1.4 阻力、能量平衡
一、阻力
液体在管路系统中流动时.必然有阻力,这是众所周知的,正象我们人流通过走廊时也需要花力气、也有阻力一样D且流速愈快,m力愈大;流速愈慢,阻力愈小;流动停lh时,阻力为零。PR力不仅在直管中有,在液流流经弯头及钤路附件时也存,因此附力有K管阻力和局部阻力之分。直管阻力也叫沿程阻力,以hN直表示,它是由于液体的粘度和液体的质点之间1液体和管壁之间发生摩撺而消耗的能馈,它跟管路的长短、管壁粗细、管材、以及液体的流动状态有关。
局部阻力hg足液体通过的截面或流动方向突然发生变化时所引起的旋涡、挤压、撞击等能量损失,它与管件的多少、型式等有关。从大量实验和农关理论推导,阻力损失h损的计算公式为
图1一7中的横坐标Re是反映液体流动彤态的雷诺准数,其值为
式中Y—重度,公斤/米%
p—粘度厘米。
曲线a为光滑的玻璃管、锎管、铅管等;曲线b为铸铁
管、钢管等粗糙管。
公式U—11)中的局部阻力计算公式为
2米液柱 <1—14)式中〔为局部阻力系可以按管路进出口和管件型式在表1—2中査得,其余符号同前.
表1—2 S部阻力系轚表 | |
I 管件名称 I 1 | 冏部阻力系数色 |
锿形蜊叭进n | 0*1 〜0.2 |
咎逋进口 ; | 0,5 |
迫角进口 | 1,0〜1.3 |
带滤网底闷 | 5H0〜7.0 |
弯头t W \ | 〇H2〜叭i |
90, | 0,3〜0* 6 |
1BO* | 0*6 〜M |
活管接 | 0*4 |
水表 | |
三通: | |
交径收缩管 | 0,1 |
变径扩大管 | 0,Z5 |
闸阀t 全开 | 0*1 |
开I/2 | 3.0 |
球阀:全开 | 5*0™6*4 |
开V2 | 9.5 |
止逆闵 | U7 |
旋塞:全开 | 0.2 |
开606 | 2.0 |
开3(T | 5,0 |
出 n | K0 |
〔例1—7)3某装置系统C见图1—3)用离心泵把温 度为20t:的苯(丫= 879公斤/米^1 = 0*737厘泊〉从地下 贮罐输送到高位槽,流量为300升/秒。泵吸入管用9 x 4 的钢管,直管长15米,锥形吸入口,中间有一只90°弯头&泵.
二、能量平衡
管路系统中安装了泵,则在泵工作时液体能从泵中获得 能量(泵对液体作了功伹与此同时,液体在整个管路系 统中流动,又因阻力而损先掉部分能我们要了解泵装置的工作状况,尤其是在选用泵时,必须掌握能量平衡方程式 的应用。
图1 一 9所不的某一系统,每秒讲有G公斤液体自截面流入,而从截而2—2流出。为便于讨论,在进行能M衡算吋,总是先对1公斤液体而言,列出能量方程式,而后将结果乘以G公斤则得总的能截面积比1一1小,所以位ffi、动压头均有増加。公式为液体流动过程中的能量平衡方稈式,也称伯努利方程式,非常重要。我们只要把它变换一下,就可以通过它求得任何管路系统所需要的掻程,进行泵的合理的选择,如:
在上列能量平衡方程式中,两个截而萣可以任意选取的,例如取整个管路系统的进a和出口,也可以取架的吸液池液面和排液槽液面等,佰选取适当能方便计算。伯努利方程式应用很广,根据装置的不同情况都可以写出能量恒等式,以求得其中未知项能量&下面我们通过例题,来说明能量平衡方程式的具体应用。
〔例1_8〕如例1_7所示的装置条件(P1 = P2 =P大气),试求该系统中每公斤液体所需的能量(扬程)是多少?
解对于这种情况,我们就把两个截面分别取在贮罐液面^排出管出口处,并以贮液罐液面为基准面。因吸入液面籾高位槽液面压力相等,所以静压头差为零。同时由于吸入液面很大,流速非常小,吸入液面动压头也近似为零。此外,根据例1一 7解,已知ca = 2.55米/秒,2“ = 10米,Z2 = 10米,故该系统所需扬程为:
〔例1_9〕如图1—11所示,由高位槽均匀地向精馏塔加料,槽内液面压力为1大气压,液面高度维持恒定精馏塔内操作压力为0.1公斤/厘米2(表伍)。管道内径为3G.75 |
