管件及阀门的当量长度

习题1.某设备上真空表的读数为4.8⨯104Pa ，试计算设备内的绝对压力和表压。

已知该地区的大气压力为1.01⨯105Pa 。

2.在附图所示的敞口容器内盛有油和水，已知水的密度为1000kg ⋅m -3，油的密度为820kg ⋅m -3，h 1=400mm ，h 2=600mm ，试计算h 的值，以mm 为单位。

习题2附图习题3附图 3.如附图所示，常温下水在水平等径管内以一定的流量流过。

截面1-1'与2-2'之间的压差为2.472kPa ，试问当分别采用正U 形管水银压差计和倒U 形管压差计测量时，两者的读数各为多少？已知水银的密度为13600kg ⋅m -3，水的密度为1000 kg ⋅m -3。

4.在附图所示的密闭容器A 与B 内，分别盛有密度为1000kg ⋅m -3的水和密度为810kg ⋅m -3的溶液，A 、B 间由一水银U 形管压差计相连。

(1) 当p A =29⨯103Pa(表)时，U 形管压差计读数R=0.25m ，h=0.8m ，试计算容器B 内的压强p B 。

(2) 当容器A 内液面上方的压强减小至'A p =20⨯103Pa(表)，而pB 保持不变时，U 形管压差计的读数R'为多少? 已知两容器内的液面处于同一水平面上，水银的密度为13600kg ⋅m -3。

5.在图1-10所示的液位测量装置中，已知容器内装有密度为860kg ⋅m -3的油品，其液面允许到达的最大高度h 1=2m ，压差计内的指示液为水银，密度为13600kg ⋅m -3。

试计算当压差计的读数R=200mm 时，容器内的液位高度h 2。

6.为排除气体管道中的少量积水，采用附图所示的液封装置，水由气体管道中的垂直支管排出。

若气体的压力 p 习题6附图为10kPa(表)，试计算水封管插入液面下的最小高度h 。

已知水的密度为1000kg ⋅m -3。

7.用管径为φ57⨯3.5mm 的管道输送密度为1840kg ⋅m -3的硫酸，若硫酸在管内的流速为0.8m ⋅s -1，试分别计算硫酸的体积流量、质量流量和质量流速。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟阀门流量系数CV 与当量长度L/D 的换算分析了阀门流量系数CV 与当量长度L/D、阀门公称直径DN 和阀门阻力系数ξ 之间的关系，给出了L/D 与CV 的换算公式，论述了用L/D 规定阀门流阻要求时，应明确L/D 值对应的管道摩擦阻力系数λT 与管道内径D。

1、概述工程设计中，使用当量长度L/D ( 直管长度L 与管道内径D 之比) 规定阀门的流阻要求较为普遍。

而在阀门行业中，通常使用流量系数CV 值表示阀门的流通能力。

假如阀门供应商对阀门CV 值和L/D 的换算不了解，供货阀门的流阻可能会不满足工程设计的要求，真空技术网(chvacuum/)认为造成工程进度的延误和经济上的损失。

本文针对阀门CV 和L/D 的换算进行了分析。

2、CV 值与L/D2.1、CV 值根据由于流量Q 和压力降△P 不是阀门本身的特性参数，从式( 1) 难以看出CV 的物理含义。

笔者认为，式(1) 中ρw 的引入主要是为了使阀门在规定的条件下，每分钟流经阀门的水为1gal 时阀门的CV 值为1，即起标定CV 值的作用。

若将ρw 看作一个无量纲常数，则从式(1) 可得出CV 的量纲为[m2]。

文献给出了CV 与阻力系数ξ 的转换公式为通常，阀门的阻力系数ξ 通过试验得到，试验方法可依据EN 1267- 1999 或JB /T 5296 - 1991 等标准。

依据EN 1267 - 1999 时，计算ξ 选取的流速V 为根据试验流量Q 和试验管道内径( 或公称直径DN) 计算得到平均流速( V = 4π- 1QD-2 ) 。

