CFETR-II 波纹损失计算201605-郝保龙

CFETR-II 波纹损失计算201605-郝保龙
CFETR-II 波纹损失计算201605-郝保龙

2016年版CFETR装置概念设计波纹损失分析

郝保龙,吴斌,中性束注入研究室

1 CFETR 计划介绍

CFETR,是中国聚变工程实验堆(Chinese Fusion Engineering Test Reactor)的缩写,这个目前处在概念设计中的聚变堆,是一个基于消化ITER物理和工程技术基础并与ITER功能互补,迈向DEMO(聚变能源商业示范堆)的托卡马克装置,表1是CFETR装置两轮概念设计情况和ITER装置主要参数比较。

表 4.1 CFETR装置两轮设计情况和ITER装置主要参数比较.

参数CFETR-I CFETR-II ITER 等离子体电流

I(MA)8/10 7 15

p

大半径R(m) 5.7 6.7 6.2

小半径a(m) 1.6 1.8 2.0 中心纵场强度Bt(T) 4.5/5 6 5.3

拉长比κ 1.8 2 1.70/1.85

三角形变δ0.4 0.33/0.48

betaN 1.6-2.7 1.7 3

纵场线圈数16 12 18

2 CFETR磁体系统和环向波纹场模型

CFETR装置的超导磁体设计工作基于ITER相关的技术。同其他托卡马克装置一样,CFETR装置的磁体系统包括环向场线圈、极向场线圈、欧姆加热线圈和平衡场线圈。2016年概念设计中等离子体中心处,环向场磁场强度在6 T,环向场磁体系统共有12柄相同的D形线圈,其极向场线圈和纵场线圈位置分布如

图2.1。

图 2.1极向场与纵场线圈导体中心线位置示意图.

在托卡马克这种磁约束装置的设计中,为满足物理实验的要求,环向场线圈的波纹度在等离子体区域一般要小于0.5%。在2016年这轮CFETR的概念设计中,装置波纹度在r∈ 4.9,8.5与z∈?4,4的区域范围内,波纹度δr,z可以由下式近似给出(最大误差不超过0.12%)

图2.2为r∈ 4.9,8.5与z∈?4,4的区域范围内的波纹度等高线图,图2.3为中平面上波纹度随径向位置的变化关系图。从两图可以看出等离子体区域范围内波纹度基本小于0.5%,但需要说明的是更多饼数的TF线圈可以获得更加均匀的纵场磁场。

从CFETR-I和CFETR-II两轮概念设计的装置波纹度分布对比来看,第二轮设计装置整体波纹度较第一轮稍大。在(R,Z)坐标下对比,CFETR-I磁轴附近波纹度delta(6,0.3)~0.01%,等体边界delta(7.6,0.3)~0.56%;CFETR-II磁轴附近delta(7,0.38)~0.056%,等体边界delta(8.6,0.3)~0.55%,或取小半径1.6m时

delta(8.8,0.3)~0.72%。

图2.2 TF磁体系统波纹度分布.

图2.3等离子体区域中平面上的波纹度随径向位置变化关系图.

两论设计下的装置波纹对比也可以从拟合公式下的关键参数对比来看。在数值计算中,需要得到波纹度解析表达式,利用CFETR-I 装置的波纹度数据拟合非圆截面托卡马克环向波纹场解析表达式中的各个系数,即:

}

{0.52200(,)exp ()r r R Z R R b Z w δδ??=-+?? 解析式中个各系数拟合如下:

60 5.988810δ-=?

20 5.37410.0445R Z =-

0.2051r b =

0.3408r w m =

利用CFETR-II 装置的波纹度数据拟合非圆截面托卡马克环向波纹场解析表达式中的各个系数,拟合结果如下:

40 1.046910δ-=?

20 6.155780.0455R Z =-

0.083r b =

0.582r w m =

其中0δ是装置波纹度最小值,r w 是波纹特征尺度,从这两个参数可以看出CFETR-II 的整体波纹度稍大。

3 CFETR-II 设计运行参数和alpha 粒子分布模型

为了保持装置能力冗余,CFETR 设计概念应支持多种运行模式以完成其功能目标,其物理设计的底线是在脉冲长度大于1000秒的标准H-mode 下产生200 MW 的聚变功率,运行模式也可以处在更先进的混合模式或先进H-mode 。

在这轮概念设计中,相关同事根据EPED 模型计算出等体温度、密度分布剖面,如图3.1(a)、3.2(a),但在计算时为降低剖面拟合的阶数以及计算简便,采用

近似方程来表示密度、温度剖面图3.1(b)、3.2(b),c

(r)(a)[(0)(a)](1)[0,1]

b f f f f r r =+--∈,

拟合密度b=0.8,c=0.5;拟合温度fpin=1.5; fout=0.7。计算时认为等体主要成分是一比一的氘氚燃料。杂质类型只假定有氦灰,其密度假定比等体密度低2个数量级,同剖面分布。由于alpha粒子的碰撞慢化可能改善约束,但也可能引起损失,如螺距角散射使得alpha粒子进入第一轨道损失和波纹损失区间。D-T聚变产生的alpha粒子能量有3.5MeV,因此慢化主要是同电子碰撞引起的,在计算中采用上述等离子体参数分布,并对alpha粒子波纹损失过程中的螺距角散射率和能量慢化率进行修正。

图3.1CFETR-II等体温度分布.

图3.2CFETR-II等体密度分布.

为了给氚增值包层和远程操作系统预留安装和操作空间,CFETR装置的极向场线圈和真空室离等离子体都较远,而且远程操作系统需要在真空室上预留较大的窗口,也限制了线圈的灵活布置和形成等离子体平衡位形的能力。鉴于物理和工程上的综合考虑,目前设计的极向场系统可以进行7-10 MA的等离子体电流运行方案,并保留15 MA等离子体电流运行方案升级空间。计算中的平衡位形采用7 MA的ITER-like平衡位形,其边界安全因子q95~7,磁轴处磁场6.0 T,betaN~1.6,安全因子剖面如图3.3

图3.3CFETR-II 等体电流7MA 、正剪切位形安全因子剖面.

在聚变堆中,alpha 粒子的稳态分布对很多问题非常关键,由于CFETR 装置中alpha 粒子的主要来源应该是背景等离子体的热核反应,因此其分布剖面要比TFTR 和JET 装置宽,后者的氘-氚反应主要是通过氚作为工作气体的中性束注入到等离子体中,即束-靶反应。此外,一些MHD 不稳定性会引起alpha 粒子的再分布,如锯齿模震荡、TAE ,进而影响alpha 粒子的损失以及第一壁上的热沉积,而且alpha 粒子从芯部输运到边界的过程中也会激发其他的不稳定性,这些问题非常复杂,对聚变堆的稳态运行也非常重要。鉴于现阶段针对CFETR 装置放电模式下细致、自洽的模拟工作限制,并且为了在本文的工作中分析简单,在参考ITER 装置不同年代相关工作,以及同事杨文军调研基础上,在下面的计算中将采用简化的alpha 粒子分布模型。对于不发生锯齿模不稳定性等行为影响的alpha 粒子分布情况,采用较为聚芯的()2

6(1)r a -函数模型,其中r a 是归一化的小半径。当有锯齿模不稳定性时, alpha 粒子分布会变平缓且向边界扩展,芯部密度有较大幅度降低,这里采用320.5(1())r a ?-函数模型,两种简化的alpha 粒子分布情况如下图3.4所示。

图 3.4 alpha粒子分布模型以及考虑发生锯齿模引起再分布下的分布模型.

