【正文】 2.阻力系數(shù)法將流體流過(guò)局部位置所產(chǎn)生的局部阻力表示為流體 動(dòng)能 u2/2的某個(gè)倍數(shù) ζ（局部阻力系數(shù)）。 ζ值由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，可從手冊(cè)中查得。(J/kg) [例 19] 將 5℃ 的鮮牛奶以 5000kg/h的流量從貯奶罐輸送至殺菌器進(jìn)行殺菌。這條管路系統(tǒng)所用的管子外徑為 38mm、內(nèi)徑 35mm的無(wú)縫鋼管，管子長(zhǎng)度 12m，中間有一只搖板式單向閥， 3只 90176。 彎頭，試計(jì)算管路進(jìn)口至出口的摩擦阻力。已知鮮奶 5℃ 時(shí)的粘度為3mPas ，密度為 1040kg/m3。 [解 ](1)算流速：(2)算 Re：(5)求摩擦損失：(4)局部阻力系數(shù) ζ：1只搖板式單向閥 3只 90176。彎頭 3管子入口 管子出口 ∑ζ=(3)查摩擦系數(shù) λ ：由表 12查得管子 ε ＝ ；ε/d=15； λ=管路計(jì)算(1) 管路計(jì)算的基本方法 綜合應(yīng)用 連續(xù)性方程 ， 柏努利方程式 和 阻力損失計(jì)算式 。(2) 管路的情況1.簡(jiǎn)單管路hf總 ＝ ∑h f,i ws,1=ws,2=ws,3 當(dāng) ρ ＝ const 則 Vs,1=Vs,2=Vs,32.復(fù)雜管路1) 并聯(lián)管路Σh f,1=Σh f,2=Σh f,3 ws,總 ＝ Σw s,i 當(dāng) ρ ＝ const 則 Vs,總 ＝ ΣV s,i 各支管的流量 :C AB2) 分支管路EA+Σh f,A= EB+Σh f,BVs ＝ VsA + VsB(3)管路計(jì)算的類型1)已知 流量 Vs、 管道尺寸 L、 d,管件 ，計(jì)算管路系統(tǒng)的 能量損失 ，以及所需輸送設(shè)備的 功率等； (直接計(jì)算）2)給定 流量 、 管長(zhǎng) 、所需 管件 和允許的 能量損失 ，計(jì)算管路 直徑 ； (用試差法計(jì)算）3)已知 管道尺寸 、 管件 和允許的 能量損失 ，求管道中流體的 流速 和 流量 。 (用試差法計(jì)算）(4)管徑的選擇 食品工業(yè)和化工生產(chǎn)經(jīng)常需要安裝許多管路，其費(fèi)用占整個(gè) 設(shè)備費(fèi) 和 生產(chǎn)費(fèi) 的很大比例，如何選用管子是一個(gè)重要的問(wèn)題。選擇管子，除按工藝要求并從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)考慮管路布置和管子的材質(zhì)以外，主要是如何選用合適的 管徑 ，后者仍然是經(jīng)濟(jì)衡算問(wèn)題。 生產(chǎn)費(fèi)用主要是每年消耗在克服管路阻力的能量費(fèi)用。在一定流量下，不同管徑必然得出不同的流速，不同的雷諾數(shù)，從而得出不同的能量損失 ∑h f。 用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和綜合經(jīng)濟(jì)效果及其他因素得到的管內(nèi)流動(dòng)的 常用流速范圍 作為選用管徑的根據(jù)，可以使問(wèn)題簡(jiǎn)化。 [例 110] 15℃ 、 20％砂糖液用泵將其長(zhǎng)距離輸送至位于高 5m的某處，估計(jì)管路長(zhǎng)度為 150m，要求輸送量為60t/h，試求所需泵的能量。[解 ] 考慮到管路甚長(zhǎng)，動(dòng)能及局部損失可忽略不計(jì)；又因常壓下輸送； p1＝ p2，故計(jì)算式可簡(jiǎn)化為： 上式中已知 L＝ 150m，而 d、 u、 λ 待定，且互相依賴。故問(wèn)題歸結(jié)為選擇管徑和管子。 由 表 11查得： 15℃ 、 20%砂糖液的密度為 l080kg/m3，由 圖 l2查得其粘度為 s ，與水相仿。查閱常用流速范圍表，在工業(yè)供水 ～ ＝ 2m/s。