在第4章4.2节中,已经介绍总流伯努利方程的几何表示方法,用能坡线及测压管头线分别表示沿程各断面单位总机械能及势能的变化。图7.4所示为简单管流上述两线的绘制结果。图7.4(a)表示考虑局部损失和速度头的情况。图中在1、2及3断面上均发生局部损失,在发生局部损失处,压强变化比较复杂,因此,在该处的测压管水头线用虚线表示。但在实际绘制时,由于压强变化规律难以确定,允许不考虑其变化过程,而直接画成与直管段斜率相同的直线。
图7.4 管流能头线和测压管头线
对于局部损失,实际上也应发生在一定的管道长度上,但绘制时认为发生在断面上,将它画成一垂直线段。对于长管道,由于不考虑局部损失和速度头,所以能头线和测压管头线相重合,如图7.4(b)所示。
前已述及,若欲求管道任一断面A上的压强水头,则只需量出从该管道中心点A到测压管水头线的垂直距离(图7.4(a));如果不考虑速度头,则为管道中心到能头线的垂直距离(图7.4(b))。如果测压管水头线在管轴下方,则低于管轴的垂直距离为负压,则为真空度。在进行压强校核时,主要寻求管道中最大压强(表压强)及最大真空度的位置。因为最大压强可能使管道破裂,而太大的真空度表明绝对压强显著降低。若该处的绝对压强小于该液体输送温度下的饱和蒸汽压时,液体便强烈汽化(沸腾)而破坏管道正常输送。因此,在管道设计安装时,应当保证在任何条件下管道能正常工作。
图7.5所示为油库油罐车虹吸管(鹤管)A—D及泵吸入管D—E卸油管系统。虹吸管就是管道中有一段管段高出吸入容器中的自油液面。工作时要先将管道灌满液体,然后利用位差或泵抽吸,管道才能工作。由图看出,最大真空度可能出现在B、C及泵吸入口E断面处,尤其当接近卸尽油品时,其真空度达到最大。
例7.5 在图7.5中,已知卸油的流量Q=50m3/h,hs=4.2m,虹吸管道直径d=100 mm,Δ=0.15mm,汽油运动黏度ν=0.01cm2/s,油温39℃时饱和蒸汽压为7m水柱,汽油密度ρ=730kg/m3,设当地大气压为9.2m水柱,校核卸油过程中是否发生汽阻(沸腾)现象?
图7.5 虹吸管和泵吸入管卸油系统(www.daowen.com)
解 因发生汽阻条件是pB<p蒸,pB是B断面的绝对压强,p蒸是油品的饱和蒸汽压。依据总流伯努利方程,得
计算v1及hwAB:
将v1及hwAB及其他已知数据代入式(1)
式中,当接近卸尽油品时h=hs,则
由此可知,pB<p蒸,卸油过程发生汽阻现象。
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