第5章有壓管道的恒定流

1、 第五章第五章 有壓管道中的恒定流有壓管道中的恒定流 前面幾章討論了液體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，前面幾章討論了液體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，導(dǎo)出了水力學(xué)的基本方程導(dǎo)出了水力學(xué)的基本方程連續(xù)方程、能連續(xù)方程、能量方程及動(dòng)量方程，并闡述了水頭損失的計(jì)量方程及動(dòng)量方程，并闡述了水頭損失的計(jì)算方法，應(yīng)用這些基本原理即可研究解決工算方法，應(yīng)用這些基本原理即可研究解決工程中常見(jiàn)的水力計(jì)算問(wèn)題，如有壓管道中的程中常見(jiàn)的水力計(jì)算問(wèn)題，如有壓管道中的恒定流、明渠恒定流及水工建筑物的水力計(jì)恒定流、明渠恒定流及水工建筑物的水力計(jì)算等。本章討論的重點(diǎn)是有壓管中恒定流的算等。本章討論的重點(diǎn)是有壓管中恒定流的水力計(jì)算。即短管（水泵裝置、虹

2、吸管、倒水力計(jì)算。即短管（水泵裝置、虹吸管、倒虹吸管）、長(zhǎng)管的水力計(jì)算和測(cè)壓管水頭線虹吸管）、長(zhǎng)管的水力計(jì)算和測(cè)壓管水頭線和總水頭線的繪制。和總水頭線的繪制。 有壓管道：管道周界上的各點(diǎn)均受到液有壓管道：管道周界上的各點(diǎn)均受到液體壓強(qiáng)的作用。有壓管中的恒定流：有壓管體壓強(qiáng)的作用。有壓管中的恒定流：有壓管中液體的運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間而變。中液體的運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間而變。1.1.簡(jiǎn)單管道和復(fù)雜管道簡(jiǎn)單管道和復(fù)雜管道 根據(jù)管道的組成情況我們把它分為簡(jiǎn)單根據(jù)管道的組成情況我們把它分為簡(jiǎn)單管道和復(fù)雜管道。簡(jiǎn)單管道是指管道直徑不管道和復(fù)雜管道。簡(jiǎn)單管道是指管道直徑不變且無(wú)分支的管道；復(fù)雜管道是指由兩根以變且無(wú)分

3、支的管道；復(fù)雜管道是指由兩根以上管道組成管道系統(tǒng)。復(fù)雜管道又可以分為上管道組成管道系統(tǒng)。復(fù)雜管道又可以分為串聯(lián)管道、并聯(lián)管道、分叉管道、沿程泄流串聯(lián)管道、并聯(lián)管道、分叉管道、沿程泄流管和管網(wǎng)。管和管網(wǎng)。 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述2.2.短管和長(zhǎng)管短管和長(zhǎng)管 短管短管是指管路中水流的流速水頭和局部水頭損是指管路中水流的流速水頭和局部水頭損失都不能忽略不計(jì)的管道；失都不能忽略不計(jì)的管道； 長(zhǎng)管長(zhǎng)管是指流速水頭與局部水頭損失之和遠(yuǎn)小于是指流速水頭與局部水頭損失之和遠(yuǎn)小于沿程水頭損失，在計(jì)算中可以忽略的管道為，一般認(rèn)沿程水頭損失，在計(jì)算中可以忽略的管道為，一般認(rèn)為（局部水頭損失為（局部水頭損失+ +流速

4、水頭）流速水頭）5%5%的沿程水頭損失，的沿程水頭損失，可以按長(zhǎng)管計(jì)算?？梢园撮L(zhǎng)管計(jì)算。 需要注意的是：長(zhǎng)管和長(zhǎng)管不是完全按管道的長(zhǎng)短來(lái)區(qū)需要注意的是：長(zhǎng)管和長(zhǎng)管不是完全按管道的長(zhǎng)短來(lái)區(qū)分的。將有壓管道按長(zhǎng)管計(jì)算，可以簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程。但在不能分的。將有壓管道按長(zhǎng)管計(jì)算，可以簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程。但在不能判斷流速水頭與局部水頭損失之和遠(yuǎn)判斷流速水頭與局部水頭損失之和遠(yuǎn)小于沿程水頭損失之前，小于沿程水頭損失之前，按短管計(jì)算不會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。按短管計(jì)算不會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。 第二節(jié)第二節(jié) 簡(jiǎn)單管道短管的水力計(jì)算簡(jiǎn)單管道短管的水力計(jì)算 簡(jiǎn)單管道的水力計(jì)算可分為簡(jiǎn)單管道的水力計(jì)算可分為自由出流自由出流和淹沒(méi)出流和