4 不同粒子分布模型下alpha粒子波纹损失

上述构造的alpha粒子分布模型中,假设速度各向同性分布,能量都是3.5 MeV,利用导心轨道程序ORBIT进行计算时,在alpha粒子完成每次极向运动之后对能量和螺距角进行修正。典型的算例中,alpha粒子绕大环方向一周需要

3.3 trans s

τμ

≈,alpha粒子的慢化时间

,0.76

th

s α

τ≈。在波纹损失计算中,共追踪1000个alpha粒子,追踪一个慢化时间。计算时,典型的算例需要追踪快离子绕托卡马克装置210000周。表4.1是在两种alpha粒子粒子分布模型下的计算结果,表中的粒子损失份额考虑到了蒙特卡罗算法本身的误差。

表 4.1不同alpha粒子分布模型下有无波纹效应的损失计算结果.

计算结果表明,alpha粒子的波纹损失对其分布情况敏感,计算中的正剪切位形和较峰化的alpha粒子分布模型()26

(1)

r a

-下,波纹损失份额在0.3%左右,

其第一轨道损失份额可忽略不计。锯齿模引起快离子再分布320.5(1())r a ?-时,第一损失损失份额明显,并随着碰撞效应和和波纹效应的时间累积效应逐渐增大。根据ITER 的相关研究工作,当alpha 粒子总的损失份额达到5%左右,就会对装置第一壁造成严重损伤,损失份额超过25%,就无法完成氘氚点火目标。计算以损失份额最大的320.5(1())r a ?-alpha 粒子分布模型下的损失为例,其损失的极向位置如图4.1,损失的粒子有一定的局域性,对装置第一壁安全造成隐患。损失份额随时间演化趋势如图4.2,可以看出聚芯分布模型下第一轨道损失和波纹损失都较小,当alpha 粒子呈平缓并朝边界扩展分布下,更多的粒子将因轨道宽度影响进入第一轨道损失区,且更容易进入波纹损失区域,即因等体边界的装置波纹度较大,alpha 粒子更容易感受波纹场扰动的影响。

计算还对比了没有波纹效应影响下的alpha 粒子约束情况,如表4.1中所示,在峰化聚芯的alpha 粒子分布剖面下,没有观察到损失,表明目前概念损失中平衡计算提供的位形能给很好的约束alpha 粒子;在假设的锯齿模引起外扩再分布的alpha 粒子分布模型下,alpha 粒子的约束有一定损失,在1.7%左右,此时主要是高能量的alpha 粒子轨道宽度较大引起的损失。

图4.1 损失alpha 粒子的极向角分布.

图 4.2一个能量慢化时间内alpha 粒子损失份额随时间的演化,时间单位是

一个alpha 粒子环向通行时间.

CFETR 设计聚变功率为200MW , alpha 粒子的功率约占总聚变功率的1/5,为估算损失粒子在装置第一壁热负荷沉积,以损失份额最大的320.5(1())r a ?-alpha 粒子分布模型下的损失为例,其alpha 粒子波纹损失份额约为3.6%,损失的alpha 粒子极向角分布大约是45°,热负荷沉积面积为()()228.5 1.4~74m m m π,由此估算第一壁上平均热负荷沉积约为20.02/MW m ,如果假定损失的alpha 粒子在环向的局域性是平均分布的2倍,这个热负荷在20.04/MW m 。在通常的alpha 粒子分布聚芯峰化的剖面下,此损失引起的热负荷要降低一个量级左右。

此外,考虑到第一壁防护瓦安装偏差和窗口布局等其他引起损失粒子在环向方向局域性沉积的因素,波纹损失导致的局域热沉积一般会达到上述平均热负荷沉积的10倍以上。此外,各种MHD 不稳定性也会引起相当份额的alpha 粒子损失,这些损失的高能量alpha 粒子在面向等离子体的部件上的热沉积负荷会对装置的安全稳态运行造成很大的挑战,因此alpha 粒子的损失问题是CFETR 进行工程和物理设计时需要着重研究的课题。

图4.3是损失alpha 粒子的能量分布,可以看出都在初始能量3.5 MeV 附近,即没有经过显著碰撞就损失掉。程序假设初始alpha 粒子速度各向同性分布,如

图4.4,损失的alpha粒子pitch角分布如图4.5,可以发现与磁力线反向即与等体电流反向的alpha粒子更容易较差,原因是与等体反向的香蕉粒子从初始磁面开始往低场侧漂,更容易逃出等体约束区,此时纵场方向应为俯视顺时针,即粒子梯度漂移方向朝下,与图4.1所示损失快离子极向角分布一直。

图 4.3 损失alpha粒子的能量分布.

图 4.4 初始alpha粒子的速度方向分布.

图 4.5 损失 alpha 粒子的速度方向分布.

5 计算结果的讨论

计算基于CFETR-II 设计参数,结合相关同事提供的等离子体物理参数,针对氘氚聚变反应产生3.5 MeV 的alpha 粒子波纹损失进行了初步分析,alpha 粒子分布模型考察了较峰化的()26(1)r a -分布情况。计算结果表明,在这论设计的平衡位形以及聚芯的alpha 粒子分布下,alpha 粒子波纹损失份额在0.3%,参考ITER 装置的相关工作,此程度的alpha 粒子的波纹损失在现有物理和工程储备的承受范围内,继续优化alpha 粒子约束的方向有:控制等体尽量分布在装置高场侧;装置包层模块中进行铁素体钢插件的设计,减小波纹度,弥补纵场线圈减小带来的波纹场扰动;等体密度、温度的扫描确定最佳运行参数区间;提高装置等体电流,更大的等体电流意味更好的快离子约束;装置磁场强度在现有的工程技术下应该还有增大的可能;,,, 当假定发生锯齿模引起的平缓外扩再分布320.5(1())r a ?-模型时,损失份额显著增大。应在设计以及未来的装置运行时尽量避开MHD 不稳定的等体参数区间。

