第5章有壓管道恒定流動(dòng)

1、浙江工商大學(xué)浙江工商大學(xué)工程流體力學(xué)工程流體力學(xué)課程組課程組四、離心泵的水力計(jì)算。四、離心泵的水力計(jì)算。一、孔口和管嘴恒定出流；一、孔口和管嘴恒定出流；二、長(zhǎng)管流動(dòng)和短管流動(dòng)；二、長(zhǎng)管流動(dòng)和短管流動(dòng)；三、管道的串、并聯(lián)；三、管道的串、并聯(lián)；3、恒定流動(dòng)恒定流動(dòng)：運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間變化的流動(dòng)。：運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間變化的流動(dòng)。2、有壓管道有壓管道：管道周界上各點(diǎn)均受到液體壓強(qiáng)的作用。：管道周界上各點(diǎn)均受到液體壓強(qiáng)的作用。1、有壓管流有壓管流：水流沿管道滿管流動(dòng)的水力現(xiàn)象。：水流沿管道滿管流動(dòng)的水力現(xiàn)象。意義：意義：1 1、實(shí)際工程中各類取水設(shè)備、實(shí)際工程中各類取水設(shè)備2 2、泄水閘口、泄水閘口3 3、

2、某些流量測(cè)量設(shè)備、某些流量測(cè)量設(shè)備4 4、液壓傳遞中調(diào)節(jié)流量、液壓傳遞中調(diào)節(jié)流量1 1、分類、分類自由式出流自由式出流流入大氣流入大氣淹沒式出流淹沒式出流流入相同介質(zhì)的流體中流入相同介質(zhì)的流體中薄壁孔口薄壁孔口線狀接觸線狀接觸厚壁孔口（管嘴）厚壁孔口（管嘴）面狀接觸面狀接觸2/dl4/2dl大孔口大孔口 小孔口小孔口1 .0/1 .0/HdHd孔口截面上流速分布的均勻性孔口截面上流速分布的均勻性定常出流定常出流出流系統(tǒng)的水頭保持不變，出流系統(tǒng)的水頭保持不變， 出流的各種參數(shù)保持恒定。出流的各種參數(shù)保持恒定。非定常出流非定常出流出流系統(tǒng)的水頭隨時(shí)間變化，出流系統(tǒng)的水頭隨時(shí)間變化， 出流參數(shù)也隨之

3、變化。出流參數(shù)也隨之變化。出流的下游條件出流的下游條件口邊緣厚孔度影響出流口邊緣厚孔度影響出流1 1、薄壁小孔口的恒定出流、薄壁小孔口的恒定出流薄壁：薄壁：孔口具有銳緣，出流的孔口具有銳緣，出流的 水股與孔口只有周線上水股與孔口只有周線上 的接觸。的接觸。小孔口：小孔口：孔口直徑孔口直徑Hd1 . 0恒定出流：恒定出流：當(dāng)孔口泄流后，容器當(dāng)孔口泄流后，容器 內(nèi)的液體得到不斷的內(nèi)的液體得到不斷的 補(bǔ)充，保持水頭補(bǔ)充，保持水頭H不變。不變。（1 1）孔口收縮系數(shù)）孔口收縮系數(shù)1AAAAc孔孔口口面面積積斷斷面面流流束束直直徑徑為為最最小小的的收收縮縮由于孔徑較小，認(rèn)為孔口各處的水頭都為由于孔徑較小

4、，認(rèn)為孔口各處的水頭都為H，水流由各個(gè)方向，水流由各個(gè)方向向孔口集中射出，在慣性的作用下，約在離孔口向孔口集中射出，在慣性的作用下，約在離孔口d/2的的c- -c斷面斷面的面積最小，稱的面積最小，稱c-c斷面為收縮斷面。斷面為收縮斷面。斷面收縮系數(shù)斷面收縮系數(shù): :64. 063. 0與邊界條件有關(guān)與邊界條件有關(guān)孔口形狀孔口形狀 (圓邊孔口的收縮系數(shù)最大圓邊孔口的收縮系數(shù)最大)孔口邊緣情況孔口邊緣情況 (薄壁小孔口的收縮系數(shù)最小薄壁小孔口的收縮系數(shù)最小)孔口在壁面上的位置孔口在壁面上的位置 孔口的位置對(duì)收縮系數(shù)有直接的影響孔口的位置對(duì)收縮系數(shù)有直接的影響全部收縮孔口全部收縮孔口: :孔口的全部

5、邊界不與側(cè)邊和底邊重合，孔口的全部邊界不與側(cè)邊和底邊重合， 其四周的流線都發(fā)生收縮。其四周的流線都發(fā)生收縮。 完善收縮完善收縮: :孔口邊界與側(cè)邊的距離大于孔口邊界與側(cè)邊的距離大于3倍的孔寬。倍的孔寬。 不完善收縮不完善收縮: :孔口邊界與側(cè)邊的距離較小?？卓谶吔缗c側(cè)邊的距離較小。部分收縮孔口部分收縮孔口:孔口的部分邊界與側(cè)邊重合?？卓诘牟糠诌吔缗c側(cè)邊重合。 薄壁小孔口在全部、完善收縮時(shí)薄壁小孔口在全部、完善收縮時(shí)（1 1）孔口自由出流）孔口自由出流列列1- -1和和c- -c斷面的伯努利方程斷面的伯努利方程wccwccaahgvgvHhgvgpgvgpH222222112211gvhhccj

6、w22設(shè)斷面設(shè)斷面1- -1的總水頭為的總水頭為H1gvHH22111流股收縮的局部阻力系數(shù)流股收縮的局部阻力系數(shù)ccccccccgvgvgvH2222221以過(guò)孔口中心的水平線以過(guò)孔口中心的水平線0- -0為基準(zhǔn)線為基準(zhǔn)線孔口出流的特點(diǎn)孔口出流的特點(diǎn)1：孔口斷面的收縮孔口斷面的收縮孔口出流的特點(diǎn)孔口出流的特點(diǎn)2：水頭損失只考慮局部損失水頭損失只考慮局部損失孔口自由出流的流量系數(shù)孔口自由出流的流量系數(shù)62.060.006.098.097.01111ccccc),(cf、1AAc孔口自由出流的流速系數(shù)孔口自由出流的流速系數(shù)1122gHAgHAvAQcccccccccgvgvgvH22222211

7、1221gHgHvccc（2 2）孔口淹沒出流）孔口淹沒出流孔口位于下游水位以下，從孔口流出的水流流孔口位于下游水位以下，從孔口流出的水流流入下游水體中，這種出流稱為孔口淹沒出流。入下游水體中，這種出流稱為孔口淹沒出流。以過(guò)孔口中心的水平線以過(guò)孔口中心的水平線0- -0為基準(zhǔn)線，列為基準(zhǔn)線，列1- -1和和2- -2斷面的伯努利方程斷面的伯努利方程gvHgvH22222221111- -1斷面的總水頭斷面的總水頭2- -2斷面的總水頭斷面的總水頭與自由式出流相同的是，自孔口流出的液體首先形成射流而產(chǎn)生截面與自由式出流相同的是，自孔口流出的液體首先形成射流而產(chǎn)生截面收縮。與自由式出流不同的是，截