5、淹沒(méi)出流兩種情況。 1.1.自由出流自由出流 管道出口水流流入大氣，水股四周都受管道出口水流流入大氣，水股四周都受大氣壓強(qiáng)的作用，稱為自由出流管道。大氣壓強(qiáng)的作用，稱為自由出流管道。 圖圖5-1 圖圖5 51 1中，列斷面中，列斷面1 11 1、2 22 2的能量方程的能量方程 2211 1222121 222wppzzhgg 2221 22fjHhhg 管道出口中心到上游水位的高差，全部消耗于管管道出口中心到上游水位的高差，全部消耗于管道的水頭損失和保持出口的動(dòng)能。道的水頭損失和保持出口的動(dòng)能。時(shí)當(dāng)01121gHld2cQAAgHdlc11管道自管道自由出流由出流的流量的流量系數(shù)系數(shù)2.2.

6、淹沒(méi)出流淹沒(méi)出流管道出口淹沒(méi)在水下，稱管道出口淹沒(méi)在水下，稱淹沒(méi)出流。圖圖5-2在圖在圖5-25-2中，列斷面中，列斷面與的能量方程：與的能量方程：2001 22wzhg 0zz 若不計(jì)上游流速水頭，則若不計(jì)上游流速水頭，則 說(shuō)明：說(shuō)明：簡(jiǎn)單管道在淹沒(méi)出流的情況下，其作用水頭簡(jiǎn)單管道在淹沒(méi)出流的情況下，其作用水頭完全被消耗于克服管道的沿程阻力和局部阻力所作負(fù)功完全被消耗于克服管道的沿程阻力和局部阻力所作負(fù)功而產(chǎn)生的水頭損失上。而產(chǎn)生的水頭損失上。12gzld管中流速：管中流速：2201 22fjLzhhdg通過(guò)管道的流量：通過(guò)管道的流量：2cQAAgz1cld管道淹沒(méi)出流管道淹沒(méi)出流的流量系數(shù)

7、的流量系數(shù) 請(qǐng)?zhí)貏e注意：短管自由出流和淹沒(méi)出流的計(jì)算關(guān)鍵請(qǐng)?zhí)貏e注意：短管自由出流和淹沒(méi)出流的計(jì)算關(guān)鍵在于正確計(jì)算流量系數(shù)。我們比較短管自由出流和淹沒(méi)在于正確計(jì)算流量系數(shù)。我們比較短管自由出流和淹沒(méi)出流的流量系數(shù)公式，可以看到兩式在分母中相差一項(xiàng)出流的流量系數(shù)公式，可以看到兩式在分母中相差一項(xiàng)“1”1”，但是計(jì)算淹沒(méi)出流的流量系數(shù)，但是計(jì)算淹沒(méi)出流的流量系數(shù)c c時(shí)，局部水頭時(shí)，局部水頭損失系數(shù)中比自由出流多一項(xiàng)管道出口局部水頭損失系損失系數(shù)中比自由出流多一項(xiàng)管道出口局部水頭損失系數(shù)數(shù)“1”1”，在計(jì)算中不要遺忘。，在計(jì)算中不要遺忘。 1. 1.輸水能力計(jì)算輸水能力計(jì)算 當(dāng)管道布置、斷面尺寸及作