蒸汽管道温度损失计算及分析

蒸汽管道温度损失计算 及分析 Document number:NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

bw k p g f C G t t k l t ?-=?)(热水供热管道的温降 1.计算基本公式 温损计算公式为: 式中: g k —管道单位长度传热系数C m w ο?/ p t —管内热媒的平均温度 C ? k t —环境温度C ? G —热媒质量流量s Kg / C —热水质量比热容 C Kg J ??/ l ——管道长度 m 由于计算结果为每米温降,所以L 取1m .管道传热系数为 式中: n a ,w a —分别为管道内外表面的换了系数C m w ο?2/ n d ,w d —分别为管道(含保温层)内外径m i λ—管道各层材料的导热系数 C m w ο?/(金属的导热系数很高,自身热阻很小,可以忽略不计)。 i d —管道各层材料到管道中心的距离m 内表面换热系数的计算 根据的研究结果,管内受迫流动的努谢尔特数可由下式计算: Pr 为普朗特常数查表可得,本文主要针对供水网温度和回水网温度进行查找得: 90摄氏度时Pr=;在75摄氏度时Pr=; 外表面换热系数的计算 由于采用为直埋方式,管道对土壤的换热系数有: 式中: t λ—管道埋设处的导热系数。

t h —管道中心到地面的距离。 3.假设条件: A. 管道材料为碳钢(%5.1≈w ) B. 查表得:碳钢在75和90摄氏度时的导热系数λ都趋近于 C m w ο?/ C.土壤的导热系数t λ= C m w ο?/ D. 由于本文涉及到的最大管径为,所以取t h = E.保温材料为:聚氨酯,取λ= C m w ο?/ F. 保温层外包皮材料是:PVC ,取λ= C m w ο?/ G.在75到90摄氏度之间水的比热容随温度的变化很小,可以忽略不计。 4.电厂实测数据为: 管径为300mm 时,保温层厚度为:50mm ,保温外包皮厚度为:7mm ; 管径为400mm 时,保温层厚度为:51mm ,保温外包皮厚度为:; 管径为500mm 时,保温层厚度为:52mm ,保温外包皮厚度为:9mm ; 管径为600mm 时,保温层厚度为:54mm ,保温外包皮厚度为:12mm ; 蒸汽管道损失理论计算及分析 1、蒸汽管道热损失公式推导 稳态条件下,通过单位长度的蒸汽管道管壁的热流量q 1是相同的。 根据稳态导热的原理,可得出蒸汽保温管道的导热热流量式为: 2、总传热系数及其影响因素分析 总传热系数k 式中:h 1—蒸汽对工作钢管内壁的换热系数 λ1—蒸汽管道各层材料的导热系数 1 1 1 1 1 1 ln 2 1 1 1 ? ? ? ? ? ? ? n i i n i i d d d d h k ?? ?? ?

管道压力损失

除尘系统中的管道压力损失计算 管道的压力损失就是含尘空气在管道中流动的压力损失.它等于管道沿程(摩擦)压力损失和局部损失之和 ,在实际计算中以最长沿程一条管道进行计算,其计算结果作为风机造型的参考依据. 一:管道的沿程压力损失 1. a △P m =△P m λR S P -----湿周,既管道的周长(m ) 左管道系统计算中,一般先计算出单位长度的摩擦损失,通常也称比摩阻(Pa/m ): △P m =λ 比摩阻力可通过查阅图表14-1得出,我公司的管道主要应用于除尘系统中,考虑到含尘空气中粉尘沉降的问题,除尘管道内的风速选择为25~28m/s. 4R S 1 2 V 2e

根据计算图标得出的以下数据: 局部阻力引起的能量损失,称之为局部压力损失或局部损失。 局部损失可按下列公式计算: △P J =δ △P J ----局部压力损失(Pa ) δ------局部阻力系数 2 V 2e

局部阻力系数δ可根据不同管道组件:如进出风口、弯头、三通等的不同尺寸比例,在相关资料中可查得,然后再根据上式计算出局部损失的大小。 例如:整体压制900圆弯头:当r/D=1.5时 δ=0.15 当r/D=2.0时 δ=0.13 当r/D=2.5时 δ=0.12 0总之,△P 为数。 F---Pq---风机全压(Pa ) Q---风机风量(m 3/s ) η----风机效率(一般为0.8~0.86) K---安全系统(1.0~1.2) 上式所得结果即为风机数电机功率,实际使用功率为:

Fs= Fs/F 即为风机的实际使用负载率 Pq*Q 1000* η

蒸汽管道损失理论计算及分析

1.计算基本公式 温损计算公式为: 式中:—管道单位长度传热系数 —管内热媒的平均温度 —环境温度 —热媒质量流量 —热水质量比热容 ——管道长度由于计算结果为每米温降,所以L取1m .管道传热系数为 式中: ,—分别为管道内外表面的换了系数 ,—分别为管道(含保温层)内外径 —管道各层材料的导热系数(金属的导热系数很高,自身热阻很 i 小,可以忽略不计)。 —管道各层材料到管道中心的距离m 内表面换热系数的计算 根据的研究结果,管内受迫流动的努谢尔特数可由下式计算:

Pr为普朗特常数查表可得,本文主要针对供水网温度和回水网温度进行查找得: 90摄氏度时Pr=;在75摄氏度时Pr=; 外表面换热系数的计算 由于采用为直埋方式,管道对土壤的换热系数有: 式中: —管道埋设处的导热系数。 —管道中心到地面的距离。 3.假设条件: A. 管道材料为碳钢() B. 查表得:碳钢在75和90摄氏度时的导热系数都趋近于 C.土壤的导热系数= D. 由于本文涉及到的最大管径为,所以取= E.保温材料为:聚氨酯,取= F. 保温层外包皮材料是:PVC,取= G.在75到90摄氏度之间水的比热容随温度的变化很小,可以忽略不计。 4.电厂实测数据为:

管径为300mm时,保温层厚度为:50mm,保温外包皮厚度为:7mm; 管径为400mm时,保温层厚度为:51mm,保温外包皮厚度为:; 管径为500mm时,保温层厚度为:52mm,保温外包皮厚度为:9mm; 管径为600mm时,保温层厚度为:54mm,保温外包皮厚度为:12mm; 蒸汽管道损失理论计算及分析 1、蒸汽管道热损失公式推导 稳态条件下,通过单位长度的蒸汽管道管壁的热流量是相同的。 根据稳态导热的原理,可得出蒸汽保温管道的导热热流量式为: 2、总传热系数及其影响因素分析

