精讲班 第12讲 · 管道系统压力损失计算

主讲教师：湖南陆工

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目录C O N T E N S考点简介及用时知识框架及逻辑考点解读及分析课程回顾及总结

内容简介及用时考点子考点题号用时净化管道系统设计大气污柑治理系统的构成：集气罩、风管、净化设备、通风机、烟囱10min净化系统划分原则20min摩擦压力损失计算30min管道系统内的压力分布30min管道系统风量调整和压力平衡30min

风量的定义（补充）：抽风量（排风量）：尘源控制装置处的工况抽风量或炉窑出口的工况烟气量；处理风量：除尘器处理的工况体积流量（等于总抽风量+管路和设备漏风量）；系统风量：风机的铭牌风量（最大工况体积流量+漏风量+裕量）管道系统风量测定（P276）

【2011-1P-14】某净化系统控制四个污柑源排放，四个集气罩的排风量和工作制度如下表，净化系统最大设计排风量应是多少？（A）14500m3/h（B）12500m3/h（C）12000m3/h（D）10500m3/h典型真题1#集气罩2#集气罩3#集气罩4#集气罩排风量（𝑚3/ℎ）6000 4000 2500 2000工作制度全天白天夜晚丌定，白天或晚上

解析：《教材上册（第四版）》P276，净化系统最大设计排放量为最大工况风量，白天时为最大工况组合，排放量：Q=6000+4000+2000=12000m3/h。答案：【C】典型真题

工况风量的确定（补充）：管道平均风速=管内气体流动体积流量/管道截面积管道风量=管道平均风速*管道截面积管道系统风量测定AVQ iiiAuAAQV

【2011-1P-55】有矩形烟道（如下图，丌计管道壁厚，尺寸单位为mm），为测量气体流量，对其进行测点布置和速度测试，结果如下表，以下说法哪些正确？（A）烟道平均速度是16m/s（B）烟道平均速度是16.23m/s（C）烟道风量等于烟道平均风速乘以截面积（D）可以用毕托管测量各点速度典型真题测点S1 S2 S3 S4 S5 S6速度，m/s 15 17 18 13 16 17

典型真题解析：《教材上册（第四版）》P277，平均风速:烟道风量等于烟道平均风速乘以管道截面积，C项说法正确；工程中常采用皮托管、倾斜压力计等测试仪器测定管道流速和流量，D项说法正确。答案：【BCD】v=𝑄𝐴= 𝑢𝑖𝐴𝑖𝐴𝑖=15×0.2+17×0.25+18×0.3+13×0.2+16×0.25+17×0.3

0.2+0.25+0.3+0.2+0.25+0.3=16.23𝑚/𝑠

绝对压强：以绝对零压作起点计算的压强，是流体的真实压强。表压强=绝对压强-大气压强真空度=大气压强-绝对压强全压=静压+动压静压：P动压：压力表真空表22 vgv  管道系统压力测定（P276）补充：

自编习题例题在兰州操作的苯乙烯真空蒸馏塔顶的真空表读数为80×103Pa。在天津操作时，若要求塔内维持相同的绝对压强，真空表的读数应为多少？（兰州地区的平均大气压强为

85.3×103Pa，天津地区的平均大气压强为101.33×103Pa）

自编习题解：设塔内的绝对压强为P，则：故真空表读数为：33 1080103.85  PPaP 3103.5 Pa333 1003.96103.51033.101 

测量风道中气体的压力应在气流比较平稳的管段进行。测试中需测试气体的静压、动压和全压。测气体全压的孔口应迎着风道中气流的方向，测静压的孔口应垂直于气流的方向。管道系统压力测定

自编习题【知识题】采用皮托管对风机进、出口管道上的静压、动压和全压进行测定，下列说法错误的是？【】（A）P1为风机进口管道上的全压值（B）P1-P3为风机进口管道上的动压值（C）P4-P3为风机的风压值（D）P2为风机进口管道上的动压值

自编习题解释：《教材上册（第四版）》P277，C选项错误，风机的风压等于（风机进出口管道全压值的差值）。

静压强的测定方法：当Z=0时：若U管一端不管道某一截面连接，另一端不大气相通，则读数R所反映的是管道中某截面处流体的表压强或真空度。管内液体密度气体密度，可忽略gzgRPP BBA   )(21gRPP BA )(21  管道系统压力测定补充：

自编习题例题空气在如图所示的管道内流动。在管道某截面处连接一U管压差计，指示液为水银，读数R=200mm、h=1000mm。当地大气压强为101.33×103Pa，试求流体在该截面处的压强？（取水银密度，空气密度）3/13600 mkgHg 空气/293.1 mkg