8、用水頭已知時(shí)，要求確當(dāng)管道布置、斷面尺寸及作用水頭已知時(shí)，要求確定管道通過(guò)得流量。對(duì)于短管和長(zhǎng)管都可以用公式直接定管道通過(guò)得流量。對(duì)于短管和長(zhǎng)管都可以用公式直接求解。求解。 2.2.已知管道尺寸和輸水流量已知管道尺寸和輸水流量Q Q ，求保證輸水流量的，求保證輸水流量的作用水頭作用水頭H H。 實(shí)際是求通過(guò)流量實(shí)際是求通過(guò)流量Q Q時(shí)管道的水頭損失，可以直接計(jì)時(shí)管道的水頭損失，可以直接計(jì)算，但對(duì)于長(zhǎng)管需要先計(jì)算管內(nèi)流速，以判別是否要進(jìn)算，但對(duì)于長(zhǎng)管需要先計(jì)算管內(nèi)流速，以判別是否要進(jìn)行修正。行修正。 3.3.已知管線布置和輸水流量，求輸水管徑已知管線布置和輸水流量，求輸水管徑d d 。三三. .

9、簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算的基本類型簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算的基本類型對(duì)于短管對(duì)于短管 按求得的流量模數(shù)，即可由按求得的流量模數(shù)，即可由5 51 1確定所需的管道直徑。確定所需的管道直徑。4.4.已知流量和管長(zhǎng)，求管徑已知流量和管長(zhǎng)，求管徑d d和水頭和水頭H H；)2(4gHQdc上式中上式中 與管徑與管徑 有關(guān)，所以需要試算。有關(guān)，所以需要試算。cd 這是工程中常見(jiàn)的實(shí)際問(wèn)題。通常是從技術(shù)這是工程中常見(jiàn)的實(shí)際問(wèn)題。通常是從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面綜合考慮，確定滿足技術(shù)要求的經(jīng)和經(jīng)濟(jì)兩方面綜合考慮，確定滿足技術(shù)要求的經(jīng)濟(jì)流速。有了經(jīng)濟(jì)流速就可以求出管徑，這樣求濟(jì)流速。有了經(jīng)濟(jì)流速就可以求出管徑，這樣求水頭水頭H H即

10、轉(zhuǎn)化為第二類問(wèn)題。即轉(zhuǎn)化為第二類問(wèn)題。 對(duì)于一個(gè)已知管道尺寸、水頭和流量的管道，要求對(duì)于一個(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)的大小確定管道各斷面壓強(qiáng)的大小四四. .測(cè)壓管水頭線和總水頭線的繪制測(cè)壓管水頭線和總水頭線的繪制（1 1）根據(jù)能量方程，管路中任意斷面處的測(cè)壓管水頭為：）根據(jù)能量方程，管路中任意斷面處的測(cè)壓管水頭為：2200000()22iiiiwippzzhgg 即管路中任意斷面即管路中任意斷面i i處的測(cè)壓管水頭等于總水頭處的測(cè)壓管水頭等于總水頭H H0 0減減去該斷面以前的沿程水頭損失與局部水頭損失，再減去該去該斷面以前的沿程水頭損失與局部水頭損失，再減去該斷

11、面的流速水頭。把各斷面的測(cè)壓管水頭連接起來(lái)，就得斷面的流速水頭。把各斷面的測(cè)壓管水頭連接起來(lái)，就得到整個(gè)管路的測(cè)壓管水頭線。到整個(gè)管路的測(cè)壓管水頭線。（2 2）測(cè)壓管水頭線和總水頭線的繪制步驟：）測(cè)壓管水頭線和總水頭線的繪制步驟： a. a.根據(jù)各管的流量根據(jù)各管的流量 ，計(jì)算相應(yīng)的流速，計(jì)算相應(yīng)的流速 ，沿程水頭損失沿程水頭損失 和局部水頭損失和局部水頭損失fihjihiQib b. .自管道進(jìn)口到出口，計(jì)算每一管段兩端的總自管道進(jìn)口到出口，計(jì)算每一管段兩端的總水頭值，并繪出總水頭線。水頭值，并繪出總水頭線。c.c.自自總水頭線鉛直向下量取管道各個(gè)斷面的流總水頭線鉛直向下量取管道各個(gè)斷面的流