8、面收縮后還有一個(gè)迅速擴(kuò)散的過(guò)程。收縮。與自由式出流不同的是，截面收縮后還有一個(gè)迅速擴(kuò)散的過(guò)程?？卓谘蜎]出流的特點(diǎn)孔口淹沒出流的特點(diǎn)1 1：wwaahgvHgvHhgvgpHgvgpH22222222211122222111孔口淹沒出流的特點(diǎn)孔口淹沒出流的特點(diǎn)2：只考慮局部損失只考慮局部損失whgvaHgvaHH）（）（2222222111流股收縮的局部阻力系數(shù)流股收縮的局部阻力系數(shù) 與孔口自由出流相同與孔口自由出流相同c圓管突然擴(kuò)大的局部阻力系數(shù)圓管突然擴(kuò)大的局部阻力系數(shù)e設(shè)設(shè)1- -1、2- -2斷面的水頭損失為：斷面的水頭損失為：jjfwhhhh局部損失分為兩部分局部損失分為兩部分流股收縮

9、產(chǎn)生的局部損失流股收縮產(chǎn)生的局部損失流股突擴(kuò)產(chǎn)生的局部損失流股突擴(kuò)產(chǎn)生的局部損失gvhgvhcejccj222221若孔口兩側(cè)容器較大，若孔口兩側(cè)容器較大，whHHHvv21210,0112AAcejh孔口淹沒出流的流量系數(shù)。孔口淹沒出流的流量系數(shù)?？卓谘蜎]出流的流速系數(shù)孔口淹沒出流的流速系數(shù)gHgHvcec221022ccecgvH98.097.01ce62.060.0淹沒出流的流速和流量均與孔口在自由面下的深度無(wú)關(guān)，淹沒出流的流速和流量均與孔口在自由面下的深度無(wú)關(guān)，孔口斷面各點(diǎn)的水頭均為孔口斷面各點(diǎn)的水頭均為H，所以淹沒出流無(wú)大、小孔口之分。，所以淹沒出流無(wú)大、小孔口之分。106. 0ec

10、gHAgHAvAQcc2221HHH由于孔口各點(diǎn)的作用水頭差異很大，由于孔口各點(diǎn)的作用水頭差異很大，如果把這種孔口分成若干個(gè)小孔口，如果把這種孔口分成若干個(gè)小孔口，對(duì)每個(gè)小孔口出流可近似用小孔口對(duì)每個(gè)小孔口出流可近似用小孔口出流公式，然后再把這些小孔口的出流公式，然后再把這些小孔口的流量加起來(lái)作為大孔口的出流流量。流量加起來(lái)作為大孔口的出流流量。大孔口大孔口 小孔口小孔口1 .0/0Hd1 .0/0Hd大孔口出流的流量系數(shù)，可查表。大孔口出流的流量系數(shù)，可查表。大孔口形心的水頭。大孔口形心的水頭。0HgHAgHAQ22dhhgbQHH02012ghbdhghdAdQ22設(shè)流體流經(jīng)薄壁矩形大孔口

11、恒定自由出流設(shè)流體流經(jīng)薄壁矩形大孔口恒定自由出流2 2、薄壁大孔口恒定自由出流、薄壁大孔口恒定自由出流02gHAQdhhgbQHH02012)(23223012302HHgbQ孔口出流的流量系數(shù)?？卓诔隽鞯牧髁肯禂?shù)。85.070.0孔口寬度為孔口寬度為b，高度為，高度為e。)(9611 2)21 ()21(232200230230230HegHbeHeHeHgbQ代入上式，并將括號(hào)內(nèi)的表達(dá)式按牛代入上式，并將括號(hào)內(nèi)的表達(dá)式按牛頓二項(xiàng)式定理展開級(jí)數(shù)，取前四項(xiàng)頓二項(xiàng)式定理展開級(jí)數(shù)，取前四項(xiàng)023.001.0)(9615 .11200HeHe 時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)，在工程上可忽略在工程上可忽略大孔口出流的流量系

12、數(shù)大于小大孔口出流的流量系數(shù)大于小孔口出流的流量系數(shù)孔口出流的流量系數(shù)小小大大beAeHHeHH2200100202gHAQ3 3、孔口非恒定出流、孔口非恒定出流孔口非恒定出流一般應(yīng)考慮液面高度對(duì)孔口出流速度的影響?？卓诜呛愣ǔ隽饕话銘?yīng)考慮液面高度對(duì)孔口出流速度的影響。然而當(dāng)孔口面積遠(yuǎn)小于容器面積時(shí)，液體在然而當(dāng)孔口面積遠(yuǎn)小于容器面積時(shí)，液體在dt 時(shí)段內(nèi)的升降時(shí)段內(nèi)的升降或壓強(qiáng)的變化緩慢，慣性力可忽略不計(jì)，此時(shí)可把整個(gè)變速的或壓強(qiáng)的變化緩慢，慣性力可忽略不計(jì)，此時(shí)可把整個(gè)變速的流動(dòng)過(guò)程劃分為許多小區(qū)間，在每個(gè)小區(qū)間仍可按恒定流處理。流動(dòng)過(guò)程劃分為許多小區(qū)間，在每個(gè)小區(qū)間仍可按恒定流處理。容器

13、內(nèi)容器內(nèi)dt 時(shí)間減少的液體體積時(shí)間減少的液體體積經(jīng)孔口經(jīng)孔口dt 時(shí)間流出的液體體積時(shí)間流出的液體體積dtghAQdtdV2dhAdVdhAdtghA2分析在無(wú)水量補(bǔ)充的條件下，等截面分析在無(wú)水量補(bǔ)充的條件下，等截面 的容器的泄空時(shí)間的容器的泄空時(shí)間 t 。ghAQ2A若若 時(shí)時(shí), ,hgAdhAdt2）（2122221HHgAAhgAdhAtHHmax11122222QVgHAHAHgAAt變水頭出流的放空時(shí)間相當(dāng)于初始水頭作用下定常泄放同樣變水頭出流的放空時(shí)間相當(dāng)于初始水頭作用下定常泄放同樣體積的液體所需時(shí)間的兩倍。體積的液體所需時(shí)間的兩倍。開始出流時(shí)的最大流量開始出流時(shí)的最大流量dhA

14、dtghA202HmaxQ1max2gHAQ二、管嘴恒定出流二、管嘴恒定出流 1 1、管嘴恒定出流、管嘴恒定出流在容器孔口上連接一段斷面與孔口形狀相似，長(zhǎng)度為在容器孔口上連接一段斷面與孔口形狀相似，長(zhǎng)度為(3-4)(3-4)d的短管，這樣的短管稱為管嘴，液流流經(jīng)管嘴且在出口斷面的短管，這樣的短管稱為管嘴，液流流經(jīng)管嘴且在出口斷面滿管流出的現(xiàn)象稱為管嘴出流。滿管流出的現(xiàn)象稱為管嘴出流。外管嘴：外管嘴：管嘴不伸入到容器內(nèi)管嘴不伸入到容器內(nèi)內(nèi)管嘴：內(nèi)管嘴：管嘴伸入到容器內(nèi)管嘴伸入到容器內(nèi)管嘴：管嘴：等截面管嘴等截面管嘴圓錐形收縮管嘴圓錐形收縮管嘴圓錐形擴(kuò)張管嘴圓錐形擴(kuò)張管嘴流線形管嘴流線形管嘴2 2

