化工原理第六节管路计算和流量测定(精)

C
O
O
C
B
B
分支管路 （动画2）
汇合管路
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特点： （1）主管中的流量为各支路流量之和；
mS mS1 mS 2
不可压缩流体
VS VS1 VS 2
（ 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。
pA pB 1 2 1 2 z A g u A W fOA z B g u B W fOB 2 2
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第六节 管路计算

简单管路 复杂管路
管路计算
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简单管路
特点：
Vs1,d1
Vs2,d2 Vs ,d 3 3
（ 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。
mS1 mS 2 mS 3
不可压缩流体
来自百度文库
D
1
d0
2
（动画4）
R
V uo A0 Co A0
孔板流量计
2( 0 ) gR

C0——流量系数（孔流系数）A0——孔面积。
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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%，
VS1 VS 2 VS 3
(2) 整个管路的总能量损失等于各段能量损失之和 。
Wf Wf 1 Wf 2 Wf 3
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复杂管路
1、并联管路 （动画1）
VS1
VS A
VS2
特点：
VS3
B
（1）主管中的流量为并联的各支路流量之和；
mS mS1 mS 2 mS 3
测umax平均速度流量
105 106 107
Remax= =umaxd/ Re max u maxd/
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3、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d0<d/50 。
管路计算
基本方程： 连续性方程
Vs1 Vs 2
p1
2 u12 p2 u2 z1 g We z2 g W f 机械能衡算方程 2 2 2 l u2 l l u e W f ( ) 阻力计算式 ) d 2 ( d 2
其中
d u , d
修正λ
计 f (Re, / d )
否 比较λ计与初值λ是否接近 是
Vs

4
d 2u
解：
u

Vs d2
7.64 2 d
4 u、d、λ均未知， 用试差法， 以λ为试差变量
假设λ=0.025
由机械能衡算式 λ λ1
1/ 5
d (1250 1.30d )
校核：
d=2.02m
查图或计算
5 5 d3 d15 d2 VS 1 : VS 2 : VS 3 : : 1 (l le )1 2 (l le ) 2 3 (l le ) 3
支管越长、管径越小、阻力系数越大——流量越小； 反之 ——流量越大。
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2、分支管路与汇合管路
A A
（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 P59 例1-24
分析：
确定经济管径
求d
4Vs d u
求u
机械能衡算式 或范宁公式
(Re, )
d

Re未知，需试差法求解
设初值λ 求出d、u
Re du /
常用的d0/d1=0.5情形下，永久损失也有75%。
三.文丘里（Venturi）流量计 （动画6）
l
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。
u A
R
二. 孔板式流量计
p1 p2
1.结构： 管路中嵌入一环形金属板， 环中心处在管道中心线上 2.原理： 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。 （动画5）
pA 1 .2 u 2 p
pB p
外管B处



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p
1 .2 p 1 .2 ( u ) u 2 2 pA pB p
u
.
点速度： 即 讨论：
u
.
2p

2 Rg( 0 )

（ 1 ）皮托管测量流体的点速度，可测速度分布
曲线；
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（2）流量的求取：
由速度分布曲线积分
VS udA

测管中心最大流速，由 u umax ~ Remax 求平均流
速，再计算流量。
注意：Pitot管是测量点速（线速度）
Re=ud/
0.9 0.8 u u
uu max 0.7 max
0.6 0.5 102 103 104
并联管路的流量分配
(l le )i ui2 W fi i di 2
(l le ) i 1 4Vsi W fi i 2 di 2 d i
2
4Vsi 而 ui d 2 i
2 8 V i si (l le ) i 2 5 di
d =0.00099
Re du / 3.78 106
新λ1=0.0205
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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
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一、皮托测速管（皮托管） （动画3）
1、结构 2、测量原理及流速计算 内管A处
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不可压缩流体
VS VS1 VS 2 VS 3
（2）并联管路中各支路的能量损失均相等。
W f 1 W f 2 W f 3 W fAB
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。
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