12、速水頭值，即得測(cè)壓管水頭線。速水頭值，即得測(cè)壓管水頭線。（3 3）繪制總水頭線和測(cè)壓管水頭線的原則）繪制總水頭線和測(cè)壓管水頭線的原則v122gv222g管道突然縮小管道突然縮小總水頭線總水頭線測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線v122gv222g管道突然縮小管道突然縮小總水頭線總水頭線測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線v22gv22g管道中的閥門(mén)管道中的閥門(mén)總水頭線總水頭線測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線fha.繪制總水頭線和測(cè)壓管水頭線時(shí)，繪制總水頭線和測(cè)壓管水頭線時(shí)， 沿管長(zhǎng)沿管長(zhǎng)均勻分布；均勻分布； 發(fā)生在局部的管段上，則在該斷發(fā)生在局部的管段上，則在該斷面上有兩個(gè)總水頭，一個(gè)是局部損失前的，一面上有兩個(gè)總水頭，一

13、個(gè)是局部損失前的，一個(gè)是局部損失后的。個(gè)是局部損失后的。 b.在繪制總水頭線時(shí)，應(yīng)注意進(jìn)口的邊界條件在繪制總水頭線時(shí)，應(yīng)注意進(jìn)口的邊界條件jh圖圖5-3 管道的進(jìn)口邊界管道的進(jìn)口邊界3）在等直徑管段中，測(cè)壓管水頭線與總水頭線）在等直徑管段中，測(cè)壓管水頭線與總水頭線是平行的。是平行的。4）在繪制總水頭線時(shí)，應(yīng)注意出口的邊界條件在繪制總水頭線時(shí)，應(yīng)注意出口的邊界條件圖圖5-4 管道出口的邊界管道出口的邊界第三節(jié)第三節(jié) 簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算應(yīng)用舉例簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算應(yīng)用舉例 虹吸管是一種壓力輸水管道，（如圖）頂部彎曲虹吸管是一種壓力輸水管道，（如圖）頂部彎曲且其高程高于上游供水水面。若在虹吸管內(nèi)造成真空，

14、且其高程高于上游供水水面。若在虹吸管內(nèi)造成真空，使作用在上游水面的大氣壓強(qiáng)和虹吸管內(nèi)壓強(qiáng)之間產(chǎn)使作用在上游水面的大氣壓強(qiáng)和虹吸管內(nèi)壓強(qiáng)之間產(chǎn)生壓差，水流即能超過(guò)虹吸管最高處流向低處。虹吸生壓差，水流即能超過(guò)虹吸管最高處流向低處。虹吸管頂部的真空理論上不能大于最大真空值，即管頂部的真空理論上不能大于最大真空值，即1010米高米高水柱。實(shí)際上當(dāng)虹吸管內(nèi)壓強(qiáng)接近該溫度下的汽化壓水柱。實(shí)際上當(dāng)虹吸管內(nèi)壓強(qiáng)接近該溫度下的汽化壓強(qiáng)時(shí)，液體將產(chǎn)生汽化，破壞水流的連續(xù)性。強(qiáng)時(shí)，液體將產(chǎn)生汽化，破壞水流的連續(xù)性。1.1.虹吸管的水力計(jì)算虹吸管的水力計(jì)算 故一般不使虹吸管中的真空值大于故一般不使虹吸管中的真空值大

15、于7 78 8米。虹吸米。虹吸管的長(zhǎng)度一般不大，故應(yīng)按短管計(jì)算。管的長(zhǎng)度一般不大，故應(yīng)按短管計(jì)算。 圖圖5-5虹吸管的工作原理虹吸管的工作原理例題例題1 1圖示用直徑圖示用直徑d d = 0.4m= 0.4m的鋼筋混凝土虹吸管從河道向的鋼筋混凝土虹吸管從河道向灌溉渠道引水，河道水位為灌溉渠道引水，河道水位為120m120m，灌溉渠道水位，灌溉渠道水位118m118m，虹吸管各段長(zhǎng)度為虹吸管各段長(zhǎng)度為l l1 1 = 10m= 10m，l l2 2 =5m=5m， l l3 3 =12m=12m，虹，虹吸管進(jìn)口安裝無(wú)底閥的濾網(wǎng)（吸管進(jìn)口安裝無(wú)底閥的濾網(wǎng)（= 2.5= 2.5）, ,管道有兩管道有

