f1
1
l1 d1
v12 2g
64 Re1
l1 d1
3600 0.272
1.635m / s
4
Re dv 0.27 1.635890 2000
0.197
64 / Re 0.0305
Hf
l
d
v2 2g
0.0305 160000 1.6352 2465.1m 0.27 2 9.81
p f gH f 890 9.81 2465.1 2.19 107 Pa
δb< e ，Re δb 质点通过凸起部分时产生漩涡 能
耗。
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33
直管阻力计算步骤:
（1）根据题目所给条件，求出雷诺准数，判断流体流动形态 （2）求摩擦阻力系数λ
Re<2000，滞流，λ＝64／Re Re>4000，湍流，λ＝φ（Re，ε） 对光滑管，Re＝3×103~1×105，λ＝0.3164Re-0.25 （3） λ与Re及ε关系图的使用 先计算出Re及ε，在图上找出对应坐标点（Re， ε），最后由该点 向λ轴作垂线对应的值即为λ值。 （4）求出λ值后代入范宁公式，Hf＝λ（l／d） ×（v2／2g），即可 求出阻力损失值，注意统一单位。
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14
流动阻力产生的原因与影响因素
可以归纳为： 流体具有粘性，流动时存在着内摩擦， 它是流动阻力产生的根源；固定的管壁或其他形状固体壁 面促使流动的流体内部发生相对运动，为流动阻力的产生 提供了条件。流动阻力的大小与流体本身的物理性质、流 动状况及壁面的形状等因素有关。
环工工原理流体流动管路计算
第十六页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第十七页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第十八页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第十九页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第二十页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第二十一页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第二十二页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第一页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第二页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第三页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第四页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第五页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第六页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第七页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第八页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第二十三页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第二十四页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第二十五页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第二十六页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第二十七页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第二十八页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第二十九页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第三十页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第三十一页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第三十二页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第三十三页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第三十四页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第三十五页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第三十六页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第九页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第十页，编辑于星期二：十二点 三十六分。
第三节管内流体流动的基本方程式演示文稿
忽略不计，计算管内截面2-2’ ,3-3’ , 4-4’和5-5’处的压强，大气压强为 760mmHg，图中所标注的尺寸均以mm计。
分析： 求P 柏努利方程 求u
某截面的总机械能
理想流体
第三十七页，共46页。
求各截面P
解：在水槽水面1－1’及管出口内侧截面6－6’间列柏努
利方程式，并以6－6’截面为基准水平面
，喷头处的压强较塔内压强高0.02MPa，水从塔中流到下水道的 阻力损失可忽略不计，泵的效率为65%，求泵所需的功率。
第二十七页，共46页。第二源自八页，共46页。分析：求Ne
Ne=WeWs/η 求We 柏努利方程 P2=?
截面的选取？
整体流动非连续 塔内压强
解：取塔内水面为截面3-3’，下水道截面为截面4-4’，取 地平面为基准水平面，在3-3’和4-4’间列柏努利方程：
P1
(101330 3335)
0.079 7.9% 20%
第二十页，共46页。
在截面1-1’和2-2’之间列柏努利方程式。以管道中心线作 基准水平面。
由于两截面无外功加入，We=0。
能量损失可忽略不计Σhf=0。
柏努利方程式可写为：
gZ1
u2 1 2
P1
gZ 2
u2 2 2
P2
式中： Z1=Z2=0
He：输送设备对流体所提供的有效压头
第十四页，共46页。
b) 若以单位体积流体为衡算基准
gZ1
u12
2
p1 We
gZ2
u22
2
p2 hf
[pa]
静压强项P可以用绝对压强值代入，也可以用表压强值代入
6）对于可压缩流体的流动，当所取系统两截面之间的绝对压强变
分析： 求P 柏努利方程 求u
某截面的总机械能
理想流体
第三十七页，共46页。
求各截面P
解：在水槽水面1－1’及管出口内侧截面6－6’间列柏努
利方程式，并以6－6’截面为基准水平面
，喷头处的压强较塔内压强高0.02MPa，水从塔中流到下水道的 阻力损失可忽略不计，泵的效率为65%，求泵所需的功率。
第二十七页，共46页。第二源自八页，共46页。分析：求Ne
Ne=WeWs/η 求We 柏努利方程 P2=?
