常见流体输送速度范围
流体流量及流速分析与计算
本节概要 本节讨论喷管内流量、流速的计算。工程上通常依据已知工质初态参数和背压，即喷管出口截面处的工作压力，并在给定的流量等条件下进行喷管设计计算，以选择喷管的外形及确定其几何尺寸；有时也需就已有的喷管进行校核计算，此时喷管的外形和尺寸已定，须计算在不同条件下喷管的出口流速及流量。在喷管的计算中要注意到背压对确定喷管出口截面上压力的作用。 本节内容 4.8.1 流速计算及其分析 4.8.2 临界压力比 4.8.3 流量计算及分析 4.8.4 例题 本节习题 4-24、4-25、4-26、4-27、4-29 下一节 流速计算及其分析 1.喷管出口截面的流速计算 2.压力比对流速的影响 …喷管出口截面的流速计算 据能量方程,气体在喷管中绝热流动时任一截面上的流速可由下式计算： (4-28) 因此，出口截面上流速： (4-28a) 或(4-28b)
在入口速度较小时，上式中可忽略不计，于是： (4-28c) (4-28)各式表明，气流的出口流速取决于气流在喷管中的绝热焓降。值得注意的是，上述各式中焓的单位是J/kg。 如果理想气体可逆绝热流经喷管，可据初态参数(p1,T1)及速度求取滞止参数， 然后结合出口截面参数如p2按可逆绝热过程方程式求出T2从而计算h2再求得；对水蒸汽 可逆绝热流经喷管，可以利用h-s图，根据进口蒸汽的状态查得初态点1，通过点1作垂线与喷管出口截面上压力p2相交，得出状态点2，从点1和2可查出h1和h2，代入式(4-28)即可求出出口流速。 ☆ 式子对理想气体和实际气体均适用；与过程是否可逆无关，但不可逆绝 热流动，若用可逆的关系求出h2在求得的需修正，若h2是不可逆过程终态的焓，则求出的不需修正。 式的适用范围是什么？是否与过程的可逆与否有关？与工质的性质有关？ 返回
常用流体流速选择
管道内流速常用值/（m/s） 管道内流速常用值/（m/s）流体种类应用场合管道种类平均流速备注水一般给水主压力管道2~3低压管道0.5~1泵进口0.5~2.0泵出口1.0~3.0工业用水离心泵压力管3~4离心泵吸水管DN250 1~2 DN250 1.5~2.5往复泵压力管1.5~2往复泵吸水管1给水管道内流速常用值/（m/s） 流体种类 水应用场合 一般给水 泵进口 泵出口 工业用水管道种类 主压力管道 低压管道 离心泵压力管 离心泵吸水管 往复泵压力管 往复泵吸水管 给水总管 排水管 冷却 凝结冷水管 热水管
凝结水泵吸收管凝结水泵出水管自流xx管 一般液体 高粘度液体低粘度粘度 50mt;">·sDN25 DN50 DN100 DN25 粘度 100 mt;">·sDN50 DN100 DN200 DN25 粘度 1000 mt;">·sDN50 DN100 DN200 气体低压 高压
压缩空气压气机烟道压气机进气管平均流速2~3 0.5~1 0.5~2.0 1.0~3.0 3~4 DN2501~2 DN2501.5~2.5 1.5~2 <1 1.5~3 0.5~1.0 1.5~ 2.5 1~1.5 0.5~1 1~2 0.1~0.3 1.5~3.0 0.5~0.9
1.0~1.6 0.3~0.6 0.5~0.7 0.7~1.0 1.2~1.6 0.1~0.2 0.16~0.25 0.25~0.35 0.35~0.55 10~20 8~15 2~7 ~1020~30MPa 备注 压气机输气管 一般情况 饱和蒸汽DN<50 DN>70 DN<100 锅炉、汽轮机
管道内流体的流速限定范围