15、、 圓柱形外管嘴恒定出流圓柱形外管嘴恒定出流以以0-0為基準(zhǔn)面，列為基準(zhǔn)面，列1-1和和2-2斷面的伯努利方程斷面的伯努利方程whgvagvaH22222211gvgvhhccjw222212管嘴出流的特點(diǎn)管嘴出流的特點(diǎn)2：水頭損失水頭損失（1 1）流股收縮產(chǎn)生的局部損失）流股收縮產(chǎn)生的局部損失（2 2）收縮后的擴(kuò)張產(chǎn)生的局部損失）收縮后的擴(kuò)張產(chǎn)生的局部損失（3 3）沿程損失）沿程損失可忽略可忽略（因管嘴很短）（因管嘴很短）管嘴出流的特點(diǎn)管嘴出流的特點(diǎn)1：在距離管道入口約為在距離管道入口約為 處有一收縮斷處有一收縮斷 面面C- -C，經(jīng)，經(jīng)C- -C后逐漸擴(kuò)張并充滿全管泄出。后逐漸擴(kuò)張并充滿全

16、管泄出。dlc8 . 0waahgvagpgvagpH222222111收縮后突然擴(kuò)張的局部阻力系數(shù)收縮后突然擴(kuò)張的局部阻力系數(shù)gvgvgvgvgvgvhhccccjw22222222221221222212c流股收縮的局部阻力系數(shù)流股收縮的局部阻力系數(shù)gvgvccc22222ccccccccccAAvvAvAvAAvv2222221孔口收縮系數(shù)孔口收縮系數(shù)15. 063. 006. 0cc1cAAAAcc（連續(xù)性方程）（連續(xù)性方程）n圓柱形外管嘴的流量系數(shù)圓柱形外管嘴的流量系數(shù)82.0nn圓柱形外管嘴的流速系數(shù)圓柱形外管嘴的流速系數(shù)n82.05 .01112ngvHH22111112221g

17、HgHvn1122gHAgHAAvQnn收縮后突然擴(kuò)大的局部阻力系數(shù)收縮后突然擴(kuò)大的局部阻力系數(shù)5 . 049. 034. 015. 034. 01111221ccAAgvgvhgvgvHcw2222222212222211令：令：1- -1斷面的總水頭斷面的總水頭AAc3 3、圓柱形外管嘴的真空度、圓柱形外管嘴的真空度 同樣水頭、同樣過(guò)流斷面的同樣水頭、同樣過(guò)流斷面的管嘴管嘴 的過(guò)流能力大于孔口的過(guò)流能力。的過(guò)流能力大于孔口的過(guò)流能力。孔口外加管嘴，增加了阻力，但流量并孔口外加管嘴，增加了阻力，但流量并未減少，反而比原來(lái)提高了未減少，反而比原來(lái)提高了32%，這是，這是因?yàn)楣茏靸?nèi)收縮斷面處真空

18、作用的結(jié)果。因?yàn)楣茏靸?nèi)收縮斷面處真空作用的結(jié)果。12gHAvAAvQcc孔口自由出流：孔口自由出流：管嘴管嘴自由自由出流：出流：82.0n62.060.0%3262. 062. 082. 0%100ne出流量的增量：出流量的增量：122gHvvn2222222jcaccchgvgpgvgp由由c-c突擴(kuò)到滿管時(shí)突擴(kuò)到滿管時(shí) 的水頭損失系數(shù)。的水頭損失系數(shù)。gvgvAAhcjc2)11(2)1(22222222221vvAAvAvAvcccc2jch2222222jccccahgvgvgppgvgpphccavc2)11(22222連續(xù)性方程：連續(xù)性方程：1222222222)11(2)11(H

19、gvgpphncccavcAAc圓柱形外管嘴收縮斷面的真空度圓柱形外管嘴收縮斷面的真空度以以0-0為基準(zhǔn)面，列為基準(zhǔn)面，列c-c和和2-2斷面的伯努利方程斷面的伯努利方程對(duì)圓柱形外管嘴：由實(shí)驗(yàn)得：對(duì)圓柱形外管嘴：由實(shí)驗(yàn)得：孔口自由出流：孔口自由出流：出流收縮斷面在大氣中。出流收縮斷面在大氣中。 管嘴出流：管嘴出流：出流收縮斷面為真空區(qū)，真空對(duì)液體起抽吸的作用，出流收縮斷面為真空區(qū)，真空對(duì)液體起抽吸的作用， 圓柱形外管嘴收縮斷面的真空度可達(dá)作用水頭的圓柱形外管嘴收縮斷面的真空度可達(dá)作用水頭的 75%，即管嘴的作用相當(dāng)于將孔口自由出流的作用，即管嘴的作用相當(dāng)于將孔口自由出流的作用 水頭增加了水頭增

20、加了0.75倍，這樣就提高了管嘴的出流能力。倍，這樣就提高了管嘴的出流能力。;82.064.0n；175.0Hgpphcavc1222222222)11(2)11(Hgvgpphncccavc12c工程實(shí)際中：工程實(shí)際中：mhvc7max175.0Hgpphcavc4 4、圓柱形外管嘴的正常工作條件、圓柱形外管嘴的正常工作條件mmH975.071（1 1）管嘴長(zhǎng)度為管嘴長(zhǎng)度為(3-4)d長(zhǎng)度太短：長(zhǎng)度太短：收縮后來(lái)不及突擴(kuò)到整個(gè)斷面，收縮后來(lái)不及突擴(kuò)到整個(gè)斷面， 真空不能形成。真空不能形成。長(zhǎng)度太長(zhǎng)：長(zhǎng)度太長(zhǎng)：沿程損失增大不能忽略，出流能沿程損失增大不能忽略，出流能 力減少。變?yōu)槎坦芰?。力減少

21、。變?yōu)槎坦芰?。工程?shí)際中：工程實(shí)際中：mhvc7max工作條件：工作條件：（2 2）mHgpphcavc775.01當(dāng)當(dāng) 時(shí)，管嘴內(nèi)的液體將發(fā)生汽化，并有可能自管嘴時(shí)，管嘴內(nèi)的液體將發(fā)生汽化，并有可能自管嘴出口處將空氣吸入，從而使收縮斷面處的真空遭到破壞。出口處將空氣吸入，從而使收縮斷面處的真空遭到破壞。mhvc7l圓錐形收斂管嘴，可以產(chǎn)生較大的出口流速。常用于水力挖土等水圓錐形收斂管嘴，可以產(chǎn)生較大的出口流速。常用于水力挖土等水力機(jī)械施工，管道設(shè)備清洗，消防水槍的射流滅火等工程。力機(jī)械施工，管道設(shè)備清洗，消防水槍的射流滅火等工程。l流線形管嘴，水流在管嘴內(nèi)無(wú)收縮和擴(kuò)大，局部阻力系數(shù)最小，流流

22、線形管嘴，水流在管嘴內(nèi)無(wú)收縮和擴(kuò)大，局部阻力系數(shù)最小，流量系數(shù)最大。用于道路工程中的有壓涵管，水壩的泄水管，水輪機(jī)量系數(shù)最大。用于道路工程中的有壓涵管，水壩的泄水管，水輪機(jī)引水管等。引水管等。l圓錐形擴(kuò)張管嘴，可以在收縮斷面處形成真空，具有較大的過(guò)流能圓錐形擴(kuò)張管嘴，可以在收縮斷面處形成真空，具有較大的過(guò)流能力且出口流速較小。常用于各類引射器和農(nóng)業(yè)灌溉用的人工降雨噴力且出口流速較小。常用于各類引射器和農(nóng)業(yè)灌溉用的人工降雨噴嘴等設(shè)備。嘴等設(shè)備。l特殊的專用管嘴，用于滿足不同的工程要求。如冷卻設(shè)備用螺旋形特殊的專用管嘴，用于滿足不同的工程要求。如冷卻設(shè)備用螺旋形管嘴，在離心作用下使水流在空氣中擴(kuò)散