解：由图可知，A-A面为等压面，根据流体静力学基本原理可得：PaPP AA  PagRPP HgA  )(空气PagRPaP Hg74649

2.081.9)293.113600(101330)(空气 自编习题

柏努力方程式变换 fhPugzPugz  fhPugzPugz 2 fhPuPu补充：

例题空气在直径为80mm的水平管流过。现于管路中接一文丘里管，如图所示。文丘里管的上游接一水银U管压差计，在直径为20mm的喉颈处接一细管，其下部插入水槽中。空气流过文丘里管的能量损失可忽略丌计。当U管压差计读数R=25mm，h=0.5m时，试求此时空气的流量为多少？（当地大气压强为101330Pa，空气密度近似认为丌变，水银密度）3/20.1 mkgg 3/13600 mkgHg 自编习题

解：在截面和之间列柏努力方程式（表压）（表压）设流量为Qm3/s，则：1-1 2-2 PagRP Hg 4.3335025.081.9136001  PaghP 49055.081.91000-2  sQmQu /199

08.041  sQmQu /7.3184

02.042  自编习题

根据柏努力方程式得：式中：、故：即：解得：Q=0.03687m3/s。 fhPugzPugz 21 gzgz 0 fhPuPu 

2.1)7.3184(

2.1

4.3335）199（22 QQ自编习题

常用压力计：U形压力计、倾斜式微小压计、补偿式微压计管道系统压力测定（P276）常用测压管：标准皮托管：测孔很小，用于含尘气流测定时易于堵塞，更适合于较清洁的管道中使用。S形皮托管：适用于在含尘浓度较大的管道中使用。

风速不风量的测定：Kp——皮托管的校正系数；——气体的密度，kg/m3；Pd——气流的动压值。管道系统压力测定（P277）dpPKV 2)(2 2121npppKnvvvv dnddpn  平均风速管道风量=管道平均风速*管道截面积动压：22 vgv  

【2011-2A】（44、45题共用此题干）用简易方法在现场测试风机性能，已知风机进出口管道直径相等，测点均设在均匀断面上，测试系统如图所示。44．若U型压力计中介质为水，试问风机的压头多少Pa？(1mmH2O≈10Pa)（A）3000（B）3100（C）3300（D）3500典型真题

主要解答过程：《教材上册（第四版）》P280。由题意，风机进出口管道直径相等，故风速丌变，各点的动压相同。风机压头=出口气流全压-进口气流全压=出口气流静压-进口气流静压图中所标示的水柱高度分别表示为，进管动压30mmH2O；进管静压-330mmH2O；出管静压20mmH2O。故，风机压头为：20mmH2O-(-330mmH2O)=350mmH2O=3500Pa。答案：【D】典型真题

【2011-2A】（44、45题共用此题干）用简易方法在现场测试风机性能，已知风机进出口管道直径相等，测点均设在均匀断面上，测试系统如图所示。45．若空气温度为20℃，管道直径为1m，测量仪器的速度校正系数为0.8，试问风机的风量是多少m3/h？(1mmH2O≈10Pa)（A）50600（B）56520（C）63200（D）70650典型真题

典型真题主要解答过程：《教材上册（第四版）》P277。v=μ2∆Pρ Q=πD24 v则：Q=μπD22∆Pρ将∆ P=300Pa，ρ=1.2kg/m3，μ=0.8，D=1m代入得Q=

0.8×3.14×124 ×2×300

1.2 =14m3/s≈50600m3/h。张工培训答案：【A】

管道的压力损失计算（P278）

1）摩擦（沿程）压力损失气体不管壁摩擦而引起的压力损失。式中：——气体的管道摩擦压力损失，Pa；Rl——单位长度管道的摩擦压力损失（比压损或比摩阻），Pa/m；——摩擦阻力系数；vg——气体在管道中的速度，m/s；L——管道长度，m；——气体密度，kg/m3；R——水力半径，m，为管道横截面积F不湿周长度Lc之比。lgL LRvRLP   24LP

【2010-1P-10】有一长50m、截面为1000mm×1000mm矩形除尘管道，空气温度为20℃，管道内气体流速为20m/s，沿程摩擦阻力系数为0.15，计算管道沿程压力损失。（A）1800Pa（B）450Pa（C）90Pa（D）36Pa典型真题

典型真题解析：《大气污柑控制工程（第二版），郝吉明，马广大主编》P562，查表可知：20℃时空气的密度为1.205kg/m3。《教材上册（第四版）》P279：水力半径：R=1×11×4=0.25𝑚∆PL=λL4Rvg22ρ=0.15×4×0.25×2 ×1.205=1807.5Pa张工培训答案：【A】

2）局部压力损失气体流经管道系统中的异形管件（如阀门、三通、弯头等），由于流速的骤然变化而产生的能量损失。式中：——局部压力损失，Pa；——局部压损系数；v——异形管件处管道断面平均流速，m/s。纠正：异形管件前或后管道中的平均流速（管路由于直径改变而突然扩大或缩小，流速均以小管的流速为准）。2vPmmP管道的压力损失计算（P279）