管道内流体常用流速范围 序号介质名称工作条件或管径范围流速m/s 1 饱和蒸汽DN>200, DN=100～200 DN<100 30～40 35～25 30～15 2 饱和蒸汽P<1Mpa P=1～4Mpa P=4～12Mpa 15～20 20～40 40～60 3 过热蒸汽DN>200, DN=100～200 DN<100 40～60 50～30 40～20 4 二次蒸汽二次蒸汽要利用时 二次蒸汽不利用时 15～30 60 5 高压乏气80～100 6 乏气排气管：从受压容器排出 从无压容器排出 80 15～30 7 压缩气体真空 P<0.3Mpa（表压） P=0.3～0.6Mpa（表压） P=0.6～1.0Mpa（表压） P=1.0～2.0Mpa（表压） P=2～3Mpa（表压） P=3～30Mpa（表压） 5～10 8～12 20～10 15～10 12～8 8～3 3～0.5 8 氧气P=0～0.05Mpa（表压） P=0.05～0.6Mpa（表压） P=0.6～1.0Mpa（表压） P=2～3Mpa（表压） 10～5 8～6 6～4 4～3 9 煤气管道长50～100m P≤0.027Mpa P≤0.27Mpa P≤0.8Mpa 3～0.75 12～8 12～3 10 半水煤气P=0.1～0.15Mpa（表压）10～15 11 天然气30 序号介质名称工作条件或管径范围流速m/s 12 烟道气烟道内 管道内 3～6 3～4
13 石灰窑窑气10～12 14 氮气P=5～10Mpa（表压）2～5 15 氢氮混合气P=20～30Mpa（表压）5～10 16 氨气真空 P<0.3Mpa（表压） P<0.6Mpa（表压） P<2.0Mpa（表压） 15～25 8～15 10～20 3～8 17 乙烯气P=22～150Mpa（表压）5～6 18 乙炔气P<0.01Mpa（表压） P<0.15Mpa（表压） P<2.0Mpa（表压） 3～4 4～8（最大） 最大4 19 氮气体 液体 10～25 1.5 20 氯仿气体 液体 10 2 21 氯化氢气体（钢衬胶管） 液体（橡胶管） 20 1.5 22 溴气体（玻璃管） 液体（玻璃管） 10 1.2 23 氯化甲烷气体 液体 20 2 23 氯乙烯（三种） 2 24 乙二醇 2 25 苯乙烯 2 26 水（及粘度相似的 液体） P=0.1～0.3Mpa（表压） P≤1.0Mpa（表压） P≤8.0Mpa（表压） P≤20～30Mpa（表压） 0.5～2 3～0.5 3～2 3.5～2 序号介质名称工作条件或管径范围流速m/s 27 二溴乙烯玻璃管 1 28 自来水主管P=0.3Mpa（表压） 支管P=0.3Mpa（表压） 1.5～3.5 1.0～1.5 29 锅炉给水P>0.8Mpa（表压） 1.2～3.5 30 蒸汽冷凝液0.5～1.5 31 冷凝水自流0.2～0.5 32 过热水 2 33 海水,微碱水P<0.6Mpa（表压） 1.5～2.5
流体压强和流速的关系
1 / 4 流体压强与流速的关系 一、选择题 1、 如图所示能够说明流体压强与流速关系的是（ ） 2、 据报道，我国已制造出的高速列车（如图2所示）运行速度可达 380 km/h 。这种列车进站速度要比普通列车大一些。为避免候车乘客被“吸”向火车的事故发生，站台上的安全线与列车的距离也要更大些。这是因为列车进站时车体附近（ ） A.气流速度更大、压强更小 B.气流速度更大、压强更大 C.气流速度更小、压强更大 D.气流速度更小、压强更小 3、想象一下，如果在气体和液体中流速越大的位置压强越大，则不 会出现的情况是（ ） A.飞机翅膀的截面形状应该反过来 B.两艘并列同向行驶的船只不会相撞 C.地铁、火车站的站台安全线不必设置 D.喷雾器再怎么用力吹也喷不出雾来 4、 树叶落在马路上，当一辆高速行驶的汽车驶过路面时，树叶将（ ） A.从路中间飞向路边 B.