23、，以加速水的冷卻，噴泉管嘴，在離心作用下使水流在空氣中擴(kuò)散，以加速水的冷卻，噴泉的噴嘴，做成圓形、矩形、十字形、內(nèi)空形，形成不同形狀的射流的噴嘴，做成圓形、矩形、十字形、內(nèi)空形，形成不同形狀的射流以供觀賞。以供觀賞。例例5.1 ：閘口出流流量：閘口出流流量Q與閘前水頭與閘前水頭H的（的（ ）次成正比？）次成正比？A）1/2B）1C）3/2D）2A短管短管 長(zhǎng)管長(zhǎng)管 局部水頭損失、流速水頭占局部水頭損失、流速水頭占總水頭損失比例較大（大于總水頭損失比例較大（大于5%5%），計(jì)算時(shí)不能忽略），計(jì)算時(shí)不能忽略沿程水頭損失水頭為主，沿程水頭損失水頭為主，局部損失和流速水頭在總局部損失和流速水頭在總水頭

24、損失中所占比重很小，水頭損失中所占比重很小，計(jì)算時(shí)可忽略。計(jì)算時(shí)可忽略。管路按水頭損失大小比重可分為管路按水頭損失大小比重可分為6 . 0182. 02例5.2: 水從封閉水箱上部直徑d1=30mm的孔口流至下部，然后經(jīng)d2=20mm的圓柱行管嘴排向大氣中，流動(dòng)恒定后，水深h1=2m，h2=3m，水箱上的壓力計(jì)讀數(shù)為4.9MPa，求流量Q和下水箱水面上的壓強(qiáng)p2，設(shè)為穩(wěn)定流。解：經(jīng)過(guò)孔口的流量Q121112111224ppdhgdQ22222224phgdQ Pap421034. 4smphgdQQ/1011. 32433222222經(jīng)過(guò)管嘴的流量Q2因?yàn)榉€(wěn)定流，所以Q1Q2整理得：壓力管道水

25、力計(jì)算壓力管道水力計(jì)算的主要內(nèi)容就是確定水頭損失，包括沿程的主要內(nèi)容就是確定水頭損失，包括沿程水頭損失和局部水頭損失。水頭損失和局部水頭損失。對(duì)恒定流，有壓管道的水力計(jì)算對(duì)恒定流，有壓管道的水力計(jì)算 主要有下列幾種。主要有下列幾種。 一、一、 已知管道布置、斷面尺寸及作用水頭，要求確定管道通過(guò)流量。已知管道布置、斷面尺寸及作用水頭，要求確定管道通過(guò)流量。 二、當(dāng)已知管道尺寸和輸水能力時(shí)，計(jì)算水頭損失；即要求確定通過(guò)二、當(dāng)已知管道尺寸和輸水能力時(shí)，計(jì)算水頭損失；即要求確定通過(guò) 一定流量時(shí)所必須的水頭。一定流量時(shí)所必須的水頭。 三、管道直徑的確定三、管道直徑的確定 四、對(duì)一個(gè)已知管道尺寸、水頭和流

26、量的管道，要求確定管道各斷面四、對(duì)一個(gè)已知管道尺寸、水頭和流量的管道，要求確定管道各斷面壓強(qiáng)的大小。壓強(qiáng)的大小。壓力管道的水力計(jì)算壓力管道的水力計(jì)算1 1 長(zhǎng)管和短管不按管道絕對(duì)長(zhǎng)度決定。長(zhǎng)管和短管不按管道絕對(duì)長(zhǎng)度決定。 注意注意 3 3 長(zhǎng)管：忽略局部水頭損失和流速水頭（沿程損失不能略去），計(jì)算工長(zhǎng)管：忽略局部水頭損失和流速水頭（沿程損失不能略去），計(jì)算工作大大簡(jiǎn)化，其對(duì)結(jié)果又沒有多大影響作大大簡(jiǎn)化，其對(duì)結(jié)果又沒有多大影響。2 2 當(dāng)管道存在較大局部損失管件，例如局部開啟閘門、噴嘴、底閥等。當(dāng)管道存在較大局部損失管件，例如局部開啟閘門、噴嘴、底閥等。即使管道很長(zhǎng)，局部損失也不能略去，必須按短

27、管計(jì)算即使管道很長(zhǎng)，局部損失也不能略去，必須按短管計(jì)算。212222201whgvgvH02012HgvHjfwhhh21對(duì)對(duì)1-11-1斷面和斷面和2-22-2斷面建立能量方程斷面建立能量方程jfhhgvH2220 （一）、短管自由出流（一）、短管自由出流令故 上式表明，管道的總水頭上式表明，管道的總水頭將全部消耗于管道的水頭將全部消耗于管道的水頭損失和保持出口的動(dòng)能。損失和保持出口的動(dòng)能。gvdlH2)(220gvdlhf22gvhj22其中沿程其中沿程損失損失局部水頭局部水頭損失損失最終得最終得120211gHdlv0211gHAdlQ02gHAcgvdlH2)1 (20dlc11gHA

28、Qc2故故管內(nèi)流速管內(nèi)流速通過(guò)管道流量通過(guò)管道流量稱為管道系統(tǒng)的流量系數(shù)稱為管道系統(tǒng)的流量系數(shù)。當(dāng)忽略行近流速時(shí)，流量計(jì)算公式變?yōu)楫?dāng)忽略行近流速時(shí)，流量計(jì)算公式變?yōu)?122222201whgvgvz02v2121102whgvzz（二）、短管淹沒出流（二）、短管淹沒出流 取符合漸變流條件斷面取符合漸變流條件斷面1-11-1和和2-22-2列能量方列能量方程程則有則有在淹沒出流情況下，包括行進(jìn)流速的上下游水在淹沒出流情況下，包括行進(jìn)流速的上下游水位差位差z z0 0完全消耗于沿程損失及局部損失。完全消耗于沿程損失及局部損失。 因因gvdlhhhjfw2)(221因因管內(nèi)平均管內(nèi)平均流速流速021

29、gzdlv通過(guò)管道的流量為通過(guò)管道的流量為02gzAvAQcdlc1稱為管道系統(tǒng)的稱為管道系統(tǒng)的流量系數(shù)流量系數(shù)當(dāng)忽略掉行近流速時(shí)，流當(dāng)忽略掉行近流速時(shí)，流量計(jì)算公式為：量計(jì)算公式為：gzAQc2虹吸管是一種壓力輸水管道，虹吸管是一種壓力輸水管道，其頂部高程高于上游供水水面。其頂部高程高于上游供水水面。短管應(yīng)用舉例短管應(yīng)用舉例虹吸管特點(diǎn)：頂部真空高度理論上不能大于虹吸管特點(diǎn)：頂部真空高度理論上不能大于10m10m，一般其真空高度值限制在一般其真空高度值限制在(68m )(68m )；虹吸管長(zhǎng)度一；虹吸管長(zhǎng)度一般不大，應(yīng)按短管計(jì)算。般不大，應(yīng)按短管計(jì)算。虹吸管的水力計(jì)算包括：已知虹吸管的水力計(jì)算