截面的选取？
整体流动非连续 塔内压强
解：取塔内水面为截面3-3’，下水道截面为截面4-4’，取 地平面为基准水平面，在3-3’和4-4’间列柏努利方程：
P1
(101330 3335)
0.079 7.9% 20%
第二十页，共46页。
在截面1-1’和2-2’之间列柏努利方程式。以管道中心线作 基准水平面。
由于两截面无外功加入，We=0。
能量损失可忽略不计Σhf=0。
柏努利方程式可写为：
gZ1
u2 1 2
P1
gZ 2
u2 2 2
P2
式中： Z1=Z2=0
He：输送设备对流体所提供的有效压头
第十四页，共46页。
b) 若以单位体积流体为衡算基准
gZ1
u12
2
p1 We
gZ2
u22
2
p2 hf
[pa]
静压强项P可以用绝对压强值代入，也可以用表压强值代入
6）对于可压缩流体的流动，当所取系统两截面之间的绝对压强变
流体流动管路计算-推荐优秀PPT
空气的平均压力=（186+120）/2=154mmH2O
1 例 在风机出口后的输气管壁上开一测压孔，用U型管测得该处静压力为186mmH2O，测压孔以后的管路包括80m直管及4个90º弯头。
特点： 1u1A 12u2A2qm 管路计算由于某些变量间较复杂的非线性关系，常需要通过试差或迭代方法求解。
018，吸入和压出管路总长为110m（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108×4mm，水的密度为 1000kg/m3。 管路计算由于某些变量间较复杂的非线性关系，常需要通过试差或迭代方法求解。
2
1、简单管路：由等径或异径管段串联而成的无分支管路系统。
简单管路流体的能量损失具有加和性。
2、简单管路计算
❖已知管径d、管长l、流量qV，求管路系统的能量损
失和输送功率。
❖已知管径d、管长l、管路系统的能量损失Σhf，求
流量qV或流速u。
❖已知管长l、流量qV、管路系统的能量损失Σhf，求
管径d。
式中，z1=0, z2=10m, p1=p2, u1 0, u2 0
h
管长为 ，管子相对粗糙度
，
1atm（10330mmH2O）及0℃时空气的密度为1.
W f,12W f1W f2W f3 选取贮槽液面作为截面1，高位槽液面为截面2，并以截面1作为基准面，如图所示，在两截面间列柏努利方程，则有
μ=0. 式中：z1=z2（输气管道中，一般情况下Δz可忽略）
0-2 z 0 p g 0 2 u 0 g 2 z 2 p g 2 2 u 2 g 2 h f2 H 2
比较上两式，得
z 1 p g 1 2 u 1 g 2h f1 z 2 p g 2 2 u 2 g 2h f2
第节流体在管内流动过程标准文档ppt
三 圆管中的速度分布
1. 层流时的速度分布
层流时，流体层间 的剪应力服从牛顿粘 性定律，平均速度与 管中心最大速度之比
u 0.5 u max
层流时的速度分布
三 圆管中的速度分布
湍流时的速度分布
基本特征:出现了径向脉动速度，使得动量 传递较之层
流大得多
umumax
第四节 管流过程
第四节 管流过程
能量的转换
h1
h2
h3
一、流体阻力的表现与形成原因
２．流体阻力的形成原因
umumax
雷诺实验装置
由于内摩擦①作用流的结体果，在导致流流体动在流时动时流为抵体御质质点间点的相间互牵存制作在用而相损耗互能量牵。 制作用，即内摩擦。
定义：显著存在速度梯度的区域称为流动边界层。
湍流时的速度分布
B 流道截面大的由为湍于流，内截面摩小的擦为层作流 用的结果，导致流体在流动时为抵御质点
二、流体的流动类型
另外，要注意d，有时是直径，有时是当量长度。
* Re的大小不仅是作为层流与湍流的判据，而且在很多地方都要用到它。
定义：显著存在速度梯度的区域称为流动边界层。
第4节流体在管内流动过程
流体在平板上流动边界层的形成和发展如下图：
通过进一步的分析研究，可以把这些影响因素组合成为
通过进一步的分析研究，可以把这些影响因素组合成为
3 .流型判别的依据——雷诺准数
流体的流动状况是由多方面因素决定的流速u能引起
流动状况改变,而且管径d、流体的粘度μ和密度ρ也。
通过进一步的分析研究，可以把这些影响因素组合成为
雷诺准数 的定义