只向上飞 C.从路旁被吸向汽车 D.不受影响 5、 关于飞机的升力，以下说法正确的是 （ ） A. 升力是由于飞机发动机转动产生的 B. 升力是由于飞机排气管向后排气产生的 C. 升力是由于机翼上下表面压强差产生的 D. 升力是由于飞机受到的浮力大于重力产生的 6、沙漠中有一个沙丘（如图），当水平方向的风断吹过沙丘时，沙丘会慢慢：（ ） A 、向左移动 B 、向右移动 C 、仍停原处 D 、无法确定 7、学习了“流体压强与流速的关系”后，为了解决“H ”形地下通道中过道的通风问题，同学们设计了如下几种方案。如图所示，黑色部分为墙面凸出部分，“M ”为安装在过道顶的换气扇，其中既有效又节能的是 ( )
A B C D 8、如图所示是一种水翼船，船体下安装了水翼。当船在高速航行时，水面下的水翼会使船体整体抬高从而减小水对船体的阻力。则水翼安装正确的是：（） 9、如图所示，小汽车受到的重力为G，它在平直的高速公路上以90km/h的速度行驶时，受到地面的支持力为F。若考虑周围空气对它的影响，则下列关于G和F的大小关系正确的是（） A．G>F B．G＝F C．G 1. 生活给水管道流速：摘自《建筑给排水设计规范》GB 50015-2003 3.6.9 生活给水管道的水流速度，宜按表3.6.9采用。。 表3。6。9 生活给水管道的水流速度 （也是参考5.5.8规定。） 表5.5.8 水管道的流速 以下摘自教科书《建筑给水排水工程》，考虑到经济流速因素，设计时给水管道流速应控制在正常范围内： 生活或生产给水管道，不宜大于2.0m／s，当防噪声要求，且管径不大于25mm时，流速可采用0.8~1.0m／s； 消火栓系统，消防给水管道，不宜大于2.5m／s； 自动喷水灭火系统给水管道，不宜大于5.0m／s，但其配水只管在个别情况下，可控制在10 m／s以内。 2. 室外消防给水管流速：摘自《石油化工企业设计防火规范》GB 50160—92 第7.3.14条工艺装置区或罐区的消防给水干管的管径，应经计算确定，但不宜小于200mm。独立的消防给水管道的流速，不宜大于5m／s。 3.自动喷水灭火系统给水管流速： 摘自《自动喷水灭火系统设计规范》GB GB 50084—2001 9. 2 管道水力计算 9. 2. 1 管道内的水流速度宜采用经济流速，必要时可超过5m／s，但不应大于10m／s。9. 2. 1条文说明：采用经济流速是给水系统设计的基础要素，本条在原规范第7．1．3条基础上调整为宜采用经济流速，必要时可采用较高流速的规定。采用较高的管道流速，不利 于均衡系统管道的水力特性并加大能耗；为降低管道摩阻而放大管径、采用低流速的后果，将导致管道重量的增加，使设计的经济性能降低。 原规范中关于“管道内水流速度可以超过5m／s，但不应大于10m／s”的规定．是参考下述资料提出的： 我国《给排水设计手册》(第三册)建议，管内水的平均流速，钢管允许不大于5m／s；铸铁管为3m／s。 4. 给水水泵房： 1.消防水池补给水管流速：摘自《建筑设计防火规范》GB 50016-2006第8.6.2条第2点： 2 补水量应经计算确定，且补水管的设计流速不宜大于2.5m／s； 2. 给水泵进出水管流速：摘自《室外给水规范GB 50013-2006》： 6.3.1 水泵吸管及出水管的流速，宜采用下列数值； 1 吸水管 直径小于250mm时，为1.0～1.2m／s； 直径在250～1000mm时，为1.2～1.6m／s； 直径大于1000mm时，为1.5～2.0m／s。 2 出水管： 直径小于250mm时，为1.5～2.0m／s。 直径在250～1000mm时，为2.0～2.5m／s; 直径大于1000mm时，为2.0～3.0m／s。 5. 