对于同一阀门，ξ 是与管道内径D 对应的，不同管道内径D 对应不同的阻力系数ξ。

对于阀门不同管道的阻力系数换算式为。

查得：λ =0.020 进口管ξ i = 0.3（题给），闸阀ξ j = 0.17(全开)
z1=4.44m<5m 排放流量达高峰时，池内液面在海平面以上4.44m， 尚不致从池边溢出，距池边尚有5-4.44=0.56m。
例2
用 泵 把 20℃ 苯 从 地 下 储 罐 送 到 高 位 槽 ， 流 量 300l/min 。高位槽液面比储罐液面高10m 。泵吸入 管路用φ89×4mm 的无缝钢管，直管长为15m ，管 路上装有一个底阀(可粗略的按旋启式止回阀全开时计 )、一个标准弯头；泵排出管用φ57×3.5mm 的无缝 钢管，直管长度为50m，管路上装有一个全开的闸阀 、一个全开的截止阀和三个标准弯头。储罐及高位槽 液面上方均为大气压。设储罐液面维持恒定。试求泵 的轴功率。泵的效率70%。 取管壁绝对粗糙度e=0.3mm。
解：
求解本题时，若计算管内流速看其是否能使流量 达到6m3/s，要用试差法。
为避免试差，可计算蓄水池水面需在海平面以上 几米才能达6m3/s的流量。若水面高度不到5m， 池内水便不致溢出。
第一步：以海平面为基准水平面， 蓄水池水面为截面1-1，管出口内侧为截面2 第二步：列柏努利方程：
P1=0(表压), P2=30*1.04*1000*9.81=3.06*105Pa(表压) 20℃水：ρ =1000kg/m3， μ =1cP=0.001N· 2 s/m
进一步确定输送设备所加的外功、 设备内的压强或相对位置等。
（2）已知管径、管长、管件和阀门的设置及允 许的能量损失， 求流体流速或流量。
（3）已知管长、管件和阀门的当量长度， 求管径。 流体的流量及允许的能量损失，
后两种情况u或d未知，故Re不知，不能判断流型， λ 不能确定，计算时往往采用试差法。

第一章 流体流动流体的重要性质1．某气柜的容积为6 000 m 3，若气柜内的表压力为 kPa ，温度为40 ℃。

已知各组分气体的体积分数为：H 2 40%、 N 2 20%、CO 32%、CO 2 7%、CH 4 1%，大气压力为 kPa ，试计算气柜满载时各组分的质量。

解：气柜满载时各气体的总摩尔数()mol 4.246245mol 313314.860000.10005.53.101t =⨯⨯⨯+==RT pV n 各组分的质量：kg 197kg 24.246245%40%4022H t H =⨯⨯=⨯=M n m kg 97.1378kg 284.246245%20%2022N t N =⨯⨯=⨯=M n mkg 36.2206kg 284.246245%32%32CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 44.758kg 444.246245%7%722CO t CO =⨯⨯=⨯=M n m kg 4.39kg 164.246245%1%144CH t CH =⨯⨯=⨯=M n m2．若将密度为830 kg/ m 3的油与密度为710 kg/ m 3的油各60 kg 混在一起，试求混合油的密度。

设混合油为理想溶液。

解： ()kg 120kg 606021t =+=+=m m m331221121t m 157.0m 7106083060=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=+=ρρm m V V V 33t t m m kg 33.764m kg 157.0120===V m ρ 流体静力学3．已知甲地区的平均大气压力为 kPa ，乙地区的平均大气压力为 kPa ，在甲地区的某真空设备上装有一个真空表，其读数为20 kPa 。

若改在乙地区操作，真空表的读数为多少才能维持该设备的的绝对压力与甲地区操作时相同 解：（1）设备内绝对压力绝压=大气压-真空度= ()kPa 3.65Pa 1020103.8533=⨯-⨯ （2）真空表读数真空度=大气压-绝压=()kPa 03.36Pa 103.651033.10133=⨯-⨯4．某储油罐中盛有密度为960 kg/m 3的重油（如附图所示），油面最高时离罐底9.5 m ，油面上方与大气相通。