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管路中流量和壓降圖解分析
作者：
時(shí)間：2013-08-05
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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6舉例
例1某管路串聯(lián)兩臺相同的風(fēng)機（圖11），風(fēng)機的風(fēng)量一風(fēng)壓性能參數符合以下關(guān)系
△pF=750－6Q2，即
Q/m3·s-1 0 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5
△pF/Pa 750 744 736.5 726 712.5 696 676.5 654 628.5 600
風(fēng)管1的阻力系數k1=30kg/m7，風(fēng)管2的阻力系數k2=60kg/m7，求此管路中流量和壓降及k1，k2兩段風(fēng)管壓降。
解：本題進(jìn)行兩種解法。
1) 傳統方法：
由風(fēng)機的性能參數繪出風(fēng)機性能曲線(xiàn)，再繪出兩串聯(lián)風(fēng)機性能曲線(xiàn)，同時(shí)，繪出K=K1+K2機的性能曲線(xiàn)。同時(shí)，繪出k=k1+k2串聯(lián)風(fēng)管的性能曲線(xiàn)。兩曲線(xiàn)交點(diǎn)A即為工況點(diǎn)。由此得流量Q=3.8m3/s，壓降△p=1325Pa過(guò)A點(diǎn)作垂線(xiàn)交k1曲線(xiàn)于G，交k2曲線(xiàn)于M，得△p1=443Pa，△p2=882Pa（圖12）。
2）風(fēng)壓扣除法：
繪出F-k1及－(F-k2)風(fēng)機風(fēng)管組合性能曲線(xiàn)，兩曲線(xiàn)交點(diǎn)O為所求之點(diǎn):橫坐標Q=3.8m3/s，
縱坐標△pF－△p1=－(△pF-△p2）=215Pa，過(guò)O點(diǎn)作垂線(xiàn)得A，M，E，G，H點(diǎn)。
HM=△p2=882Pa，HG=△p1=450Pa，
HE=△pF=665Pa（圖12）
繪制曲線(xiàn)所需的坐標參數，見(jiàn)表1。 表1 曲線(xiàn)所需的坐標參數
| Q/m3.s-1 | 0 | 1 | 1.5 | 2 | 2.5 | 3 | 3.5 | 4 | 4.5 | 5 |
| △p1=k1Q2/Pa | 0 | 30 | 67.5 | 120 | 187.5 | 270 | 367.5 | 480 | 607.5 | 750 |
| △p2=k2Q2/Pa | 0 | 60 | 135 | 240 | 375 | 540 | 735 | 960 | 1215 | 1500 |
| △pF-△p1/Pa | 750 | 711 | 669 | 606 | 525 | 426 | 309 | 174 | 21 | -150 |
| -(△pF-△p2)/ Pa | -750 | -684 | -601.5 | -486 | -337.5 | -156 | 58.5 | 306 | 586.5 | 900 |
例2某管并聯(lián)兩臺相同型號風(fēng)機（圖15），風(fēng)機的性能參數及風(fēng)管k1，k2值同例1。風(fēng)管3的阻力系數k3=15kg/m7。求k1，k2，k3風(fēng)管中流量和壓降及每臺風(fēng)機的風(fēng)量、風(fēng)壓。
解：按△p3=15Q2方程繪出k3風(fēng)管的性能曲線(xiàn)。繪出F1-k1及F2-k2風(fēng)機風(fēng)管組合性能曲線(xiàn)，再將兩組合曲線(xiàn)并聯(lián)得一并聯(lián)組合曲線(xiàn)F’。該曲線(xiàn)與k3性能曲線(xiàn)相交，交點(diǎn)即為工況點(diǎn)A，其坐標參數為k3風(fēng)管流量和壓降：Q3=5.27m3/s, △p3=△pF1－△p1=△pF2－△p2=412Pa。過(guò)A點(diǎn)作水平線(xiàn)與F1-k1及F2-k2組合曲線(xiàn)交1,2兩點(diǎn)，由此可得出
k1,k2風(fēng)管流量：
Q1=3.05m3/s Q2=2.22m3/s
k1,k2風(fēng)管壓降：△p1=△pF1－412=686－412=274Pa
△p2=△pF2－412=720－412=308Pa
F1,F2風(fēng)機風(fēng)壓：△pF1=686 Pa △pF2=720 Pa
對于由管段及輸送機械組成的任何復雜管路，都可按上述模式圖解分析其流量和壓降變化情況。當管路中輸送流體為液體時(shí)，液體輸送機械為泵。由于泵的性能曲線(xiàn)是表示流量一壓頭關(guān)系，因此送液管路的性能曲線(xiàn)也應是流量一壓頭曲線(xiàn)。此外，又由于送液管路兩端壓強和位差常常不同，且在管路總壓頭中又占有一定比例，不能忽略，因此送液管路性能曲線(xiàn)方程為以下形式：
H=A+kQ2
式中A為位頭和靜壓頭之差，A=△z+△p/ρg。這是一條截距為A的二次拋物線(xiàn)方程（摩擦系數λ近似為常數），但這并不影響按上述模式圖解分析管路中流量和壓降變化關(guān)系。
符號說(shuō)明
A為工況點(diǎn)；位頭與靜壓頭之和 F為風(fēng)機A’為并、串聯(lián)風(fēng)機管路中單個(gè)風(fēng)機運行 H為壓頭工況點(diǎn)
k為管路（段）阻力系數
Ａs為一臺風(fēng)機單獨置于管路中工況點(diǎn) L為管長(cháng)
d為管徑（非圓形管為當量直徑）
Ｑ為流量
u為截面平均流速 △Ｚ為位頭差
△p為管路中壓降；管路兩端靜壓強差 λ為摩擦系數，無(wú)因次
△pf管路中流動(dòng)阻力損失 ζ為管件（彎頭、閥門(mén)等）局部阻力系數，
△pF為風(fēng)機的風(fēng)壓 無(wú)因次
△p１，△p２分別為k１，k２ 管段壓降 p為流體的密度
△p12c為復合管路中k１，k２并聯(lián)管段的壓降
參考文獻：
[1]譚天恩，等，化工原理：上冊［Ｍ］. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1990.89-106.
[2]商景泰. 通風(fēng)機手冊［Ｍ］北京：機械工業(yè)出版社，1996.353-365.(end)
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