排水水泵房： 排水泵进出水管流速：摘自《室外排水设计规范》GB 50014－2006 5.4.4水泵吸水管设计流速宜为0.7～1.5m／s。出水管流速宜为0.8～2.5m／s。 6. 排水管流速：摘自《室外排水设计规范》GB 50014－2006 （采用重力自流时） 4.2.5排水管道的最大设计流速，宜符合下列规定： 一、填空题 1．在气体和液体中，流速越大的位置压强越______，流速越 小的地方压强与越 ______。 2．图1是机翼的模型，当飞机飞行时，迎面吹来的风被机翼分 成两部分，在相同时间内，机翼上方气流通过的路程_____，因 而速度_____，它对机翼的压强_____；下方气流通过的路程_____，因而速度 _____，它对机翼的压强_____。 3．在火车站和地铁站台上，都画有一条安全线，当火车快速开过时，人越过这 条线就会有危险。这是因为，火车开动时，靠近火车的地方气体_____，压强_____， 离站台远的地方气体_____，压强 _____，强大的气流会_____。 二、选择题 4．如图2所示，向两张纸的中间吹气，发生的现象 是[ ] A.纸向两边分开 B.纸向中间靠拢 C.保持原来位置不动 D.都有可能 5．在靠近桌面边沿的地方放一枚硬币，在硬币前架一个约2 cm 高的栏杆，在硬 币上方沿着与桌面平行的方向用力吹一口气，硬币就能跳过栏杆，这是因为[ ] A.硬币下方的压强比上方的压强大 B.硬币后面的压强比前面的压强大 C.硬币后面的压力比前面的压力大 D.硬币下方的空气密度比上方的大 三、简答题 6．乒乓球前进过程中由于不同的旋转方向会沿 不同的径迹运动.运动员用三种不同的击球方法 把乒乓球击出，请判断，图3中1、2、3三条径 迹哪一种是上旋球（图中沿逆时针方向旋转）的、 下旋球（图中沿顺时针方向旋转）的、不旋球的。 说明你为什么认为上旋球应该沿着你所选的径迹运动。 图 1 图 2 图3 参考答案： 一、填空题 1．越小大 2．长大小短小大 3．流速大小流速小大把人推向火车 二、选择题 4.B 5.A 三、简答题 6．1是上旋球，3是下旋球，2是不旋球。 由于球的转动，周围的空气也随之绕球转动，对于上旋球，由于球的旋转，球上方的空气随之向左运动；但同时球向左运动，则空气相对于球向右运动，空气对于球的两种运动作用相抵，球上方的气流速度比下方的小，所以上方压强大，因此，球受到向下的压力，沿弧线迅速下落。 大气压强、流体压强与流速的关系 一、选择题 1．首先测定大气压值的实验是 A．托里拆利实验B．马德堡半球实验 C．奥斯特实验D．牛顿第一定律实验 2．有关大气压的说法，正确的是 A．大气压强等于760厘米水银柱高 B．大气压强的值在不同的地方是不同的 C．同一地方的大气压的值总是不会发生变化的 D．大气压随海拔的升高而增大 3．分别用横截面积是1 cm2和0.5 cm2的玻璃管同时、同地做托里拆利实验时，两种情况下管内水银柱的高度之比是 A．1∶2 B．2∶1 C．1∶1 D．无法确定 4．水银气压计若挂歪了，其读数将会 A．与实际气压一样大B．比实际气压小 根据石油化工工艺管道设计手册，自流管道的流速一般取0.6～1.5m/s。 一般按照石油化工工艺管道设计手册里的各种形式的流体的流速要求来确定 2楼的，流速最高 1.5m/s似乎太大， 建议设计中还是保守一点， 我一般按0.5m/s左右考虑， 比较经济，呵呵！ 重力流要把满液流和半管流（溢流）区别开考虑。 不要简单的按0.5m/s来考虑。 如果是满管流的话，按照波努力方程，只有管路的摩擦力克服重力流的阻力，要 试差迭代才能够确定管道流速，从而确定管径。 般按照百米压降，重力流下为：0.035kg/cm2/100m，如果计算流速的话是不一样的，在相同 的流速下，管管径越大，压降越小。