30、包括：已知上下游水位差，管徑，確定輸上下游水位差，管徑，確定輸水流量水流量；gzAQc2由虹吸管的允許真空度，確定管由虹吸管的允許真空度，確定管頂最大安裝高度；或者已知安裝頂最大安裝高度；或者已知安裝高度，校核最大真空。高度，校核最大真空。gvdlzpbeBsB2)1 (2虹吸管的水力計(jì)算虹吸管的水力計(jì)算36 例例 有一渠道用兩根直徑有一渠道用兩根直徑d d為為1.0m1.0m的混凝土虹吸管來(lái)跨過(guò)山丘（見圖），的混凝土虹吸管來(lái)跨過(guò)山丘（見圖），渠道上游水面高程渠道上游水面高程1 1為為100.0m100.0m，下游水面高程，下游水面高程2 2為為99.0m99.0m，虹吸管長(zhǎng)度，虹吸管長(zhǎng)度l

31、l1 1為為8m8m，l l2 2為為12m12m，l l3 3為為15m15m，中間有，中間有60600 0的折角彎頭兩個(gè)，每個(gè)彎頭的局部水頭損的折角彎頭兩個(gè)，每個(gè)彎頭的局部水頭損失系數(shù)失系數(shù)b b為為0.3650.365，若已知進(jìn)口水頭損失系數(shù)，若已知進(jìn)口水頭損失系數(shù)c c為為0.50.5；出口水頭損失系數(shù)；出口水頭損失系數(shù)0 0為為1.01.0。試確定：。試確定： (1)(1)每根虹吸管的每根虹吸管的 輸水能力；輸水能力； (2)(2)當(dāng)吸虹管中的當(dāng)吸虹管中的 最大允許真空值最大允許真空值 h hv v為為7m7m時(shí)，問(wèn)虹時(shí)，問(wèn)虹 吸管的最高安裝吸管的最高安裝 高程是多少？高程是多少？

32、解解： (1) (1) 本題管道出口淹沒在水面以下，為淹沒出流。當(dāng)不計(jì)行近流速本題管道出口淹沒在水面以下，為淹沒出流。當(dāng)不計(jì)行近流速影響時(shí)，可直接計(jì)算流量：影響時(shí)，可直接計(jì)算流量： 上下游水頭差為上下游水頭差為 先確定先確定值，用曼寧公式值，用曼寧公式 計(jì)算計(jì)算C C，混凝土管，混凝土管n n0.014 0.014 則則 故故 mz19910021smRnC/7 .56)41(014. 011216161024. 07 .568 . 98822Cg 管道系統(tǒng)的流量系數(shù)：管道系統(tǒng)的流量系數(shù)： 每根虹吸管的輸水能力：每根虹吸管的輸水能力： 173. 05 . 0135024. 012110becd

33、571. 007. 31smgzAQc/985. 118 . 924114. 3571. 0232 (2) (2) 虹吸管中最大真空一般發(fā)生在管子最高位置。本題中最大真空發(fā)虹吸管中最大真空一般發(fā)生在管子最高位置。本題中最大真空發(fā)生在第二個(gè)彎頭前，即生在第二個(gè)彎頭前，即B-BB-B斷面。斷面。 以上游渠道自由面為基準(zhǔn)面，令以上游渠道自由面為基準(zhǔn)面，令B-BB-B斷面中心至上游渠道水面高差為斷面中心至上游渠道水面高差為z zs s，對(duì)上游斷面，對(duì)上游斷面0-00-0及斷面及斷面B-BB-B列能量方程列能量方程 式中，式中，l lB B為從虹吸管進(jìn)口至為從虹吸管進(jìn)口至B-BB-B斷面的長(zhǎng)度。斷面的長(zhǎng)

34、度。 gvdlgavgpzgvagpbeBBsa2)(22022201 0 . 1; 02201agvagvdlzgpgpbeBsBa2)1 (2取取則則 若要求管內(nèi)真空值不大于某一允許真空值若要求管內(nèi)真空值不大于某一允許真空值h hv v，h hv v7m7m水柱。則水柱。則 vBahgppvbeBshgvdlz2)1 (2gvdlahzbeBvs2)(2gvdlhbeBv2)1 (2m24. 6)4114. 3(8 . 92985. 1)365. 05 . 0120024. 01 (7222 故虹吸管最高點(diǎn)與上游水面高差應(yīng)滿足故虹吸管最高點(diǎn)與上游水面高差應(yīng)滿足z zs s6.24m6.24

35、m。則則即即在設(shè)計(jì)水泵裝置系統(tǒng)時(shí)，在設(shè)計(jì)水泵裝置系統(tǒng)時(shí)，水力計(jì)算包括吸水管及水力計(jì)算包括吸水管及壓力水管的計(jì)算。吸水壓力水管的計(jì)算。吸水管屬于短管，壓力水管管屬于短管，壓力水管則根據(jù)不同情況按短管則根據(jù)不同情況按短管或長(zhǎng)管計(jì)算。或長(zhǎng)管計(jì)算。水泵裝置的水力計(jì)算水泵裝置的水力計(jì)算 1 1吸水管的水力計(jì)算吸水管的水力計(jì)算 主要任務(wù)是確定吸水管的管徑及水泵的最大允許安裝高程。主要任務(wù)是確定吸水管的管徑及水泵的最大允許安裝高程。 吸水管管徑一般是根據(jù)允許流速計(jì)算。通常吸水管的允許流速為為吸水管管徑一般是根據(jù)允許流速計(jì)算。通常吸水管的允許流速為為0.80.81.25m/s1.25m/s。流速確定后管徑為。

36、流速確定后管徑為 水泵的最大允許安裝高程水泵的最大允許安裝高程z zs s決定于水泵的最大允許真空值決定于水泵的最大允許真空值hvhv和吸水管的和吸水管的水頭損失。列水頭損失。列1-11-1和和2-22-2斷面能量方程有斷面能量方程有 vQd4gvlhzvs2)(222gvgvdlgvgppzhgvgpzgpaswsa222222222222212222 由此得最大允許安裝高程由此得最大允許安裝高程2 2壓力水管的水力計(jì)算壓力水管的水力計(jì)算 壓力水管的計(jì)算在于決定必需的管徑及水泵的裝機(jī)容量。其直徑由經(jīng)壓力水管的計(jì)算在于決定必需的管徑及水泵的裝機(jī)容量。其直徑由經(jīng)濟(jì)流速確定。對(duì)于排水管道濟(jì)流速確定

37、。對(duì)于排水管道 式中式中 x x為系數(shù)，可取為系數(shù)，可取0.80.81.21.2。 水流經(jīng)過(guò)水泵時(shí)，從水泵的動(dòng)力裝置獲得了外加的機(jī)械能。因而動(dòng)力機(jī)械水流經(jīng)過(guò)水泵時(shí)，從水泵的動(dòng)力裝置獲得了外加的機(jī)械能。因而動(dòng)力機(jī)械的功率為的功率為 為水泵向單位重量液體所提供的機(jī)械能，即為水泵的為水泵向單位重量液體所提供的機(jī)械能，即為水泵的總水頭或揚(yáng)程。總水頭或揚(yáng)程。 上式表明水泵向單位重量液體所提供的機(jī)械能一方面是用來(lái)將水流提高一上式表明水泵向單位重量液體所提供的機(jī)械能一方面是用來(lái)將水流提高一個(gè)幾何高度，另一方面是用來(lái)克服水頭損失個(gè)幾何高度，另一方面是用來(lái)克服水頭損失42. 0 xQd PtpgQHP1000t