管道压力损失计算

冷热水管道系统的压力损失 无论在供暖、制冷或生活冷热水系统,管道是传送流量和热量必不可少的部分。计算管道系统的压力损失有助于: (1) 设选择正确的管径。 (2) 设选择相应的循环泵和末端设备。也就是让系统水循环起来并且达到热能传送目的 的设备。 如果不进行准确的管道选型,会导致系统出现噪音、腐蚀(比如管道阀门口径偏小)、严重的能耗及设备的浪费(比如管道阀门水泵等偏大)等。 管道系统的水在流动时遇到阻力而造成其压力下降,通常将之简称为压降或压损。 压力损失分为延程压力损失和局部压力损失: — 延程压力损失指在管道中连续的、一致的压力损失。 — 局部压力损失指管道系统内特殊的部件,由于其改变了水流的方向,或者使局部水流通道变窄(比如缩径、三通、接头、阀门、过滤器等)所造成的非连续性的压力损失。 以下我们将探讨如何计算这两种压力损失值。在本章节内我们只讨论流动介质为水的管道系统。 一、 延程压力损失的计算方式 对于每一米管道,其水流的压力损失可按以下公式计算 其中:r=延程压力损失 Pa/m Fa=摩擦阻力系数 ρ=水的密度 kg/m 3 v=水平均流速 m/s D=管道内径 m 公式(1) 延程压力损失 局部压力损失

管径、流速及密度容易确定,而摩擦阻力系数的则取决于以下两个方面: (1)水流方式,(2)管道内壁粗糙程度 表1:水密度与温度对应值 水温°C10 20 30 40 50 60 70 80 90 密度 kg/m3999.6 998 995.4 992 987.7 982.8 977.2 971.1 964.6 1.1 水流方式 水在管道内的流动方式分为3种: —分层式,指水粒子流动轨迹平行有序(流动方式平缓有规律) —湍流式,指水粒子无序运动及随时变化(流动方式紊乱、不稳定) —过渡式,指介于分层式和湍流式之间的流动方式。 流动方式通过雷诺数(Reynolds Number)予以确定: 其中: Re=雷诺数 v=流速m/s D=管道内径m。 ?=水温及水流动力粘度,m2/s 表2:水温及相关水流动力粘度 水温m2/s cSt °E 10°C 1.30×10-6 1.30 1.022 20°C 1.02×10-6 1.02 1.000 30°C 0.80×10-6 0.80 0.985 40°C 0.65×10-6 0.65 0.974 50°C 0.54×10-6 0.54 0.966 60°C 0.47×10-6 0.47 0.961 70°C 0.43×10-6 0.43 0.958 80°C 0.39×10-6 0.39 0.956 90°C 0.35×10-6 0.35 0.953 通过公式2计算出雷诺数就可判断水流方式: Re<2,000:分层式流动 Re:2,000-2,500:过渡式流动

管道阻力损失计算

管道的阻力计算 风管内空气流动的阻力有两种,一种是由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的沿程能量损失,称为摩擦阻力或沿程阻力;另一种是空气流经风管中的管件及设备时,由于流速的大小和方向变化以及产生涡流造成比较集中的能量损失,称为局部阻力。通常直管中以摩擦阻力为主,而弯管以局部阻力阻力为主(图6-1-1)。 图6-1-1 直管与弯管 (一)摩擦阻力 1.圆形管道摩擦阻力的计算 根据流体力学原理,空气在横断面形状不变的管道内流动时的摩擦阻力按下式计算: (6-1-1) 对于圆形风管,摩擦阻力计算公式可改为: (6-1-2) 圆形风管单位长度的摩擦阻力(又称比摩阻)为: (6-1-3) 以上各式中 λ——摩擦阻力系数;

v——风秘内空气的平均流速,m/s; ρ——空气的密度,kg/m3; l——风管长度,m; Rs——风管的水力半径,m; f——管道中充满流体部分的横断面积,m2; P——湿周,在通风、空调系统中即为风管的周长,m; D——圆形风管直径,m。 摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管管壁的粗糙度有关。在通风和空调系统中,薄钢板风管的空气流动状态大多数属于紊流光滑区到粗糙区之间的过渡区。通常,高速风管的流动状态也处于过渡区。只有流速很高、表面粗糙的砖、混凝土风管流动状态才属于粗糙区。计算过渡区摩擦阻力系数的公式很多,下面列出的公式适用范围较大,在目前得到较广泛的采用: (6-1-4) 式中K——风管内壁粗糙度,mm; D——风管直径,mm。 进行通风管道的设计时,为了避免烦琐的计算,可根据公式(6-1-3)和(6-1-4)制成各种形式的计算表或线解图,供计算管道阻力时使用。只要已知流量、管径、流速、阻力四个参数中的任意两个,即可利用线解图求得其余的两个参数。线解图是按过渡区的λ值,在压力B0=101.3kPa、温度t0=20℃、宽气密度ρ0=1.204kg/m3、运动粘度 v0=15.06×10-6m2/s、管壁粗糙度K=0.15mm、圆形风管等条件下得出的。当实际使用条件下上述条件不相符时,应进行修正。 (1)密度和粘度的修正 (6-1-5) 式中Rm——实际的单位长度摩擦阻力,Pa/m; Rmo——图上查出的单位长度摩擦阻力,Pa/m; ρ——实际的空气密度,kg/m3; v——实际的空气运动粘度,m2/s。