16、兩個(gè)個(gè)6060o o的折角彎管（的折角彎管（=0.55=0.55）。求：（）。求：（1 1）通過(guò)虹吸）通過(guò)虹吸管的流量。管的流量。 （2 2）當(dāng)虹吸管內(nèi)最大允許真空值）當(dāng)虹吸管內(nèi)最大允許真空值h hv v =7.0m=7.0m時(shí)，虹吸時(shí)，虹吸管的最大安裝高度。管的最大安裝高度。 圖圖5-6l2h sl3l16060z河道渠道解：（解：（1 1）計(jì)算通過(guò)虹吸管）計(jì)算通過(guò)虹吸管的流量的流量 smRnC21616166.4844 . 0014. 011033. 066.484 .78822Cg383.00 .155.025 .24 .027033.011dLc2320.3830.7850.429.8

17、20.30cQAgzms虹吸管中最大真空一般發(fā)生在管道最高位置。虹吸管中最大真空一般發(fā)生在管道最高位置。本題最大真空發(fā)生在第二個(gè)彎頭后的本題最大真空發(fā)生在第二個(gè)彎頭后的B-B B-B 斷面。斷面?？紤]考慮0-00-0斷面和斷面和B-B B-B 斷面的能量方程，則斷面的能量方程，則 00BBzszl1l3l2（2 2）計(jì)算虹吸管的最大安裝高度）計(jì)算虹吸管的最大安裝高度列河道水面和虹吸管下游轉(zhuǎn)彎前過(guò)水?dāng)嗝娴牧泻拥浪婧秃缥芟掠无D(zhuǎn)彎前過(guò)水?dāng)嗝娴哪芰糠匠棠芰糠匠蘷shgph20002220.302.390.785 0.4Qm sA210 52.397.9 (1 0.0332.5 0.55)0.419

18、.65.46shm所以所以 一個(gè)抽水系統(tǒng)通過(guò)水泵轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪的作用，在水泵一個(gè)抽水系統(tǒng)通過(guò)水泵轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪的作用，在水泵進(jìn)口處形成真空，使水流在池面大氣壓強(qiáng)的作用下沿進(jìn)口處形成真空，使水流在池面大氣壓強(qiáng)的作用下沿吸水管上升，流經(jīng)水泵時(shí)從水泵獲得新的能量，進(jìn)入壓吸水管上升，流經(jīng)水泵時(shí)從水泵獲得新的能量，進(jìn)入壓力管，再流入水塔力管，再流入水塔。2.2.水泵裝置的水力計(jì)算水泵裝置的水力計(jì)算 例題例題2 2流量流量Q Q，吸水管長(zhǎng)吸水管長(zhǎng)l l1 1，壓水管長(zhǎng)，壓水管長(zhǎng)l l2 2，管徑，管徑d d，提水高度提水高度z z ，各局部水頭損失系數(shù)，沿程水頭損失，各局部水頭損失系數(shù)，沿程水頭損失系數(shù)要求要求水泵最

19、大真空度不超過(guò)水泵最大真空度不超過(guò)6m，確定確定水泵允許水泵允許安裝高度，計(jì)算水泵的揚(yáng)程。安裝高度，計(jì)算水泵的揚(yáng)程。22212120()22plzgdg2121221.0()26lzdgp 23145zz21122332211261.0()2zldg 圖圖5-7 水泵揚(yáng)程水泵揚(yáng)程 = = 提水高度提水高度 + + 全部水頭損失全部水頭損失l吸水管的水力計(jì)算吸水管的水力計(jì)算確定管徑和水泵最大允許安裝高程確定管徑和水泵最大允許安裝高程 吸水管的管徑一般是根據(jù)允許流速計(jì)算，通常吸吸水管的管徑一般是根據(jù)允許流速計(jì)算，通常吸 水管的允許流速約為水管的允許流速約為0.81.25 m/s，或根據(jù)有關(guān)規(guī)范，或

