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减少管道局部损失的措施.doc

上传人:sssmppp 2021/3/21 文件大小:64 KB

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文档介绍

文档介绍:减少管道局部损失的措施
摘要:管道局部阻力损失是造成能量损失的重要原因之一,因此分 析其产生的原因并提出有效的解决措施对实现管道系统的功能并得到良 好的效果有十分重要的意义。本文特选取变径、三通等管件进行了研究, 对其产生局部阻力的原因进行了详细说明并提出了相应的改进措施。
关键词:局部阻力措施旋涡
中图分类号:K826. 16文献标识码:A文章编号:
工程管道系统中的局部损失主要发生在管的出入口、管截面变化部 位、弯头、三通和各种阀门等部件中。引起局部能量损失的原因主要是: 截面变化引起速度重新分布、流体微团相互碰撞和增加摩擦、流动分离形 成涡旋等。大多数部件内流场都十分复杂,因此要对局部损失的规律进行 定性的分析并采取有利的措施,提出合理解决方案。
局部损失和沿程损失相似,局部损失就用流速水头的倍数来表示:
hm=4 ( v2/ (2g))
©称为局部阻力系数。
局部阻碍的种类虽多,但分析其流动的特征,主要的也不过是过流断 面的扩大或收缩,流动方向的改变,流体的合并与分支等几种基本形式。
液体流体所涉及的局部损失主要为紊流局部损失,其成因是:
1、当流体以紊流通过突变的局部阻碍时,由于惯性力处于支配地位, 流动不能像边壁那样突然转折,于是在边壁突变的地方,主流与边壁脱离,
形成旋涡区,大尺度旋涡会不断地被主流带走,补充进去的流体,又会岀 现新的旋涡。
2、 边壁虽然无突然变化,但沿流动方向出现减速增压现象的地方, 也会产生旋涡区。渐扩管中,流速沿程减小,压强不断增加。在这样的减 速增压区,流体质点受到流动方向相反的压差作用,靠近管壁的流体质点, 流速本来就小。在这一反向压差的作用下,速度逐渐减小到零,随后出现 了与主流方向相反的流动,就在流速等于零的地方主流开始与壁面脱离, 在出现反向流动的地方形成了旋涡区。
3、 在减压增速区,流体质点受到与流动方向一致的正压差作用,它 只能加速,不能减速。因此,渐缩管内不会出现旋涡区。
4、 流体经过弯管时,虽然过流断面沿程不变,但弯管内流体质点受 到离心力作用,在弯管前半段,外侧压强沿程增大,内侧压强沿程减小, 而流速是外侧减小,内侧增大。因此,弯管前半段沿外壁是减速增压的, 也能出现旋涡区,在弯管的后半段,由于惯性作用,在Re较大和弯管的 转角较大而曲率半径较小的情况下,旋涡区又在内侧出现。弯管内侧的旋 涡,无论是大小还是强度,一般都比外侧的大。因此,它是加大弯管能量 损失的重要因素。
旋涡区愈大,能量损失也愈大。旋涡区内不断产生着旋涡,因而不断 消耗主流的能量。在旋涡区及其附近,过流断面上的流速梯度加大,也使 主流能量损失有所增加。在旋涡被不断带走并扩散的过程中,加剧了下游 一定范围内的紊流脉动,从而加大了这段管长的能量损失。事实上,局部 阻碍范围内损失的能量只占局部损失的一部分,另一部分是在局部阻碍下
游一定长度的管段上损耗掉的。
紊流的局部阻力系数匚一般说来决定于局部阻碍的几何形状、固体壁 面的相对粗糙和雷诺数。即匚寸(局部阻碍形状,相对粗糙,Re)。但在 不同情况下,各因素所起的作用不同。
变管径的局部损失
1、圆管突然扩大的局部阻碍的阻力系数。取流股将扩未扩的1断面 和扩大后流速分布与紊流脉动已接近均匀流正常状态的2断面列能量方 程,假设两断面间