不过通过计算可知道范围大约为0.2~0.8m/s之间。经验 上一般取0.5m/s，但如果管径很小且流体的粘度很大可能要求的流速要小一些。 管道内流速常用值 管道内流速常用值(m/s)流体种类应用场合管道种类平均流速备注水一般给水主压力管道2-3 低压管道0.5-1 泵进口 0.5-2.0 泵出口 1.0-3.0 工业用水离心泵压力管3-4 离心泵吸水管DN2501-2 DN2501.5-2.5 往复泵压力管1.5-2 往复泵吸水管<1 给水总管1.5-3 排水管0.5-1.0 冷却冷水管1.5 -2.5 热水管1-1.5 凝结凝结水泵吸水管0.5-1 凝结水泵出水管1-2 自流凝结水管0.1-0.3 一般液体低粘度 1.5-3.0 高粘度液体粘度 50mPa.sDN250.5-0.9 DN500.7-1.0 DN1001.0-1.6 粘度 100mPa.sDN250.3-0.6 DN500.5-0.7 DN1000.7-1.0 DN2001.2-1.6 粘度 1000mPa.sDN250.1-0.2 DN500.16-0.25 DN1000.25-0.35 DN2000.35-0.55 气体低压 10-20 高压 8-1520-30MPa排气烟道2-7 压缩空气压气机压气机进气管-10 压气机输气管-20 一般情况DN<50<8 DN>70<15 饱和蒸汽锅炉、汽轮机DN<10015-30 DN=100-20025-35 DN>20030-40 过热蒸汽锅炉、汽轮 机DN<10020-40 DN=100-20030-50 DN>20040-60 常用流体流速选择 流体名称 流 速（m/s) 流体名称 流速 （m/s) 饱和蒸汽（主管） 30 ~40 水及粘度相似液体 (0.10~0.29,glass) 0.5~ 2.0 饱和蒸汽（支管） 20 ~30 水及粘度相似液体 (≤0.98MPa,glass) 0.5~ 3.0 低压蒸汽（<0.98MPa, 15 ~20 水及粘度相似液体 (≤7.84MPa,glass) 2.0~ 3.0 中压蒸汽（0.98~3.92MPa,) 20 ~40 水及粘度相似液体 (19.6~29.4MPa) 2.0~ 3.5 高压蒸汽（3.92~11.77MPa) 40 ~60 热网循环水,冷却水 0.5~ 1.0 过热蒸汽(主管) 40 ~60 压力回水 0.5~ 2.0 过热蒸汽(支管) 35 ~60 无压回水 0.5~ 1.2 一般气体(常压) 10 ~20 锅炉给水(≥0.78MPa,glass)>3.0 高压乏气 80 ~100 蒸汽冷凝水 0.5~ 1.5 氧气(0~0.05MPa, 5~ 10 冷凝水(自流) 0.2~ 0.5 氧气(0.05~0.59MPa, 7~ 8 过热水 2 氧气(0.59~098MPa,) 4~ 6 海水,微碱水(<0.59MPa,glass) 1.5~ 2.5 氧气(0.98~1.96MPa, 4~ 5 油及粘度大的液体 0.5~ 2.0 氧气 (1.96~2.94MPa,) 3~ 4 粘度50mPa·s液体(管道Φ25以 下) 0.5~ 0.9 氮气 (4.9~9.8MPa,abs) 2~ 5 粘度50mPa·s液体管道 Φ25~50 0.7~ 1.0 氢气 ≤8 .0 粘度50mPa·s液体管道 Φ50~100 1.0~ 1.6 压缩空气(0.10~0.20MPa,) 10 ~15 粘度100mPa·s液体(管道Φ25 以下) 0.3~ 0.6 压缩气体(真空) 5~粘度100mPa·s液体(管道0.5~管道流速常用值
流体压强和流速练习题
流体流速重力流管径计算
常用流体流速选择