沿程水头损失计算表

DN8DN10DN15DN20DN25DN32DN40DN50DN65DN80 DN100DN125DN150DN200DN250DN300DN350DN400DN500DN600DN700DN800DN900DN100 912.515.7521.252735.7541536880.5106131156207259311363410513614702800898998 0.10.82240.53660.39730.26920.19720.13690.11460.0820.05930.04770.03330.02530.02020.0140.01040.00820.00670.00570.00430.00340.00290.00240.00210.00180.2 2.7522 1.7956 1.32960.90080.65980.45810.38330.27460.19860.15950.11150.08470.06750.04670.03490.02750.02250.01920.01440.01140.00950.00810.00690.0060.3 5.6326 3.6748 2.7212 1.8436 1.35040.93750.78450.56190.40640.3264 0.22820.17330.13810.09560.07140.05630.04610.0393 0.02940.02330.01950.01650.01420.01240.49.4149 6.1425 4.5485 3.0815 2.2571 1.567 1.31130.93920.67930.54550.38140.28970.23080.15980.11940.09410.0770.06570.04910.03890.03270.02760.02370.02070.514.0759.1831 6.8 4.6069 3.3744 2.3427 1.9604 1.4042 1.01560.81550.57030.4330.34510.23890.17850.14070.11510.09830.07340.05810.04880.04120.03550.03090.619.612.7889.4693 6.4153 4.699 3.2623 2.73 1.9553 1.4142 1.1357 0.79410.6030.48050.33270.24860.1960.16030.1368 0.1022 0.08090.0680.05740.04940.043 0.725.98216.95112.5528.5038 6.2289 4.3244 3.6188 2.5919 1.8747 1.5054 1.05270.79930.6370.4410.32950.25980.21250.18140.13550.10730.09010.07610.06550.05710.833.21321.66916.04610.8717.9626 5.528 4.626 3.3134 2.3964 1.9244 1.3456 1.02180.81430.56370.42120.33210.27160.23190.17330.13720.11520.09720.08370.07290.941.29226.9419.94913.5159.8993 6.8726 5.7512 4.1193 2.9793 2.3925 1.6729 1.2704 1.01230.70080.52370.41280.33770.28820.21540.17050.14330.12090.1040.0907150.21432.76124.25916.43512.0388.3576 6.9939 5.0093 3.6231 2.9094 2.0344 1.5448 1.23110.85230.63690.50210.41060.35050.26190.20740.17420.1470.12650.11031.159.97839.13128.97619.63114.3799.98268.3538 5.9834 4.3276 3.4751 2.43 1.8452 1.4704 1.0180.76070.59970.49050.41870.31290.24770.20810.17560.15110.13171.270.34545.89533.98523.02416.86411.7089.79787.0176 5.0756 4.0758 2.85 2.1642 1.7246 1.19390.89220.70330.57530.49110.36690.29050.24410.20590.17720.15451.382.55753.86339.88527.02119.79213.74111.4998.2359 5.9567 4.7834 3.3448 2.5399 2.024 1.4012 1.04710.82540.67510.57630.43060.34090.28640.24170.2080.18131.495.74762.46846.25731.33822.95415.93613.3369.5517 6.9084 5.5476 3.8792 2.9457 2.3474 1.6251 1.21440.95730.7830.66840.49940.39540.33220.28030.24120.21031.5109.9171.71153.10135.97526.35118.29415.30910.9657.9306 6.3684 4.4532 3.3815 2.6947 1.8655 1.394 1.09890.89890.76730.57330.45390.38140.32180.27690.24141.6125.0681.59160.41740.93129.98120.81417.41812.4769.02327.2458 5.0667 3.8474 3.0659 2.1226 1.5861 1.2504 1.02270.8730.65230.51640.43390.36610.3150.27461.7141.1892.10868.20546.20833.84623.49819.66414.08410.1868.1799 5.7198 4.3434 3.4611 2.3962 1.7906 1.4115 1.15450.98550.73640.5830.48980.41330.35560.311.8158.28103.2676.46551.80437.94526.34322.04515.7911.429.1705 6.4126 4.8694 3.8803 2.6864 2.0074 1.5825 1.2943 1.10490.82560.65360.54910.46340.39870.34761.9176.35115.0685.19757.7242.27829.35224.56217.59312.72410.2187.1449 5.4255 4.3234 2.9932 2.2367 1.7632 1.4422 1.2310.91990.72820.61190.51630.44430.38732 195.4 127.49 94.402 63.955 46.846 32.523 27.216 19.493 14.099 11.322 7.9167 6.0116 4.7905 3.3165 2.4783 1.9537 1.598 1.364 1.01930.8069 0.678 0.572 0.4922 0.4291 2.1215.43140.55104.0870.51151.64835.85630.00621.49115.54412.4828.7282 6.6278 5.2815 3.6565 2.7323 2.1539 1.7617 1.5038 1.12380.88960.74750.63070.54270.47312.2236.4415 4.26114.2377.38656.68339.35232.93123.58717.0613.6999.57937.2741 5.7965 4.013 2.9987 2.364 1.9335 1.6505 1.23330.97640.82030.69220.59560.51922.3258.42168.6124.8584.58161.95443.01135.99325.7818.64614.97310.477.9504 6.3355 4.3861 3.2776 2.5838 2.1133 1.8039 1.348 1.06710.89660.75650.6510.56752.4281.38183.58135.9492.0966 7.45846.83339.1912 8.0720.30216.30311.48.6567 6.8983 4.7758 3.5688 2.8133 2.3011 1.9642 1.4678 1.16190.97630.82370.70880.61792.5305.3219 9.2147.599.9373.19750.81742.52530.45822.02917.6912.379.39317.4852 5.1821 3.8723 3.0526 2.4968 2.1313 1.5926 1.2608 1.05930.89380.76910.6705 2.6 330.23215.45159.54108.0879.16954.96345.99532.94423.82719.13413.379 10.16 8.096 5.6049 4.1883 3.3017 2.7005 2.3052 1.7226 1.3637 1.14580.96670.83190.7252 2.7356.12232.34172.05116.5685.37759.27249.60135.52725.69520.63414.42810.9568.7307 6.0444 4.5167 3.5606 2.9123 2.4859 1.8576 1.4706 1.2356 1.04250.89710.78212.8382.99249.87185.03125.3591.81863.74453.34338.20727.63422.1915.51711.7839.3894 6.5004 4.8575 3.8292 3.132 2.6735 1.9978 1.5815 1.3288 1.12120.96480.84112.9410.83268.04198.48134.4798.49368.37957.22240.98529.64323.80416.64512.63910.072 6.973 5.2106 4.1076 3.3597 2.8679 2.143 1.6965 1.4254 1.2027 1.0350.90223439.6528 6.84212.4143.9105.473.17661.23643.8631.72225.4741 7.81313.52610.7797.4622 5.5762 4.3958 3.5954 3.0691 2.2934 1.8155 1.5254 1.2871 1.10760.96553.1469.45306.28226.8153.65112.557 8.13565.38746.83333.87227.21 9.0214.44311.5097.9679 5.9541 4.6937 3.8391 3.2771 2.4488 1.9386 1.6288 1.3743 1.1826 1.03093.2500.23326.36241.67163.73119.9383.25869.67349.90336.09328.98320.26715.3912.2648.4903 6.3445 5.0014 4.0908 3.4919 2.6093 2.0657 1.7356 1.4644 1.2602 1.09853.3531.98347.08257.01174.12127.5488.54374.09653.0738.38430.82321.55316.36713.0429.0292 6.7472 5.3189 4.3504 3.7136 2.775 2.1968 1.8458 1.5574 1.3401 1.16833.4564.71368.43272.82184.83135.3893.9978.65456.33640.74632.7222.87917.37413.8459.58477.1623 5.6462 4.6181 3.9421 2.9457 2.332 1.9593 1.6532 1.4226 1.24013.5598.42390.42289.1195.86143.4799.683.34959.69843.17834.67324.24518.41114.67110.1577.5898 5.9832 4.8937 4.1773 3.1215 2.4712 2.0763 1.7519 1.5075 1.3142 沿程水头损失计算表 流速 管径

水系统管道阻力计算

空调水系统的水力计算 根据舒适性空调冷热媒参数,应对冷热源装置、末端设备、循环水泵功率等进行考虑,因此,空调冷水供回水温差应大于等于5℃。 一、沿程阻力(摩擦阻力) 流体流经一定管径的直管时,由于流体内摩擦力而产生的阻力,阻力的大小与路程长度成正比的叫做沿程阻力,即 (1-1) 若直管段长度l=1m时, 则 式中λ——摩擦阻力系数,m; ——管道直径,m; R——单位长度直管段的摩擦阻力(比摩阻),Pa/m; ——水的密度,kg/m3; ——水的流速,m/s。 对于紊流过渡区域的摩擦阻力系数λ,可由经验公式计算得到。当水温为20℃时,冷水管道的摩擦阻力计算表可以从《实用供热空调设计手册》中查询。根据管径、流速,查出管道动压、流量、比摩阻等参数。 计算管道沿程阻力时,室内冷、热负荷是计算管道管径大小的基本依据,对于PAU机组管道管径进行计算时,应考虑其提供的仅为新风负荷,室内负荷是由风机盘管承担。所以这种空调末端承担负荷应计算精确,以避免负荷叠加。同时应清楚了解水管系统的方式,如同程式,异程式。不同的接管方式对沿程阻力具有一定的影响。在计算工程中,比摩阻宜控制在100-300Pa/m,通常不应超过400Pa/m。 二、局部阻力 (一)局部阻力及其系数