按所給的流量計(jì)算管徑：從管子規(guī)格表選無(wú)縫鋼管 Φ108mm4mm ，再計(jì)算：計(jì)算 Re：查摩擦系數(shù) λ ：由表 12查得管子 ε ＝ ；ε/d=； λ= 計(jì)算需要泵提供的能量：泵的有效功率為：例題（ 試差法）[例 ]從水塔引水至車(chē)間，管路為 Φ1144mm 的無(wú)縫鋼管，管路的計(jì)算長(zhǎng)度 150m(包括直管長(zhǎng)度及局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度 )。水塔內(nèi)液面維持恒定，并高于排水管口 12m，水塔液面及管子出口均通大氣。試求水溫為 20℃ 時(shí)此管路的輸水量。解：取水塔液面為 11截面 （大截面 ) ，排水管出口為 22截面： u1 u2 ， u12/2≈0 ； 以水管出口中心平面為基準(zhǔn)面。已知： zl＝ 12m， z2＝ 0， p1＝ p2＝ 0(表壓 )， u2＝ u，L+∑Le=150m， d=114－ 24=， ∑hf=λ(L+∑Le)u2/2d在兩截面間列出柏努利方程：(兩個(gè)未知數(shù))應(yīng)用 試差法 先求 u： (湍流時(shí)，一般 λ=～ )試設(shè)： λ=計(jì)算 Re： 20℃ 水 ρ=998kg/m3， μ=查 λ ： 查得管子 ε ＝ ； ε/d= λ= ， 與試設(shè)值不相符合 ；重設(shè)： λ=， 代入前式 再計(jì)算： u=m/s； Re=105按 u= m/s，計(jì)算輸水量：再查表得： λ= ， 與重設(shè)值很接近，可不再重算 ；3%流量測(cè)量 流量 是流體流動(dòng)和輸送的重要參數(shù)，無(wú)論是工業(yè)生產(chǎn)中，為了檢查生產(chǎn)操作條件，調(diào)節(jié)、控制生產(chǎn)過(guò)程，還是科學(xué)實(shí)驗(yàn)都需要對(duì)流量的精確測(cè)量。流量一般可以采用 流量計(jì) 直接測(cè)量，也可以采用 流速計(jì) 測(cè)量流速再乘以流動(dòng)截面積而得。1. 測(cè)速管 (畢托管 )由兩根彎成直角同心套管構(gòu)成， 其內(nèi)管和外管分別與 U形管壓差計(jì)的兩個(gè)管口相連。畢托管 管口 B平面與流動(dòng)方向平行，測(cè)得流體的 靜壓能 ： p/ρ。 管口 A平面與流動(dòng)方向垂直，隨著流體向管口流動(dòng)，其動(dòng)能逐漸轉(zhuǎn)化為靜壓能，速度漸減，到達(dá)管口時(shí)為零。因此， 管口 A處的壓力能為 原有的靜壓能和轉(zhuǎn)化的動(dòng)能之和， 稱為 沖壓能。 即： p/ρ+u2/2設(shè)：流體密度 ρ，壓差計(jì)指示液密度 ρ 0壓差計(jì)讀數(shù) R，則：被測(cè)流體為氣體時(shí)： ρ 0ρU形管壓差計(jì)反映的是 測(cè)量點(diǎn) （A點(diǎn)和 B點(diǎn)）的 沖壓能與靜壓能之差 ，即：流體 動(dòng)能 的大小。畢托管 只能測(cè)出管道截面上 某一點(diǎn)流體的速度 。為了求取管內(nèi) 平均流速 ，可將畢托管放在管截面中心，測(cè)得 中心最大流速u(mài)max；計(jì)算 :Remax=dumaxρ/μ；然后按圖求出 u/umax；最后算得平均流速 u。2.孔板流量計(jì)在管道安裝孔板，由于 流動(dòng)截面積 減小，流速增大，動(dòng)能變大，靜壓能減小，就使 部分靜壓能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能 ?？s脈 ： 孔板后流動(dòng)截面最小處截面減小 → 流速增大 → 靜壓能（靜壓強(qiáng)）減小 → 產(chǎn)生壓強(qiáng)差；流量越大，壓強(qiáng)差越大， 可用測(cè)量壓強(qiáng)差的變化來(lái)度量流體的流量11截面 ：孔板前流動(dòng)截面 未收縮處00截面 ：孔板處22截面 ：孔板后縮脈處1)忽略摩擦損失2)以 00截面參數(shù)代替 22截面3)測(cè)壓孔位置偏差用校正系數(shù) C消除以下因素的影響 ：C0：流量系數(shù)（與 Re，孔管面積比 A0/A1有關(guān) )(m3/s)(m/s)孔板流量計(jì) ：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，摩擦損失較大。