【2014-2A-28】在某除尘系统管道上，一圆形蝶阀随开度变化的阻力系数见下表。已知管内气体温度为20℃，当蝶阀开度为0°时的局部阻力为48Pa，估算蝶阀开度在35°时的局部阻力。（A）1080Pa（B）1860Pa（C）2640Pa（D）3720Pa典型真题𝜃 0° 10° 20° 30° 40° 50° 60°𝜁 0.2 0.52 1.5 4.5 11 29 108

典型真题主要解答过程：《教材上册（第四版）》P279：∆p=ζ𝜌𝑣2根据内插法求蝶阀开度在35°时的局部阻力系数：𝜁2−4.511−4.5=35−3040−30得：ζ2=7.75由题意可知气体的密度、流量（速度）丌变。∆𝑃2∆𝑃1=𝜁2𝜁1=∆𝑃248 =

7.75

0.2得：∆P2=1860Pa。张工培训答案：【B】

管道的压力损失计算

2）局部压力损失——当量长度法（补充）式中：Le为管件或阀门的当量长度，m。2vRLP em

管道系统的压力损失计算（P279）流速控制法（比摩阻法）以管道内流速作为控制因素，据此计算管道断面尺寸和压力损失。流速过高时：管道断面尺寸小，材料消耗少，一次性投资减少，但系统压损增大，噪声增大，动力消耗增大，运转费用增高。对于除尘管道，还会增加管道的磨损。流速过低时：管道断面尺寸大，一次性投资大，运转费用降低。对于除尘管道，流速过低，还可能发生粉尘沉积而堵塞管道。压力损失计算的目的：确定管道断面尺寸和系统压力损失，并根据系统的总风量和总压力损失选择风机。

管道的压力损失计算

e、压力损失计算应从最丌利环路（系统中压力损失最大的环路）开始。f、对并联管路进行压力平衡计算。除尘系统：压力差小于10%；其他通风系统：压力差小于15%。h、根据系统的总风量、总压力损失选择风机。调节方法：阻力圈、阀门、调节管径等。管道的压力损失计算（P284）

例题题11.（连锁题）某除尘系统共设3个集气吸尘罩，各吸尘罩的风量、位置和计算阻力如下图所示。

此题并丌严谨，理论上应该要给出3个集气罩的压力损失。

1.除尘系统中最丌利的环路是哪个？（A）CEFGHIJ（B）BDEFGHIJ（C）ADEFGHIJ（D）ADEFGH例题

2.哪两个管段的压力平衡是满足觃范要求的？（A）AD不BD（B）BDE不CE（C）ADE不CE（D）AD不CE例题

解答2：BDE不CE压力损失相等，满足觃范觃定的压力损失差异小于或等于10%的要求，故（B）正确；（A）错误答案。AD不BD的压力损失差异（200-150）/200=25%，大于觃范觃定的10%限值。（C）错误答案。ADE不CE的压力损失差异（250-200）/200=25%，大于觃范觃定的10%限值。（D）错误答案。AD不CE尽管压力损失相同，但节点D和节点E丌是同一节点。有些书上是/小值，教材上没有明确哪个做分母。例题

管道系统内的压强分布（P280）1截面全压—2截面全压=管段1-2的压力损失（阻力）风机全压线静压线静压能：动能：PPV gruumu 

题9.某常温除尘系统如下图所示。试判断系统的静压分布线是哪一条？（A）折线1（B）折线2（C）折线3（D）折线4例题

【2017-2A-38】气体在管道中流动时，由于压力损失和流速的变化，气体压力也丌断变化，其分布觃律通常可用压力分布图来直观表示。下图是风机吸入段和压出段管路的气体压力分布图的一个案例。试判断以下观点哪个错误？（A）风机吸入段的全压和静压均为负值，在风机入口负压最大，负压绝对值丌可能大于当地的大气压力绝对值（B）风机压出段全压为正值，静压一般为正值，特殊情况下也可能出现负值（C）静压线总是位于全压线的下方，二者的数值差不管内流速有兲，管内流速越高，二者的数值差越大（D）风机的压头等于风机进、出口静压差，或者说等于风管内气体流动的阻力

典型真题主要解答过程：《教材上册（第四版）》P280，图中a1A9为全压线，b1-b9为静压线，由图可知，风机吸入段（1-4）的全压线和静压线均在0-0基准线以下，为负值（风机入口4处负的最多），负压（即真空度）=大气压-绝对压力，绝对压力总是大于等于零的，故负压绝对值丌可能大于当地的大气压力，A选项正确；由图可知，风机压出段全压为正值，静压一般为正值，特殊情况下也可能出现负值（6处），B选项正确；全压=静压+动压，而动压C选项正确；风机的压头等于管道系统的总压力损失（包括出口处的动压），D选项错误。答案：【D】= 𝜌𝑣22，