在管内水的流动过程中,当遇到各种配件如阀门、弯头等时,由于涡流而导致能量损失,这部分损失习惯上称为局部阻力()。

(2-1)式中——管道配件的局部阻力系数; ——水流速度,m/s。 常用管道的配件可以通过相应的表格进行查询。根据管道管径的不同以及管道上的阀门、弯头、过滤器、除污器、水泵入口等能出现局部阻力的类别进行查询,得到不同的局部阻力系数,再利用公式计算出局部阻力。 对于三通而言,不同的混合方向及方式,会出现不同的阻力系数,且数值相差比较大。因此,查询三通阻力系数时,应根据已有的混合方式进行查询,进而得到更准确的局部阻力系数。 在实际计算水管局部阻力时,应先确定管道上的管件种类、数目,尤其是水管接进机组、水泵、末端。可参见设备安装详图,其中会画出相应的管道配件。 (二)当量长度 利用相同管径直管段的长度表示局部阻力,这样称为局部阻力当量长度(m): 式中——管道配件的局部阻力系数。 根据各种阀门、弯头、三通以及特殊配件(突扩、突缩、胀管、凸出管等)的工程直径,可以查出相应的当量长度。 三、设备压力损失 空调系统中含有很多制冷、制热设备,如冷凝器、蒸发器、冷却水塔、冷热盘管等等。这些设备自身都有一定的压力损失。在水系统的水力计算中,除了管道部分的阻力之外,还有设备的压力损失。将这两部分加起来,才是整个系统的水力损失。 但是因为设备的生产厂家、型号、运行条件及工况的不同,压力损失相差比较大,一般情况下,是由设备厂家提供该设备的压力损失。若缺乏该方面的资料,可以按照经验值进行估算。估算值见表3-1。

各种管道水头损失的简便计算公式

各种管道水头损失的简便计算公式 (879) 摘要:从计算水头损失的最根本公式出发,将各种管道的计算公式加以推导,得出了计算水头损失的简便公式,使得管道工程设计人员从繁琐的计算中解脱出来,提高了工作效率。 关键词:水头损失塑料管钢管铸铁管混凝土管钢筋混凝土管 在给水工程应用中经常要用到水头损失的计算公式,一般情况下计算水头损失都是从水力摩阻系数λ等基本参数出发,一步一步的代入计算。其实各个公式之间是有一定的联系的,有的参数在计算当中可以抵消。如果公式中只剩下流速、流量、管径这些基本参数,那么就会给计算者省去不少的麻烦。在此我们充分利用了各参数之间以及水头损失与水温的关系,将公式整理简化,供大家参考。 1、PVC-U、PE的水头损失计算 根据《埋地硬聚氯乙烯给水管道工程技术规程》规定,塑料管道沿程水头损失hf应按下式计算: (式1-1) 式中λ—水力摩阻系数; L—管段长度(m); di—管道内径(m);

v—平均流速(m/s); g—重力加速度,9.81m/s2。 因考虑到在通常的流速条件下,常用热塑性塑料给水管PVC-U、PE管一般处于水力光滑区,管壁绝对当量粗糙度对结果的影响非常小或没有影响,故水力摩阻系数λ可按下式计算: (式1-2) 式中Re—雷诺数。 雷诺数Re应按下式计算: (式1-3) 式中γ—水的运动粘滞度(m3/s),在不同温度时可按表1采用。 表1水在不同温度时的γ值(×10-6) 05101520253040 水温℃ 1.78 1.52 1.31 1.14 1.000.890.80 0.66

γ(m3/s) 从前面的计算可知,若要计算水头损失,需将表1中的数据代入,并逐步计算,最少需要3个公式,计算较为繁琐。为将公式和计算简化,以减少工作量,特推导如下: 因具体工程水温的变化较大,水力计算中通常按照基准温度计算,然后根据具体情况,决定是否进行校正。冷水管的基准温度多选择10℃。 当水温为10℃时的γ=1.31×10-6 m3/s,代入式1-3 得(式1-4) 将式1-4代入式1-2 (式1-5) 再将式1-5代入式1-1 得(式1-6) 取L为单位长度时,hf即等同于单位长度的水头损失i,所以 (式1-7) 又因为(式1-8)

8-沿程水头损失实验

沿程水头损失实验 一、实验目的要求 ~lgu曲线; 1.加深了解园管层流和紊流的沿程损失随平均流速变化的规律,绘制lgh f 2.掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用气—水压差计及电测仪测量压差的方法; 3.将测得的Re~λ关系值与莫迪图对比,分析其合理性,进一步提高实验成果分析能力。 自循环沿程水头损头实验装置简图 1. 自循环高压恒定全自动供水器 2. 实验台 3. 回水管 4. 水压差计 5. 测压计 6. 实验 管道 7. 电子量测仪 8. 滑动测量尺 9. 测压点 10. 实验流量调节阀 11. 供水管及供水阀 12. 旁 通管及旁通阀 13. 调压筒 二、实验原理

由达西公式 得(7.1) 另由能量方程对水平等直径园管可得 (7.2) 压差可用压差计或电测。对于多管式水银压差有下列关系: (7.3) 式中,、分别为水银和水的容重;为汞柱总差。 三、实验方法与步骤 准备Ⅰ:对照装置图和说明,搞清各组成部件的名称、作用及其工作原理;检查蓄水箱水位是否够高及旁通阀12是否已关闭。否则予以补水并关闭阀门;记录有关实验常数:工作管内径d和实验管长L(标志于蓄水箱)。 准备Ⅱ:启动水泵。本供水装置采用的是自动水泵,接通电源,全开阀12,打开供水阀11,水泵自动开启供水。 准备Ⅲ:调通量测系统。 1.夹紧水压计止水夹,打开出水阀10和进水阀11(逆钟向),关闭旁通阀12(顺钟向),启动水泵排除管道中的气体。 ,排除水压计中的2.全开阀12,关闭阀10,松开水压计止水夹,并旋松水压计之旋塞F 1 气体。随后,关阀11,开阀10,使水压计的液面降至标尺零指示附近,即旋紧F 。再次开启阀 1 11并立即关闭阀10,稍候片刻检查水压计是否齐平,如不平则需重调。 3.水压计齐平时,则可旋开电测仪排气旋扭,对电测仪的连接水管通水、排气,并将电测仪调至“000”显示。

