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1、1 1管路计算是管路计算是第六节第六节第六节第六节 管路计算管路计算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：的具体应用。的具体应用。2 2一、管路的分类及特点一、管路的分类及特点一、管路的分类及特点一、管路的分类及特点特点：特点：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。1 1 1 1、简单管路：由等径或异径管段、简单管路：由等径或异径管段、简单管路：由等径或异径管段、简单管路：由等径或异径管段串联串联串联串联而成的而成的而成的而成的无分支无分支无分支无分支管路系统。管路系统。管路系统。管路系统。3 3 后两种情
2、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，无法判断流体的流型，故不能确定，无法判断流体的流型，故不能确定摩擦系数摩擦系数。在工程计算中常采用试差法或其它方法来求解。在工程计算中常采用试差法或其它方法来求解。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失和输送功率。，求管路系统的能量损失和输送功率。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，求流量，求流量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
3、能量损失hhf f，求管径，求管径d d。2 2、简单管路计算、简单管路计算、简单管路计算、简单管路计算4 4例例例例 已知某水平输水管路的管子规格为已知某水平输水管路的管子规格为已知某水平输水管路的管子规格为已知某水平输水管路的管子规格为管长为管长为管长为管长为 ，管子相对粗糙度，管子相对粗糙度，管子相对粗糙度，管子相对粗糙度 ，若该管路能量损失若该管路能量损失若该管路能量损失若该管路能量损失 , , , ,求水的流量为若求水的流量为若求水的流量为若求水的流量为若干？水的密度为干？水的密度为干？水的密度为干？水的密度为 ，粘度为，粘度为，粘度为，粘度为1 1 1 1厘泊。厘泊。厘泊。厘泊。
4、解：解：5 5验算验算查得查得重设重设再验算再验算6 6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 3、复杂管路的特点、复杂管路的特点、复杂管路的特点、复杂管路的特点7 7 qV=qV1+qV2VAB12证明证明hfAB= hf1 =hf2 （各支管单位质量流体阻力损失相等）（各支管单位质量流体阻力损失相等）1 1、 并联管路并联管路并联管路并联管路8 8注意：并联管路阻力损失不具有加和性，绝不能将并联的各管段的阻力全部加在一起作为并注意：并联管路阻力损失不具有加和性，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量损失。联管路
5、的能量损失。各支管的流量比为：各支管的流量比为：9 9H1= 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)0-10-2P1P2012VV1V2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 2、分支管路、分支管路、分支管路、分支管路10101122h7m例题：用泵把例题：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10m10m。泵吸入管用。泵吸入管用 89894mm4mm的无缝钢管，直管长为的无缝钢管
6、，直管长为15m15m，管上装有一个底阀、一个标准弯头；，管上装有一个底阀、一个标准弯头；泵排出管用泵排出管用 57573.5mm3.5mm的无缝钢管，直管长度为的无缝钢管，直管长度为50m50m，管路上装有，管路上装有一个全开的闸阀、一个全开的闸阀、一个全开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。试求泵的功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。试求泵的功率，设泵的效率为率，设泵的效率为70%70%。1111式中，式中，z z1 1=0, z=0, z2 2=10m, p=10m, p1 1=p=p2 2, u, u1
7、1 0, u0, u2 2 0 0 W W=9.81=9.8110+10+hhf f解：解： 依题意，绘出流程示意图。选取贮槽液面作为截面依题意，绘出流程示意图。选取贮槽液面作为截面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，如图所示，作为基准面，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1212进口段：进口段：d=89-24=81mm, l=15m查图，查图， 得得 =0.0291313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=2.73m=2.73m进口阻力系数：进口阻力
8、系数： =0.5=0.51414出口段：出口段：d=57-23.5=50mm, l=50m查图，查图， 得得 =0.03131515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=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=1.0总阻力：总阻力：1616有效功率：有效功率：轴功率：轴功率：苯的质量流量：苯的质量流量：泵提供的有用功为：泵提供的有用功为：1717管路计算要点管路计算要点计算依据：计算依据：计算依据：计算依据
9、： 连续性方程、机械能衡算方程和范宁公式。连续性方程、机械能衡算方程和范宁公式。连续性方程、机械能衡算方程和范宁公式。连续性方程、机械能衡算方程和范宁公式。管路计算问题分为管路计算问题分为管路计算问题分为管路计算问题分为设计型计算设计型计算设计型计算设计型计算和和和和操作型计算操作型计算操作型计算操作型计算。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试差或迭代试差或迭代试差或迭代方法求解。方法求解。方法求解。方法求解。1
10、818管路计算要点管路计算要点简单管路阻力损失具有相加性。简单管路阻力损失具有相加性。简单管路阻力损失具有相加性。简单管路阻力损失具有相加性。并联管路各支路每并联管路各支路每并联管路各支路每并联管路各支路每kgkgkgkg流体的阻力损失相等。流体的阻力损失相等。流体的阻力损失相等。流体的阻力损失相等。分支管路中每分支管路中每分支管路中每分支管路中每kgkgkgkg流体流动终了时的总机械能和沿程能量损失之和相等，并且在数值上等流体流动终了时的总机械能和沿程能量损失之和相等，并且在数值上等流体流动终了时的总机械能和沿程能量损失之和相等，并且在数值上等流体流动终了时的总机械能和沿程能量损失之和相等，
11、并且在数值上等于在分叉点每于在分叉点每于在分叉点每于在分叉点每kgkgkgkg流体具有的总机械能。流体具有的总机械能。流体具有的总机械能。流体具有的总机械能。19192020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的垂直距离为，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20m20m，在某送液量下，在某送液量下，泵对水作的功为泵对水作的功为317.7J/kg317.7J/kg，管内摩擦系数为，管内摩擦系数为0.0180.
12、018，吸入和压出管路总长为，吸入和压出管路总长为110m110m（包括管件及入口的（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，水的密度为，水的密度为1000kg/m1000kg/m3 3。求输水量为。求输水量为多少多少m3/hm3/h。2121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型管测得该处静压力为型管测得该处静压力为186mmH186mmH2 2O O，测压孔以，测压孔以后的管路包括后的管路包括80m80m直管及直管及4 4个个9090弯头。管出口
13、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。输气管。输气管为铁管，内径为铁管，内径500mm500mm。所输送的空气温度为。所输送的空气温度为25 25 ，试估计其体积流量。，试估计其体积流量。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算本题已知风机压头求气体流速，在流速未知时无法先计算ReRe以求以求、hhf f，故采用试差，故采用试差法。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）
14、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时空气的时空气的密度为：密度为：222225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(a)2323管路：管路： d=0.5m l=80m le=435 0.5=70m(90le/d=35) 将已知值代入式（将已知值代入式（a）：）：2424化简得：化简得：设设=0.02，代入上式，解出，代入上式，解出u1=13.4m/s。查图得：查图得：=0.0205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已够正确，据此计算体积流量为已够正确，据此计算体积流量为