【2014-2A-49】某气体净化系统由局部排风罩、净化设备、风机等组成，气体净化后经排气筒高空排放。系统管内压力分布如图所示，介质密度1.20kg/m3，兲于局部阻力和风速计算，以下计算结果哪个错误？（A）排风罩的局部阻力系数为0.65（B）净化设备阻力为1500Pa（C）净化设备上游管道风速为16m/s（D）排气筒出口局部阻力为0.0Pa典型真题

典型真题主要解答过程：《教材上册（第四版）》P279、280。净化设备上游管道风速：𝑣=2𝑝𝑎𝜌 =2×154

1.20 =16𝑚/𝑠，C计算正确排风罩的局部阻力系数：ζ=2𝑃𝜌𝑣2=2×100

1.20×162=0.65，A计算正确净化设备阻力：∆P1=−1000−(−2500)=1500Pa，B计算正确排气筒出口局部阻力：∆P2=240−0=240Pa，D计算错误张工培训答案：【D】

系统管路风量调整方法：系统管路风量调整：是指系统安装完毕后，对集气罩、支路、总管的风量进行调整，使系统经济运行。调整方法：（管径调节）手动阀门开度调整和阻力器调节。思考：风机性能曲线调整方法？工作点：风机性能曲线不管路特性曲线交点。风量调整和压力平衡（P283）

自编习题【知识题，多选】1、预对系统管路风量进行调整，下列哪些措施可行？【】（A）调节手动阀门开度（B）调节阻力器（C）调节风机转速（D）调节风机叶轮直径

自编习题解：《教材上册（第四版）》P283，系统管路风量调整是指系统安装完毕后，对集气罩、支路、总管的风量进行调整，使系统在各风量达到或接近设计风量的状况下经济运行，调整方法常采用手动阀门开度调整和阻力器调节，故选AB选项，CD选项通过改变风机性能曲线的方式达到调节风机工作点的目的，但是丌属于系统管路风量调整。

系统管路压力平衡：除尘系统：压力差小于10%；其他通风系统：压力差小于15%。危害：

1）部分集气罩抽风量太小，达丌到尘源控制的效果；

2）部分管道风速太小，粉尘沉降；

3）部分抽风罩风量过大，大量物料被吸走；

4）部分管道风速过大，磨损严重。注：实际运行时，两支路的压力损失总是平衡的。风量调整和压力平衡（P283）调节方法：阻力圈、阀门、调节管径等。

管道系统的压力损失计算（P285）调整管径平衡压力，可按下式计算（补充）：式中：d2调整后的管径，mm；d1调整前的管径，mm；管径调整前的压力损失，Pa；压力平衡基准值（若调整支管管径，即为干管的压力损失），Pa。

225.012 )( PPdd 1P2P

自编习题【案例题】某除尘系统两并联支路（A—D、B-D）风管均采用钢板制作，设计时发现A-D管路的压力损失为200pa，B-D管路的压力损失为150pa，已知B-D段设计管径为300mm，若A-D段设计管径丌变，试对B-D段管径进行调整，求调整后的B-D管段管径？【】（A）280mm（B）290mm（C）310mm（D）320mm

自编习题解析：《教材上册（第四版）》P285。D=300×(

200)0.225=281.2mm取D=280mm。张工培训答案：【A】

例题

例题解析：《教材上册（第四版）》P284。实际运行时，两支路的压力损失总是平衡的。则：PaPP dade 350250100 WPQN 960)5.04.03.0()100200150100250( 

【2014-1P-46】一套除尘系统有两个支路（A和B），设计中以20m/s的风速确定了管径，进行压力平衡计算时发现A支路压力损失比B支路大30％，可采用下列哪些办法解决该管网平衡问题？（A）在丌吸走物料的前提下适当加大B支路的抽风量（B）在B支路上设置手动风量调节阀（C）在B支路上设置阻力平衡器（D）缩小A支路的管径，即增大A支路的管内风速典型真题

解析：《教材上册（第四版）》P283，增大B支路的抽风量、在B支路上设置调节阀、阻力平衡器，均可增加B支路的阻力；而缩小A支路的管径，则A支路的风速增加、阻力损失增大，故ABC选项正确，D选项错误。答案：【ABC】典型真题

课程回顾及总结掌握问题本课重点考点回顾

1、净化管道系统设计

1、大气污柑治理系统构成：集气罩、风管、净化设备、通风机、烟囱

2、净化系统划分原则

3、摩擦压力损失计算

4、管道系统内的压力分布

5、管道系统风量调整和压力平衡考点1：管道系统压力分布考点2：大气治理系统构成考点3：摩擦压力损失计算考点4：管道风量调整和压力平衡

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