38、wHhz4141wh例例 用離心泵將湖水抽到水池，流量用離心泵將湖水抽到水池，流量Q Q為為0.2m0.2m3 3/s/s，湖面高程，湖面高程1 1為為85.0m85.0m，水池水面高程水池水面高程3 3為為105.0m105.0m，吸水管長(zhǎng)，吸水管長(zhǎng)l l1 1為為10m10m，水泵的允許真空值，水泵的允許真空值h hv v4.5m4.5m，吸水管底閥局部水頭損失系數(shù)吸水管底閥局部水頭損失系數(shù)e e2.52.5，90900 0彎頭局部水頭損失系數(shù)彎頭局部水頭損失系數(shù)b b0.30.3，水泵入口前的漸變收縮段局部水頭損失系數(shù)水泵入口前的漸變收縮段局部水頭損失系數(shù)g g=0.1=0.1，吸水管沿

39、程阻力系數(shù)，吸水管沿程阻力系數(shù)0.0220.022，壓力管道采用鑄鐵管，其直徑，壓力管道采用鑄鐵管，其直徑d d2 2為為500mm, 500mm, 長(zhǎng)度長(zhǎng)度l l2 2為為1000m1000m，n n0.0130.013（見圖）。試確定：（見圖）。試確定： (1) (1) 吸水管的直徑吸水管的直徑d d1 1； (2) (2) 水泵的安裝高度水泵的安裝高度2 2； (3) (3) 帶動(dòng)水泵的動(dòng)力帶動(dòng)水泵的動(dòng)力 機(jī)械功率。機(jī)械功率。 解：解： （1）確定吸水管的直徑：）確定吸水管的直徑： 采用設(shè)計(jì)流速采用設(shè)計(jì)流速v=1.0m/s，則，則 mvQd505. 0114. 32 . 0441決定選用

40、標(biāo)準(zhǔn)直徑?jīng)Q定選用標(biāo)準(zhǔn)直徑d1500mm。(2(2）水泵安裝高程的確定：安裝高程是以水泵的允許真空值來(lái)控）水泵安裝高程的確定：安裝高程是以水泵的允許真空值來(lái)控制的。令水泵軸中心線距湖面高差為制的。令水泵軸中心線距湖面高差為z zs s，則，則2 21 1z zs s。 計(jì)算計(jì)算z zs s值：值： gvdlahzvs2)(21128 . 91) 1 . 03 . 05 . 25 . 010022. 01 (5 . 42m28. 422. 05 . 4水泵軸最大允許安裝高程水泵軸最大允許安裝高程285+4.28=89.28m。（3）帶動(dòng)水泵的動(dòng)力機(jī)械功率）帶動(dòng)水泵的動(dòng)力機(jī)械功率 因因 Pwphzv

41、QN1000)(41mz20851051341wh22222. 041lKQhw 為吸水管及壓力管水頭損失之和。已求得吸水管水頭損為吸水管及壓力管水頭損失之和。已求得吸水管水頭損失為失為0.22m，當(dāng)壓力管按長(zhǎng)管計(jì)算時(shí)，整個(gè)管道的水頭損失，當(dāng)壓力管按長(zhǎng)管計(jì)算時(shí)，整個(gè)管道的水頭損失 壓力管的流量模數(shù)壓力管的流量模數(shù) 則則 設(shè)動(dòng)力機(jī)械的效率設(shè)動(dòng)力機(jī)械的效率P為為0.7，即可求得所需動(dòng)力機(jī)械功率，即可求得所需動(dòng)力機(jī)械功率 212222)45 . 0(013. 0145 . 014. 3RCAKsm /77. 33mhw03. 3100077. 32 . 022. 022417 . 01000)03.

42、 320(2 . 098001000)(41PwPhzgQPkW48.64 3 3、倒虹吸管的水力計(jì)算、倒虹吸管的水力計(jì)算 在渠道與其他渠道或公路、河道相交叉時(shí)，常常在公路或河道在渠道與其他渠道或公路、河道相交叉時(shí)，常常在公路或河道的下面設(shè)置一段管道，這段管道就是倒虹吸管。倒虹吸管的水力計(jì)算主的下面設(shè)置一段管道，這段管道就是倒虹吸管。倒虹吸管的水力計(jì)算主要任務(wù)有：過(guò)流能力計(jì)算，上下游水位差的計(jì)算，管徑的計(jì)算。要任務(wù)有：過(guò)流能力計(jì)算，上下游水位差的計(jì)算，管徑的計(jì)算。（1 1）過(guò)流能力的計(jì)算：）過(guò)流能力的計(jì)算：（2 2）上下游水位差的計(jì)算：）上下游水位差的計(jì)算：gzAQc2gAQzc2222（3

43、3）管道直徑的計(jì)算）管道直徑的計(jì)算 因因 所以所以 而而gzdgzAQcc2422gzQdc24沿程阻力系數(shù)沿程阻力系數(shù)或謝才系數(shù)或謝才系數(shù)C C都是都是d d 的復(fù)雜函數(shù)，需用的復(fù)雜函數(shù)，需用試算法或迭代法試算法或迭代法解得解得。dlc1總結(jié)總結(jié):(1)(1)短管水力計(jì)算通常解決下列三類問(wèn)題短管水力計(jì)算通常解決下列三類問(wèn)題 a) a)已知流量已知流量Q Q、管路直徑管路直徑d d和局部阻力的組成，和局部阻力的組成，計(jì)算作用水頭計(jì)算作用水頭H0H0。 b) b)已知水頭已知水頭H0H0 、管路直徑、管路直徑d d和局部阻力的組成，和局部阻力的組成，計(jì)算流量計(jì)算流量Q Q。 c) c)已知流量已

44、知流量Q Q、水頭水頭H0H0和局部阻力的組成，和局部阻力的組成，設(shè)計(jì)計(jì)算管路直徑設(shè)計(jì)計(jì)算管路直徑d d。(2)(2)對(duì)于短管水力計(jì)算對(duì)于短管水力計(jì)算, ,通常直接建立伯努利方程來(lái)解決通常直接建立伯努利方程來(lái)解決管道按布置分管道按布置分 簡(jiǎn)單管道：直徑始終不變，無(wú)分支的管路（基礎(chǔ)）簡(jiǎn)單管道：直徑始終不變，無(wú)分支的管路（基礎(chǔ)） 復(fù)雜管道復(fù)雜管道 串聯(lián)管道串聯(lián)管道 并聯(lián)管道并聯(lián)管道 分枝管道（管網(wǎng)）分枝管道（管網(wǎng)） 簡(jiǎn)單管道簡(jiǎn)單管道串聯(lián)管道串聯(lián)管道并聯(lián)管道并聯(lián)管道( (一一) )、簡(jiǎn)單管道、簡(jiǎn)單管道 （1 1）計(jì)算中一般涉及的公式：）計(jì)算中一般涉及的公式： 連續(xù)性方程：連續(xù)性方程：沿程損失：沿程損

45、失：能量方程能量方程：2211AvAvQfhgpzgpz2211簡(jiǎn)單管道：由于可忽略流速水頭的作用，所以簡(jiǎn)單管道：由于可忽略流速水頭的作用，所以總水頭線與測(cè)壓管水頭線重合總水頭線與測(cè)壓管水頭線重合，又由于又由于沿程管徑不變沿程管徑不變而可以忽略局部水頭損失的管路。而可以忽略局部水頭損失的管路。252222282)4(2ALQdgLQgdQdLgvdLhhfwA=8/(g2d5)稱為稱為管路的比阻管路的比阻將鋼管、鑄鐵管的計(jì)算公式代入比阻公式，可得：將鋼管、鑄鐵管的計(jì)算公式代入比阻公式，可得： A=0.001736/d A=0.001736/d 5.35.3 適用于阻力平方區(qū)適用于阻力平方區(qū)(

46、(v=1.2m/s)v=1.2m/s) A A=kA =kA k=0.852(1+0.867/v) k=0.852(1+0.867/v)0.30.3則適用于紊流過(guò)渡區(qū)則適用于紊流過(guò)渡區(qū)( (v1.2m/s)v1.2m/s) 亦可查表亦可查表5-25-2、3 3、4 4計(jì)算比阻的專用公式計(jì)算比阻的專用公式2Qhw （2 2）、管路特性曲線：對(duì)于一定管長(zhǎng)和管徑的管路，系數(shù)）、管路特性曲線：對(duì)于一定管長(zhǎng)和管徑的管路，系數(shù)將隨將隨值變化，值變化，給不同流量給不同流量Q Q將可算出不同的水頭損失將可算出不同的水頭損失h hw w，繪制成曲線，稱為管路特性曲線。，繪制成曲線，稱為管路特性曲線。 說(shuō)明說(shuō)明：

47、（：（a a）當(dāng)由泵輸送液體時(shí)，因泵給出的揚(yáng)程）當(dāng)由泵輸送液體時(shí)，因泵給出的揚(yáng)程H H要克服位差和水頭損失，要克服位差和水頭損失，繪制管路特性曲線時(shí)，縱坐標(biāo)以泵的揚(yáng)程為準(zhǔn)，固管路特性曲線相應(yīng)地要平移繪制管路特性曲線時(shí)，縱坐標(biāo)以泵的揚(yáng)程為準(zhǔn)，固管路特性曲線相應(yīng)地要平移一個(gè)位差的高度。一個(gè)位差的高度。 （b b）理論上有層流到湍流應(yīng)有折點(diǎn)，實(shí)用上不予考慮，而繪制成光）理論上有層流到湍流應(yīng)有折點(diǎn)，實(shí)用上不予考慮，而繪制成光滑曲線?；€。 （c c）根據(jù)水頭損失的計(jì)算通式，當(dāng)有局部水頭損失時(shí)，可折算為當(dāng)）根據(jù)水頭損失的計(jì)算通式，當(dāng)有局部水頭損失時(shí)，可折算為當(dāng)量長(zhǎng)度并入沿程水頭損失；量長(zhǎng)度并入沿程水頭

48、損失； （d d）管路特性曲線對(duì)于確定泵的工況和自流泄油工況，將有重要作）管路特性曲線對(duì)于確定泵的工況和自流泄油工況，將有重要作用，在工程中經(jīng)常使用。用，在工程中經(jīng)常使用。（3 3）、三類計(jì)算問(wèn)題）、三類計(jì)算問(wèn)題（a a）已知）已知qV、l、d 、 、 ，求，求hf；（選泵的揚(yáng)程）；（選泵的揚(yáng)程）（b）已知）已知hf 、 l、 d 、 、 ，求，求qV；（輸送能力）；（輸送能力）（c）已知）已知hf 、 qV 、l、 、 ，求，求d。（設(shè)計(jì)管路）（設(shè)計(jì)管路）簡(jiǎn)單管道的水力計(jì)算是其它復(fù)雜管道水力計(jì)算的基礎(chǔ)。簡(jiǎn)單管道的水力計(jì)算是其它復(fù)雜管道水力計(jì)算的基礎(chǔ)。第一類問(wèn)題第一類問(wèn)題的計(jì)算步驟的計(jì)算步驟（

49、a a）已知）已知qV、l、d 、 、 ，求，求hf；qV、l、d計(jì)算計(jì)算Re計(jì)算計(jì)算 計(jì)算計(jì)算 hf例題例題1 1：5050的原油，密度的原油，密度 ，運(yùn)動(dòng)粘度，運(yùn)動(dòng)粘度 ，流過(guò)一根長(zhǎng)流過(guò)一根長(zhǎng) 的管道，流量的管道，流量 3/950mkgsm /10825mmmmdmL30. 0,150,400smQ/12. 03解：這是簡(jiǎn)單長(zhǎng)管計(jì)算的第一類問(wèn)題解：這是簡(jiǎn)單長(zhǎng)管計(jì)算的第一類問(wèn)題45210274. 115. 010812. 0444RedQddQvd從莫迪圖上可查出從莫迪圖上可查出 ，水頭損失為：，水頭損失為：029. 0油柱mdgLQhf94.181)15. 0(81. 9)12. 0(40

50、0029. 08852252Paghpf8 .169558994.18181. 9950002. 015030. 0d試求產(chǎn)生的壓降。試求產(chǎn)生的壓降。第二類問(wèn)題的計(jì)算步驟（不知道流量，試算）第二類問(wèn)題的計(jì)算步驟（不知道流量，試算）（b）已知）已知hf 、 l、 d 、 、 ，求，求qV；假設(shè)假設(shè)Q 由由Q計(jì)算計(jì)算 Re、 計(jì)算計(jì)算Q1重新計(jì)算新的重新計(jì)算新的Re1、 1Q1= Q2NY由達(dá)西公式計(jì)算由達(dá)西公式計(jì)算 Q2Q22020的水，流過(guò)直徑的水，流過(guò)直徑 的混凝土管道，在的混凝土管道，在 的的長(zhǎng)度上水頭損失長(zhǎng)度上水頭損失 ，設(shè)粗糙度，設(shè)粗糙度 ，試求流量，試求流量Q Q。md3 . 0mL

51、1000mhf41解：這是簡(jiǎn)單長(zhǎng)管計(jì)算的第二類問(wèn)題，查表可知解：這是簡(jiǎn)單長(zhǎng)管計(jì)算的第二類問(wèn)題，查表可知2020的水：的水：先設(shè)先設(shè) ，則，則smQ/102033mm7 . 1smmkg/100 . 1,/9982634631049. 83 . 0101102044RedQvd而而0057. 03007 . 1d0316. 0)7 . 3lg2(12dsmlhdgQf/1952. 010000316. 08413 . 081. 9)8(35 . 0525 . 0521999301133. 07 .597 .5978782:2:則：則：58848lg76566556111029. 81013 .

52、01952. 044ReDQ再算：再算：smlhdgQf/1954. 0100003155. 08413 . 081. 9)8(35 . 0525 . 0522最后所求的流量為最后所求的流量為sm /1954. 03則重新計(jì)算：則重新計(jì)算：再重新演算，再重新演算，03155. 0)7 . 3lg2(121d第三類問(wèn)題的計(jì)算步驟第三類問(wèn)題的計(jì)算步驟（c）已知）已知hf 、 qV 、l、 、 ，求，求d。hf qV l 假設(shè)假設(shè)d1計(jì)算計(jì)算v1，Re1， 1計(jì)算計(jì)算d2取取d1 = d2NYd = d23 3：5050的四氯化碳，密度的四氯化碳，密度 , ,運(yùn)動(dòng)粘度運(yùn)動(dòng)粘度 通過(guò)長(zhǎng)通過(guò)長(zhǎng) 的鋼管，

53、流量的鋼管，流量 要求單位長(zhǎng)度的壓降要求單位長(zhǎng)度的壓降為為 ，設(shè)，設(shè) ，試計(jì)算管道需要的管徑，試計(jì)算管道需要的管徑d d。 3/1590mkgsm /101 . 627mL20smQ/10233解：這是簡(jiǎn)單長(zhǎng)管計(jì)算的第三類問(wèn)題解：這是簡(jiǎn)單長(zhǎng)管計(jì)算的第三類問(wèn)題先設(shè)先設(shè)0235. 0四氯化碳柱mgphf7 . 481. 9159020107 . 33mmhgLQdf8 .31)74. 481. 9)102(200235. 08()8(2 . 02235122mkPalp/7 . 3/ mm046. 0mm100d則則: :4731017. 41 . 0101 . 610244RedQ而而00046

54、. 0100046. 0d 在莫迪圖上查出：在莫迪圖上查出：用用 重算，即有：重算，即有：mm8 .31d5731031. 10318. 0101 . 610244RedQ00145. 08 .31046. 0d0238. 0 再查莫迪圖：再查莫迪圖：mmhgLQdf9 .31)74. 481. 9)102(200238. 08()8(2 . 02235122 ?。喝。簃m32d2 2、串聯(lián)管路的水力計(jì)算、串聯(lián)管路的水力計(jì)算串聯(lián)管路串聯(lián)管路: : 由不同管徑的簡(jiǎn)單管路順次聯(lián)接而成的管路由不同管徑的簡(jiǎn)單管路順次聯(lián)接而成的管路。水力特點(diǎn)：水力特點(diǎn)： 各聯(lián)結(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）處流量出入平衡，即進(jìn)入節(jié)點(diǎn)的總流

55、量等于流出節(jié)點(diǎn)各聯(lián)結(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）處流量出入平衡，即進(jìn)入節(jié)點(diǎn)的總流量等于流出節(jié)點(diǎn)的總流量。如果流入節(jié)點(diǎn)的流量為正，流出節(jié)點(diǎn)的流量為負(fù)，則可寫成：的總流量。如果流入節(jié)點(diǎn)的流量為正，流出節(jié)點(diǎn)的流量為負(fù)，則可寫成：0iQ它反映了它反映了 全線總水頭損失為各分段水頭損失之和。全線總水頭損失為各分段水頭損失之和。fnfffhhhhi21它反映了它反映了。水力計(jì)算水力計(jì)算(1)、按簡(jiǎn)單長(zhǎng)管計(jì)算：、按簡(jiǎn)單長(zhǎng)管計(jì)算： 321fffhhhH323232222212121lKQlKQlKQ232121qQQqQQ (2)(2)當(dāng)管道長(zhǎng)度不是很大，局部損失不能略去時(shí)，可按短管計(jì)當(dāng)管道長(zhǎng)度不是很大，局部損失不能略去時(shí)，可

56、按短管計(jì)算。算。 作業(yè)：作業(yè)： 5-4 5-7并聯(lián)管路并聯(lián)管路定義：自一點(diǎn)分離而又匯合到另一點(diǎn)處的兩條或兩條以上的管路。定義：自一點(diǎn)分離而又匯合到另一點(diǎn)處的兩條或兩條以上的管路。AnAAppp21AnAAzzz21對(duì)于并聯(lián)管路，在節(jié)點(diǎn)對(duì)于并聯(lián)管路，在節(jié)點(diǎn)A A處，滿足：處，滿足：各管的壓強(qiáng)相同：各管的壓強(qiáng)相同：各管的位置水頭相同：各管的位置水頭相同：各支管流量與總流量間各支管流量與總流量間應(yīng)滿足連續(xù)性方程應(yīng)滿足連續(xù)性方程 ： QQ1Q2Q3 323233222222121211lKQhlKQhlKQhfff各各支管水頭損失相同：支管水頭損失相同：對(duì)并聯(lián)管路進(jìn)行阻力計(jì)算時(shí)，只對(duì)并聯(lián)管路進(jìn)行阻力計(jì)

57、算時(shí)，只考慮其中某一支路，不得疊加考慮其中某一支路，不得疊加2)(2iiieifiudllh24isiidVu52222)(8421)(iiesiiisiiieifidllVdVdllh335322521151321)(:)(:)(:eeeSSSlldlldlldVVV=hf, A-Bhf, 1=hf,22u12d1=12u22d22l1l2=12 gZ1+p12u12+=gZ2+p22u22+hf, 1-222udllhhhefffuduAVs245222)(82dVlludllZgsee)(852eslldZgV=20.1m3/h(1)加大管徑至75mm)(852eslldZgV=55.3

58、8m3/h2 2）并聯(lián)）并聯(lián)28m28m的管子，并聯(lián)管的管子，并聯(lián)管52222525228dVlVlVldZgsssldZgVs552=25.42m3/h3）增設(shè)新管后，=3.553m3/h)(852eslldZgVhmVVVsstotal/65.23553. 31 .203對(duì)于較復(fù)雜并聯(lián)管路計(jì)算涉及各條管線的流量分配問(wèn)題，即使總流量已知，但因?qū)τ谳^復(fù)雜并聯(lián)管路計(jì)算涉及各條管線的流量分配問(wèn)題，即使總流量已知，但因各條管線流量不確定，使得其計(jì)算變?yōu)榈诙悊?wèn)題，必須采用試算法。各條管線流量不確定，使得其計(jì)算變?yōu)榈诙悊?wèn)題，必須采用試算法。假設(shè)假設(shè)Q 由由Q計(jì)算計(jì)算 Re、 計(jì)算計(jì)算Q1重新計(jì)算新的

59、重新計(jì)算新的Re1、 1Q1= Q2NY由達(dá)西公式計(jì)算由達(dá)西公式計(jì)算 Q2Q2思考思考:分析有壓管路中，短管和長(zhǎng)管的區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)，以及串聯(lián)、并分析有壓管路中，短管和長(zhǎng)管的區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)，以及串聯(lián)、并聯(lián)長(zhǎng)管的水力計(jì)算特點(diǎn)。聯(lián)長(zhǎng)管的水力計(jì)算特點(diǎn)。分支管路是指流體由一根總管分流為分支管路是指流體由一根總管分流為幾根支管的情況，如圖所示。其幾根支管的情況，如圖所示。其特點(diǎn)特點(diǎn)為：為： （2 2）分支管路與匯合管路分支管路與匯合管路（1 1）總管內(nèi)流量等于各支管內(nèi)流量之和，對(duì)于不可壓縮性流體，有：）總管內(nèi)流量等于各支管內(nèi)流量之和，對(duì)于不可壓縮性流體，有：ABCDEFVV1V2V3V4 CDABCDEFVV1V2V

60、3V4匯合管路是指幾根支路匯總于一根總管的情況，其特點(diǎn)與分支管路類似。匯合管路是指幾根支路匯總于一根總管的情況，其特點(diǎn)與分支管路類似。例：如圖所示，從自來(lái)水總管接一管段例：如圖所示，從自來(lái)水總管接一管段ABAB向向?qū)嶒?yàn)樓供水，在實(shí)驗(yàn)樓供水，在B B處分成兩路各通向一樓和二處分成兩路各通向一樓和二樓。兩支路各安裝一球形閥，出口分別為樓。兩支路各安裝一球形閥，出口分別為C C和和D D。已知管段。已知管段ABAB、BCBC和和BDBD的長(zhǎng)度分別為的長(zhǎng)度分別為100m100m、10m10m和和20m20m（僅包括管件的當(dāng)量長(zhǎng)度），管內(nèi)（僅包括管件的當(dāng)量長(zhǎng)度），管內(nèi)徑皆為徑皆為30mm30mm。假定總