Re du
u2 动力 u 黏性力
d
雷诺准数 的因次
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查图得：0.027与初设值不同，用此λ值重新计算
4.50.02770(0.0d210)62 d 2g
解得： d 0 .0m 7u 5 1 .8m 8 /s4
R e0.071 .05 1 .818 0 34 1001041300
0.2103 0.0027
d 0.075
查图得： 0.027与初设值相同。计算结果为：
代入式(a)
9 . 8 2 . 6 1 h f 0 1 2 . 5 h 5 f 0 1 h f 0 2 b
由连续性方程，主管流量等于两支管流量之和，即：
Vs VsaVsb
(c)
又 hf01hfaala d aleau2 a 2
a
42 ua2 0.066 2
31.82aua2
4
Hf
l
d
u2 2g
求u
u、d、λ未知
试差法
设初值λ
求出d、u
修正λ 否
Redu/
计f(Re/d,)
比较λ计与初值λ是否接近 是
Vs
4
d 2u
解：
根据已知条件 l 7m ， 0 H f 4 .5 m 2 O ， H V s 3m 3 0 /h
u
Vs d
2
30 4
3600d2
0.0106 d2
4
d 0 .0m 7u 5 1 .8m 8 /s4
按管道产品的规格，可以选用3英寸管，尺寸为 φ88.5×4mm内径为80.5mm。此管可满足要求，且压头损 失不会超过4.5mH2O。
三、复杂管路的计算
1、分支管路 例：12℃的水在本题附图所示的管路系统中流动。已
知左侧支管的直径为φ70×2mm，直管长度及管件，阀门 的 当 量 长 度 之 和 为 42 m， 右侧 支管的直径为 φ76×2mm 直管长度及管件，阀门的当量长度之和为84 m。连接两支 管的三通及管路出口的局部阻力可以忽略不计。a、b两槽 的水面维持恒定，且两水面间的垂直距离为2.6m，若总流 量为55m3/h，试求流往两槽的水量。 取管壁的绝对粗糙度 为0.2mm，水的密度1000kg/m3，查附录得粘度1.263mPa.s
0.06262.1360025.9m3/h
4
V b5 5 2.9 52.1 9 m 3/h
次数 项目
1
2
3
假设的ua，m/s
Raedaua/
/d
2.5 133500 0.003
2
106800 0.003
2.1 112100 0.003
由图查得的λa值 0.0271
由式e算出的ub，m/s 1.65
u、d、λ均未知，用试差法，λ值的变化范围较小，以λ为
试差变量
假设λ=0.025
由H f
l
d
u2 2g
得4.50.02570(0.0d210)62 d 2g
Hale Waihona Puke 得：d=0.074m，u=1.933m/s
Re
du
0.071.401.9130 331000143035
0.2103 0.0027
d 0.074
g1 Z u 2 1 2 p 1 h f0 1 g2 Z u 2 2 2 p 2 h f,0 2 a
表明：单位质量流体在两支管流动终了时的总机械能与能 量损失之和相等，且等于分支点处的总机械能。
E 1 h f0 1 E 2 h f0 2 E 0
若以截面2-2’为基准水平面
p 1 p 2 ,u 1 u 2 0 ,Z 1 2 . 6 m ,Z 2 0
环工工原理流体流动管路计算文稿演示
环工工原理流体流动管路计算
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 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 或迭代
Re 无 法 求 法
λ无法确定
二、简单管路的计算
管路
简单管路 流体从入口到出口是在一条管路中流动 的，没有出现流体的分支或汇合的情况 串联管路：不同管径管道连接成的管路
复杂管路 存在流体的分流或合流的管路 分支管路、并联管路
1、串联管路的主要特点
a) 通过各管段的质量不变，对于不可压缩性流体
V S1V S2V S3V S常数
1）单位质量流体在两支管流动终了时的总机械能与能 量损失之和相等，且等于分支点处的总机械能。