噴嘴 和 文丘里管 的原理及流量公式與孔板流量計(jì)相同。3.轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)由截面自下而上逐漸擴(kuò)大的 玻璃管 制成，管內(nèi)有一金屬或其他材料制的 浮子 ，浮子頂部邊緣刻有斜槽。流體自下而上流過(guò)時(shí)，浮子將浮起并隨著旋轉(zhuǎn)，故稱轉(zhuǎn)子。一定流量的流體流過(guò)由錐形玻璃管壁與轉(zhuǎn)子間的 環(huán)形間隙 時(shí)，因 摩擦阻力 造成轉(zhuǎn)子下部和上部的 壓力差 。當(dāng)此壓力與轉(zhuǎn)子重力和浮力成平衡時(shí)，轉(zhuǎn)子停留在一定的高度上，即可從玻管上得到讀數(shù)。當(dāng)流量發(fā)生變化時(shí)，流量計(jì)將自動(dòng)通過(guò)轉(zhuǎn)子的升降來(lái)改變環(huán)形流道截面積，而改變流動(dòng)阻力，以保持壓力不變，從而達(dá)到新的平衡。AR：轉(zhuǎn)子最大截面積VR：轉(zhuǎn)子體積ρR：轉(zhuǎn)子材料密度ρ：被測(cè)流體密度轉(zhuǎn)子平衡時(shí) ：上下壓力差 =重力－浮力P2=ARp2P1=ARp1重力浮力(p1－ p2)AR=VRρ Rg－ VRρ g=VRg(ρ R－ ρ)等式右邊各項(xiàng)為定值，壓強(qiáng)差為常數(shù)與流量無(wú)關(guān)流量 ←→ 轉(zhuǎn)子位置高低仿照孔板流量計(jì)的流量公式，轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量：(m3/s)CR：轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量系數(shù)，與 Re和轉(zhuǎn)子形狀有關(guān)，其值由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。 Aa：轉(zhuǎn)子與玻管的環(huán)隙面積（變數(shù)）標(biāo)定條件： 20℃ ， 20℃ 的水。轉(zhuǎn)子流量計(jì)的刻度與環(huán)隙面積、 轉(zhuǎn)子的形狀、大小、材料、流體密度及 Re有關(guān)轉(zhuǎn)子流量計(jì)常用于測(cè)量非渾濁液體、氣體等，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、測(cè)量范圍廣、能量損失小和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。例 25用 ￠ 159mm 的鋼管，輸送20℃ 的苯，在管路上裝有一個(gè)孔徑為 78mm的孔板流量計(jì)，用來(lái)測(cè)流量?？装迩昂筮B接的 U型管液柱壓強(qiáng)計(jì)的指示液為水銀。當(dāng)壓強(qiáng)計(jì)的讀數(shù) R為 80mm時(shí)，試求導(dǎo)管中苯的流量。 解：苯在 20℃ 時(shí)，密度 ρ＝ 879kg/m3，粘度 μ＝ 103Ns／ m2，水銀的密度 ρHg＝ 13600kg/m3，已知讀數(shù) R＝ ，鋼管內(nèi)徑 d＝ 159－ 4.52 ＝ ，A0/A1=d02/d12=(78/150)2=假設(shè) Re＞界限值： 810 4 ，查得流量系數(shù)： C0=Re1=d1u1ρ/μ=？ 用 試差法 ：管內(nèi)流體流速：通過(guò)孔板的流速：與假設(shè)相符， C0= ， u0為所求。謝謝觀看 /歡迎下載BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH