食品工程原理第一章 第五节、第六节.ppt

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1、管路计算是管路计算是连续性方程：连续性方程：V=Au柏努利方程柏努利方程:摩擦阻力计算式：摩擦阻力计算式：的具体应用。的具体应用。第五节 管路计算A A已知流量、管道长度、管径、管件和阀门的设置，计算管路系统的阻力损失；已知流量、管道长度、管径、管件和阀门的设置，计算管路系统的阻力损失；B B已知流量、管道长度、管件、阀门和允许的能量损失，计算管路系统的管径；已知流量、管道长度、管件、阀门和允许的能量损失，计算管路系统的管径；C C已知管道长度、管径、管件和阀门的设置及允许的能量损失，计算管路系统的流量或流已知管道长度、管径、管件和阀门的设置及允许的能量损失，计算管路系统的流量或流速速。后两种

2、情况存在着共同的问题，即流速后两种情况存在着共同的问题，即流速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，则无法判断流体的流型，故不能确定摩擦系数则无法判断流体的流型，故不能确定摩擦系数。在工程计算中常采用试差法或在工程计算中常采用试差法或其它方法来求解。其它方法来求解。1122h7m例题：用泵把例题：用泵把2020的物料从地下贮罐送到高位槽，流量为的物料从地下贮罐送到高位槽，流量为300 300 l l/minmin。高位高位槽液面比贮罐液面高槽液面比贮罐液面高1010m m。泵吸入管用泵吸入管用 89894 4mmmm的无缝钢管，直管长为的无缝钢管，直管长为1515m m

3、，管上装有一个底阀管上装有一个底阀(可初略地按旋启式止回阀全开时计算可初略地按旋启式止回阀全开时计算)、一个标准弯头；、一个标准弯头；泵排出管用泵排出管用 57573.53.5mmmm的无缝钢管，直管长度为的无缝钢管，直管长度为5050m m，管路上装有一个全开管路上装有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，设泵的效率为恒定。试求泵的功率，设泵的效率为70%70%。一、简单管路计 简单管路：一条管路组成的输送系统，没有分支与汇合，但可简单管路：一条管路组成的输送系统，没有分

4、支与汇合，但可以变换管径。以变换管径。1、已知管径已知管径d、管长、管长l、流量、流量V，求管路系统的能量损失，求管路系统的能量损失式中，式中，z z1 1=0,z=0,z2 2=10m,p=10m,p1 1=p=p2 2,u,u1 1 0,u0,u2 2 0 0 W W=9.81=9.8110+10+h hf 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，高位槽液面为截面槽液面为截面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，在两截面间在两截面间列柏努利方程，则有列柏努利方程，则有进口段：进口段：d=89-

5、24=81mm,l=15m查图，查图，得得=0.029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：进口阻力系数：=0.5=0.5出口段：出口段：d=57-23.5=50mm,l=50m查图，查图，得得=0.0313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

6、：有效功率：有效功率：轴功率：轴功率：物料的质量流量：物料的质量流量：泵提供的有用功为：泵提供的有用功为：2 2、已知管径已知管径d、管长、管长l、管路系统的能量损失、管路系统的能量损失hf以及管件和阀门的设置，求流量以及管件和阀门的设置，求流量例例 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186186mmHmmH2 2O O，测压孔以后的管路包括测压孔以后的管路包括8080m m直管及直管及4 4个个9090 弯头。管出口与设备弯头。管出口与设备相通，设备内的表压为相通，设备内的表压为120120mmHmmH2

7、 2O O。输气管为铁管，内径输气管为铁管，内径500500mmmm。所输送的所输送的空气温度为空气温度为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本题已知风机压头求气体流速，在流速未知时无法先计算算ReRe以求以求、h hf f，故采用试差法。故采用试差法。空气的平均压力空气的平均压力=（186+120186+120）/2=154/2=154mmHmmH2 2O O1atm1atm（10330mmH10330mmH2 2O O）及及00时空气的密度为时空气的密度为1.2931.293kg/mkg/m3 3，故故154154mmH

8、mmH2 2O O（表压）及表压）及2525时空气的密度为：时空气的密度为：25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)管路

9、：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）：）：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已已够正确，据此计算体积流量为够正确，据此计算体积流量为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二、复杂管路 V=V1+V2VAB12证明证明hfAB=hf1=hf2 （各支管总阻力相等）各支管总

10、阻力相等）1 并联 注意：注意：在计算并联管路的能量损失时，只需计算在计算并联管路的能量损失时，只需计算一根支管的能量损失即可，绝不能将并联的各管段的一根支管的能量损失即可，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。阻力全部加在一起作为并联管路的能量损失。各支管的流量比为：各支管的流量比为：H1=H2 (各支管终点总能量相等各支管终点总能量相等)0-10-2P1P2012VV1V2对多个分支，则有对多个分支，则有 V=V1+V2证明：证明：比较上两式，得比较上两式，得2 分支1 1、测速管（毕托管）、测速管（毕托管）2 2、孔板流量计、孔板流量计3 3、转子流量计、转子流量

11、计第六节 流量的测定Ru1,p1U2=0p2u3外测压孔外测压孔管口管口1 测速管 内管所测的是静压能内管所测的是静压能p p1 1/和动能和动能u u1 12 2/2/2之和，合称之和，合称为冲压能，即为冲压能，即 外管壁上的测压小孔与流体流动方向平行，故外管测的时外管壁上的测压小孔与流体流动方向平行，故外管测的时是流体静压能是流体静压能p p1 1/。则有则有 压差计读数反映冲压能与静压能之差，即压差计读数反映冲压能与静压能之差，即 若该若该U U型管压差计的读数为型管压差计的读数为R R，指示液的密度为，流体的指示液的密度为，流体的密度为，则根据静力学基本方程，可得密度为，则根据静力学基

12、本方程，可得当被测的流体为气体时，上式可化简为当被测的流体为气体时，上式可化简为注：测速管测得的是流体的点速度。注：测速管测得的是流体的点速度。21RA1A0A2缩脉缩脉：流体截面流体截面 的最小处。的最小处。2 孔板流量计流量方程式流量方程式对图示的水平管道，在对图示的水平管道，在1 1、2 2截面间列柏努利方程式，即截面间列柏努利方程式，即根据连续性方程，有根据连续性方程，有联立上两式，则有联立上两式，则有则质量流量为则质量流量为组成组成：锥形玻璃管和转子锥形玻璃管和转子原理原理：转子上下的压差与转子的净转子上下的压差与转子的净重力（重力与浮力之差）相等。重力（重力与浮力之差）相等。注：流体的流动方向。注：流体的流动方向。3 转子流量计思考题思考题l1、测速管的原理；l2、孔板流量计和转子流量计的原理及异同。