E 1 h f0 1 E 2 h f0 2 E 0
2）主管流量等于两支管流量之和
Vs VsaVsb
2、并联管路
如本题附图所示的并联管路中，支管1是直径2”的普 通钢管，长度为30m，支管2是直径为3”的普通钢管，长 度为50m，总管路中水的流量为60m3/h，试求水在两支管 中的流量，各支管的长度均包括局部阻力的当量长度，且 取两支管的λ相等。
3600 4
u D 3 . 7 0 . 8 5 u a4
e
d、e两个方程式中，有四个未知数。必须要有λa～ua、λb
～ub的关系才能解出四个未知数，而湍流时λ～u的关系通常 又以曲线表示，故要借助试差法求解。 最后试差结果为：
u a 2 .1 m /s,u b 1 .9m 9 /s
Va
4
d2ua
hf02 hfbblb d blebu 2 b 2
b
84 ub2 0.072 2
583.3bub2
代入(b)式
2.5 5 3.1 2a 8 u a 25.8 3b 3 u b 2
ua
58.33bub 22.5 31.28a
d
由c式得： Vs 4da2ua4db2ub
550.0626 ua0.0722 ub
Rbedbub/ 96120
/d
0.0028
0.0275 2.07 120600 0.0028
0.0273 1.99 115900
0.0028
由图查得的λb值
0.0274 0.027 0.0271
由式d算出的ua，m/s 1.45
2.19
2.07
结论
假设值偏高 假设值偏低 假设值可以接受
小结： 分支管路的特点：
解：设a、b两槽的水 1
面分别为截面1-1′与22′,分叉处的截面为00′,分别在0-0′与1-1′间
1 a
2.6m
2
2
、0-0′与2-2′间列柏努 利方程式
b o
g0Z u 2 0 2p0g1Z u 2 1 2p1 hf,0 1
g0Z u 2 0 2p0g2Z u 2 2 2p2 hf,02
b）整个管路的阻力损失等于各管段直管阻力损失之和
hf hf1hf2
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。
分析： d 4V s u
求d
u
Vs d2
4.50.02770(0.0d210)62 d 2g
解得： d 0 .0m 7u 5 1 .8m 8 /s4
R e0.071 .05 1 .818 0 34 1001041300
0.2103 0.0027
d 0.075
查图得： 0.027与初设值相同。计算结果为：
代入式(a)
9 . 8 2 . 6 1 h f 0 1 2 . 5 h 5 f 0 1 h f 0 2 b
由连续性方程，主管流量等于两支管流量之和，即：
Vs VsaVsb
(c)
又 hf01hfaala d aleau2 a 2
a
42 ua2 0.066 2
31.82aua2
4
Hf
l
d
u2 2g
求u
u、d、λ未知
试差法
设初值λ
求出d、u
修正λ 否
Redu/
计f(Re/d,)
比较λ计与初值λ是否接近 是
Vs
4
d 2u
解：
根据已知条件 l 7m ， 0 H f 4 .5 m 2 O ， H V s 3m 3 0 /h
u
Vs d
2
30 4
3600d2
0.0106 d2
4
d 0 .0m 7u 5 1 .8m 8 /s4
按管道产品的规格，可以选用3英寸管，尺寸为 φ88.5×4mm内径为80.5mm。此管可满足要求，且压头损 失不会超过4.5mH2O。
三、复杂管路的计算
1、分支管路 例：12℃的水在本题附图所示的管路系统中流动。已
知左侧支管的直径为φ70×2mm，直管长度及管件，阀门 的 当 量 长 度 之 和 为 42 m， 右侧 支管的直径为 φ76×2mm 直管长度及管件，阀门的当量长度之和为84 m。连接两支 管的三通及管路出口的局部阻力可以忽略不计。a、b两槽 的水面维持恒定，且两水面间的垂直距离为2.6m，若总流 量为55m3/h，试求流往两槽的水量。 取管壁的绝对粗糙度 为0.2mm，水的密度1000kg/m3，查附录得粘度1.263mPa.s
0.06262.1360025.9m3/h
4