水头损失估算表

水头损失估算 废水处理构筑物 名称 水头损失(m水柱) 净水处理构筑物水头损失(m水柱) 格栅0.1~0.25 混合槽0.4~0.5 沉砂池0.1~0.25 反反室0.4~0.5 除油池0.1~0.25 进水井格网0.2 平流式沉淀池0.2~0.4 沉淀池0.2~0.3 竖流式沉淀池0.4~0.5 澄清池0.7~0.8 辐流式沉淀池0.5~0.6 滤池 2.5~3 装有回转式布水器的生物滤池H-0.15(H-工作高 度) 接触滤池 2.2 鼓风曝气池0.25~0.4 快滤池 1.5~2 加速曝气池0.25~0.4 混合槽至沉淀池0.3 混合池0.1~0.3 混合槽至澄清池0.5 接触池0.1~0.3 混合槽至接触滤 池 0.3 管件水头损失(m水柱) 进水井至接触滤 池 0.3 三通0.2~0.3 沉淀池至滤池0.2~0.3 变径管0.05~0.1 澄清池至滤池0.2~0.3 弯头0.1 滤池至清水池0.3 闸阀0.1~0.2 接触滤池至清水 池 0.3 止回阀0.8~1.0 底阀0.8~1.0 截止阀0.4~0.5 水表0.8~1.0 水泵扬程计算: H=h1+h2+h3 h1:吸水自然高差(m),包括吸水与输水高差

h 2:水头损失(m ),h 2=1.2沿程管道损失,包括局部阻力损失 h 3:自由水头(m ) 当水泵扬程≤20 m 时,为2~3 m , 当水泵扬程>20 m 时,为3~5 m 吸水罐容积计算 W= K ?? ? ??-H W 33.1033.100 W :吸水罐容积(m 3) K :安全系数,取1.2 H :吸水池最低水位至吸水管最高点的高度(m ) W 0:吸水管与泵壳的充水容积(m 3) 简易计算 W=(3~5)W G W G :吸水管充水容积(m 3)

管道、平面热损失计算

A 简易热工设计 1 设计需要确定的工艺参数 1) 管道要求的维持温度,TV; 2) 当地最低环境温度(℃),TA; 3) 管道的外径,D; 4) 容器的表面积,S; 5) 管道的保温材料品种及厚度; 6) 管道是在室内或室外。 2 管道、平面热损失计算 2.1 管道 保温管道的热损失(加30%安全系数)按公式(1)计算: Qt={[2π(TV-TA) ]/〔( LnD0/D1)1/λ+2/( D0α)]}×1.3 (1) 2.2 平面 保温平面的热损失(加30%安全系数)按公式(2)计算: QP=[(TV-TA)/(δ/λ+1/α)] ×1.3 (2) 式(1)和式(2)中: Qt —单位长度管道的热损失,W/m; Qp —单位平面的热损失,W/㎡; TV —系统要求的维持温度,℃; TA —当地的最低环境温度℃; λ —保温材料的导热系数,W/(m℃),见表3; D1 —保温层内径,(管道外径) m; D0 —保温层外径,m; D0=D1+2δ; δ —保温层厚度,m; Ln —自然对数; α —保温层外表面向大气的散热系数,W/(㎡℃)与风速ω,(m/s)有关,α值按公式(3)计算: α=1.163(6+ω1/2) W/( ㎡℃) (3) 表3 常用保温材料导热系数 保温材料导热系数W/ (m. ℃)

玻璃纤维0.036 矿渣棉0.038 硅酸钙0.054 膨胀珍珠岩0.054 蛭石0.084 岩棉0.043 聚氨脂0.024 聚苯乙烯0.031 泡沫塑料0.042 石棉0.093 表4 管道材质修正系数 碳钢1 不锈钢1.25 a铜0.9 塑料1.5 B 电伴热设计 首先应知道管道的口径、保温层材料及厚度和所需维持温度之差△T,查管道散热量表,(乘以适当的保温系数),就能得到单位长管道的散热量,如果管子在室内则再乘以0.9。如果伴热的是塑料管道,因为塑料的导热性远低于碳钢(0.12:25),故可用0.6-0.7的系数对正常散热量加以修正。 例1:某厂有一管线,管径为1/2",保温材料是硅酸钙,厚度10mm,管道中流体为水,水温需保持10℃,冬季最低气温是-25℃,环境无腐蚀性,周围供电条件380V、220V均有,求管道每米热损失? 步骤一:△T = TA - TB =10℃-(-25℃)=35℃ 步骤二:查管道散热量表,管径1/2"。10mm保温层。 当△T =30℃热损失为11.0w/m,当△T =40℃热损失为14.9w/m,△T =35℃时,每米损失可采用中间插入法求得(因表中无QB值)。 QB=11.0w/m+(14.9w/m - 11.0w/m)[(35-30)÷ (40-30)]=12.95w/m 步骤三:保温层采用硅酸钙,查保温材料修正数表乘以保温系数f及综合系数1.4 Qr=1.4QB×f=1.4×12.95w/m×1.50=27.195w 答案:管道每米损失热量27.195W 保温材料修正数表 容器罐体耗散热量的计算

管路沿程水头损失实验

管路沿程水头损失实验 一、实验目的要求 1.加深了解圆管层流和紊流的沿程损失随平均流速变化的规律,绘制h曲线; l g V l g f 2.掌握管道沿程阻力系数的量测技术和应用水压差计及电测仪测量压差的 方法; 3.将测得的Re-f关系值与莫迪图对比,分析其合理性,并且与莫迪图比较,进一步提高实验成果分析能力。 二、实验装置 本实验的实验装置,如图1所示。 图1自循环沿程水头损失实验装置图 1.自循环高压恒定全自动供水器; 2.实验台; 3.回水管; 4.水压差计; 5.测压计; 6.实验管道 8.滑动测量尺; 9.测压点; 10.实验流量调节阀; 11.供水管与供水阀; 12.旁通管路与旁通阀; 13.稳压筒

实验装置配备如下: 1.测压装置:U形管水压差计和电子量测仪。 低压差用U形管水压差计量测,而高压差需要用电子量测仪来量测。电子量测仪(见图2)由压力传感器和主机两部分组成,经由连通管将其接入测点。压 差读数(以厘米水柱为单位)通过主机显示。 图2 电子量测仪 1.压力传感器; 2.排气旋钮; 3.连通管; 4.主机 2.自动水泵与稳压器: 自循环高压恒定全自动供水器由离心泵、自动压力开关、气--水压力罐式稳压器等组成。压力超高时能自动停机,过低能自动开机。为避免因水泵直接向实验管道供水而造成的压力波动等影响,离心泵的输水是先进入稳压器的压力罐, 经稳压后再送向实验管道。 3.旁通管与旁通阀: 由于本实验装置所采用水泵的特性,在供小流量时有可能时开时停,从而造成供水压力的较大波动。为避免这种情况出现,供水器设有与蓄水箱直通的旁通管,通过分流可使水泵持续稳定运行。旁通管中设有调节分流量至水箱的阀门, 即旁通阀。实验流量随旁通阀开度减小(分流量减小)而增大。设计上旁通阀又是本装置用以调节流量的阀门之一。所以调节流量有两种方法:一是调节实验流量调节阀(见图1);二是调节旁通阀。 4.稳压筒: 为了简化排气,并防止实验中再进气,在传感器前连接稳压筒(2只充水不满顶的密封立筒)。