V b5 5 2.9 52.1 9 m 3/h
次数 项目
1
2
3
假设的ua，m/s
Raedaua/
/d
2.5 133500 0.003
2
106800 0.003
2.1 112100 0.003
由图查得的λa值 0.0271
由式e算出的ub，m/s 1.65
u、d、λ均未知，用试差法，λ值的变化范围较小，以λ为
试差变量
假设λ=0.025
由H f
l
d
u2 2g
得4.50.02570(0.0d210)62 d 2g
Hale Waihona Puke 得：d=0.074m，u=1.933m/s
Re
du
0.071.401.9130 331000143035
0.2103 0.0027
d 0.074
g1 Z u 2 1 2 p 1 h f0 1 g2 Z u 2 2 2 p 2 h f,0 2 a
表明：单位质量流体在两支管流动终了时的总机械能与能 量损失之和相等，且等于分支点处的总机械能。
E 1 h f0 1 E 2 h f0 2 E 0
若以截面2-2’为基准水平面
p 1 p 2 ,u 1 u 2 0 ,Z 1 2 . 6 m ,Z 2 0
环工工原理流体流动管路计算文稿演示
环工工原理流体流动管路计算
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 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 或迭代
Re 无 法 求 法
λ无法确定
二、简单管路的计算
管路
简单管路 流体从入口到出口是在一条管路中流动 的，没有出现流体的分支或汇合的情况 串联管路：不同管径管道连接成的管路
复杂管路 存在流体的分流或合流的管路 分支管路、并联管路
1、串联管路的主要特点
a) 通过各管段的质量不变，对于不可压缩性流体
V S1V S2V S3V S常数
1）单位质量流体在两支管流动终了时的总机械能与能 量损失之和相等，且等于分支点处的总机械能。
E 1 h f0 1 E 2 h f0 2 E 0
2）主管流量等于两支管流量之和
Vs VsaVsb
2、并联管路
如本题附图所示的并联管路中，支管1是直径2”的普 通钢管，长度为30m，支管2是直径为3”的普通钢管，长 度为50m，总管路中水的流量为60m3/h，试求水在两支管 中的流量，各支管的长度均包括局部阻力的当量长度，且 取两支管的λ相等。
3600 4
u D 3 . 7 0 . 8 5 u a4
e
d、e两个方程式中，有四个未知数。必须要有λa～ua、λb
～ub的关系才能解出四个未知数，而湍流时λ～u的关系通常 又以曲线表示，故要借助试差法求解。 最后试差结果为：
u a 2 .1 m /s,u b 1 .9m 9 /s
Va
4
d2ua
hf02 hfbblb d blebu 2 b 2
b
84 ub2 0.072 2
583.3bub2
代入(b)式
2.5 5 3.1 2a 8 u a 25.8 3b 3 u b 2
ua
58.33bub 22.5 31.28a
d
由c式得： Vs 4da2ua4db2ub
550.0626 ua0.0722 ub
Rbedbub/ 96120
/d
0.0028
0.0275 2.07 120600 0.0028
0.0273 1.99 115900
0.0028
由图查得的λb值
0.0274 0.027 0.0271
由式d算出的ua，m/s 1.45
2.19
2.07
结论
假设值偏高 假设值偏低 假设值可以接受
小结： 分支管路的特点：
解：设a、b两槽的水 1
面分别为截面1-1′与22′,分叉处的截面为00′,分别在0-0′与1-1′间
1 a
2.6m
2
2
、0-0′与2-2′间列柏努 利方程式
b o
g0Z u 2 0 2p0g1Z u 2 1 2p1 hf,0 1
g0Z u 2 0 2p0g2Z u 2 2 2p2 hf,02
b）整个管路的阻力损失等于各管段直管阻力损失之和
hf hf1hf2
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。
分析： d 4V s u
求d
u
Vs d2