通风管道阻力计算

通风管道阻力计算 风管内空气流动的阻力有两种,一种是由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的沿程能量损失,称为摩擦阻力或沿程阻力;另一种是空气流经风管中的管件及设备时,由于流速的大小和方向变化以及产生涡流造成比较集中的能量损失,称为局部阻力。 一、摩擦阻力根据流体力学原理,空气在横断面形状不变的管道内流动时的摩擦阻力按下式计算: ΔPm=λν2ρl/8Rs 对于圆形风管,摩擦阻力计算公式可改写为: ΔPm=λν2ρl/2D 圆形风管单位长度的摩擦阻力(比摩阻)为: Rs=λν2ρ/2D 以上各式中 λ————摩擦阻力系数 ν————风管内空气的平均流速,m/s; ρ————空气的密度,Kg/m3; l ————风管长度,m ; Rs————风管的水力半径,m; Rs=f/P f————管道中充满流体部分的横断面积,m2; P————湿周,在通风、空调系统中既为风管的周长,m; D————圆形风管直径,m。 矩形风管的摩擦阻力计算 我们日常用的风阻线图是根据圆形风管得出的,为利用该图进行矩形风管计算,需先把矩形风管断面尺寸折算成相当的圆形风管直径,即折算成当量直径。再由此求得矩形风管的单位长度摩擦阻力。当量直径有流速当量直径和流量当量直径两种; 流速当量直径:Dv=2ab/(a+b) 流量当量直径:DL=1.3(ab)0.625/(a+b)0.25 在利用风阻线图计算是,应注意其对应关系:采用流速当量直径时,必须用矩形中的空气流速去查出阻力;采用流量当量直径时,必须用矩形风管中的空气流量去查出阻力。 二、局部阻力当空气流动断面变化的管件(如各种变径管、风管进出口、阀门)、流向变化的管件(弯头)流量变化的管件(如三通、四通、风管的侧面送、排风口)都会产生局部阻力。

蒸汽管道损失理论计算及分析

bw k p g f C G t t k l t ?-=?)(热水供热管道的温降 1.计算基本公式 温损计算公式为: 式中: g k —管道单位长度传热系数C m w ο ?/ p t —管内热媒的平均温度C ? k t —环境温度 C ? G —热媒质量流量 s Kg / C —热水质量比热容 C Kg J ? ?/ l ——管道长度 m 由于计算结果为每米温降,所以L 取1m .管道传热系数为 ∑=++ += n i w w i i i n n g d a d d d a k 111 ln 2111 ππ λπ 式中: n a ,w a —分别为管道内外表面的换了系数C m w ο ?2/ n d , w d —分别为管道(含保温层)内外径 m i λ—管道各层材料的导热系数C m w ο ?/(金属的导热系数很高,自身 热阻很小,可以忽略不计)。 i d —管道各层材料到管道中心的距离m

内表面换热系数的计算 根据的研究结果,管内受迫流动的努谢尔特数可由下式计算: 42 .075 .0Pr )180(Re 037.0-≈= λ n n n d a N Pr 为普朗特常数查表可得,本文主要针对供水网温度和回水网温度进行查找得: 90摄氏度时Pr=;在75摄氏度时Pr=; 外表面换热系数的计算 由于采用为直埋方式,管道对土壤的换热系数有: ]1)2(2ln[22-+ = w t w t w t w d h d h d a λ 式中: t λ—管道埋设处的导热系数。 t h —管道中心到地面的距离。 3.假设条件: A. 管道材料为碳钢(%5.1≈w ) B. 查表得:碳钢在75和90摄氏度时的导热系数λ都趋近于 C m w ο?/ C.土壤的导热系数t λ= C m w ο?/ D. 由于本文涉及到的最大管径为,所以取 t h = E.保温材料为:聚氨酯,取λ= C m w ο?/

管道压力损失计算

管道总阻力损失hw=∑hf+∑hj, hw—管道的总阻力损失(Pa); ∑hf—管路中各管段的沿程阻力损失之和(Pa); ∑hj—管路中各处局部阻力损失之和(Pa)。 hf=RL、 hf—管段的沿程损失(Pa); R—每米管长的沿程阻力损失,又称比摩阻(Pa/m); L—管段长度(m), R的值可在水力计算表中查得。 也可以用下式计算, hf=[λ×(L/d)×γ ×(v^2)]÷(2×g), L—管段长度(m); d—管径(m); λ—沿程阻力因数; γ—介质重度(N/m2); v—断面平均流速(m/s); g—重力加速度(m/s2)。 管段中各处局部阻力损失 hj=[ζ×γ ×(v^2)]÷(2×g), hj—管段中各处局部阻力损失(Pa); ζ—管段中各管件的局部阻力因数,可在管件的局部阻力因数表中查得。(引自《简明管道工手册》.P.56—57) 管道压力损失怎么计算

其实就是计算管道阻力损失之总和。 管道分为局部阻力和沿程阻力:1、局部阻力是由管道附件(弯头,三通,阀等)形成的,它和局阻系数,动压成正比。局阻系数可以根据附件种类,开度大小通过查手册得出,动压和流速的平方成正比。2、沿程阻力是比摩阻乘以管道长度,比摩阻由管道的管径,内壁粗糙度,流体流速确定 总之,管道阻力的大小与流体的平均速度、流体的粘度、管道的大小、管道的长度、流体的气液态、管道内壁的光滑度相关。它的计算复杂、分类繁多,误差也大。如要弄清它,应学“流体力学”,如难以学懂它,你也可用刘光启著的“化工工艺算图手册”查取。 管道主要损失分为沿程损失和局部损失。Δh=ΣλL/d*(v2/2g)+Σξv2/2g。其中的λ和ξ都是系数,这个是需要在手册上查询的。L-------管路长度。d-------管道内径。v-------有效断面上的平均流速,一般v=Q/s,其中Q是流量,S是管道的内截面积。希望你能看懂 液体压力计算公式是什么 1mm水柱=10pa 10m=100000pa= 1毫米汞柱(mmHg)=帕(Pa) 1工程大气压=千帕(kPa) 对静止液体,就是初中的公式 压强P=ρgh 压力F=PS 如果受力表面不规则,需要积分计算 常用两种方法计算: 1.液体在柱形器具中,且放在水平面上,此时: F=G液=m液g=ρ液gV液

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