20、根據(jù)有關(guān)規(guī)范 確定。確定。 流速確定后，管徑可按下式計(jì)算流速確定后，管徑可按下式計(jì)算允vQd4 水泵的最大允許安裝高程，取決于水泵的最大允水泵的最大允許安裝高程，取決于水泵的最大允 許真空度許真空度hv 以及吸水管水頭損失以及吸水管水頭損失hw 。計(jì)算方法和虹。計(jì)算方法和虹 吸管允許安裝高程的計(jì)算方法相同。吸管允許安裝高程的計(jì)算方法相同?？紤]考慮1-1斷面和斷面和3-3斷面的能量方程，注意兩者之間存斷面的能量方程，注意兩者之間存在水泵。考慮兩個(gè)斷面之間的能量方程時(shí)，應(yīng)考慮有在水泵。考慮兩個(gè)斷面之間的能量方程時(shí)，應(yīng)考慮有水力機(jī)械對(duì)水流所作功。水力機(jī)械對(duì)水流所作功。水泵的揚(yáng)程水泵的揚(yáng)程 例題：例題

21、： 用離心泵將湖水抽到水池中去，流量為用離心泵將湖水抽到水池中去，流量為0.2（m3/s），湖面高程為），湖面高程為85.0m，水池水面高程為，水池水面高程為105.0m，吸水管長(zhǎng)度為，吸水管長(zhǎng)度為10.0m，水泵的允許真空，水泵的允許真空 hv = 4.5m，吸水管底閥的局部水頭損失系數(shù)為，吸水管底閥的局部水頭損失系數(shù)為2.5；彎；彎管的局部水頭損失系數(shù)管的局部水頭損失系數(shù)0.3，水泵入口前的漸變收縮，水泵入口前的漸變收縮段局部水頭損失系數(shù)為段局部水頭損失系數(shù)為0.1；吸水管沿程水頭損失系；吸水管沿程水頭損失系數(shù)為數(shù)為0.022，壓力管道采用鑄鐵管，其直徑為，壓力管道采用鑄鐵管，其直徑為50

22、0mm，長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為1000m，n = 0.013。 1100223344z測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線zs例例 用離心泵將湖水抽入用離心泵將湖水抽入水池，流量為水池，流量為0.2m3/s，湖面高程為湖面高程為85.0m1100223344z測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線zs水池水面高程為水池水面高程為105m， 吸水管長(zhǎng)度為吸水管長(zhǎng)度為10.0m，水泵允許真空水泵允許真空 hv= 4.5m1100223344z測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線zs吸水管底閥局部水頭損吸水管底閥局部水頭損失系數(shù)為失系數(shù)為2.5；彎管的局；彎管的局部水頭損失系數(shù)部水頭損失系數(shù)0.3，水，水泵入口前的漸變收縮段泵入口前的漸變收縮段局

23、部水頭損失系數(shù)局部水頭損失系數(shù)0.1；1100223344z測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線zs吸水管沿程水頭損失系吸水管沿程水頭損失系數(shù)為數(shù)為0.022，壓力管用鑄，壓力管用鑄鐵管，直徑鐵管，直徑500mm，長(zhǎng)，長(zhǎng)度度1000m，n = 0.013 1100223344z測(cè)壓管水頭線測(cè)壓管水頭線zs試確定：試確定：吸水管直徑吸水管直徑水泵安裝高度水泵安裝高度水泵功率水泵功率 例題例題3 3 一橫穿河道的鋼筋混凝土倒虹吸管，一橫穿河道的鋼筋混凝土倒虹吸管，如圖所示。已知通過(guò)流量如圖所示。已知通過(guò)流量Q Q為為3m3m3 3/s/s，倒虹吸管，倒虹吸管上下游渠中水位差上下游渠中水位差z z為為3m3m，

24、倒虹吸管長(zhǎng)，倒虹吸管長(zhǎng)l l為為50m50m，其中經(jīng)過(guò)兩個(gè)其中經(jīng)過(guò)兩個(gè)30300 0的折角轉(zhuǎn)彎，其局部水頭損失的折角轉(zhuǎn)彎，其局部水頭損失系數(shù)系數(shù)b b為為0.200.20；進(jìn)口局部水頭損失系數(shù)；進(jìn)口局部水頭損失系數(shù)e e為為0.50.5，出口局部水頭損失系數(shù)，出口局部水頭損失系數(shù)0 0為為1.01.0，上下游，上下游渠中流速渠中流速v v1 1 及及v v2 2為為1.5m/s1.5m/s，管壁粗糙系數(shù)，管壁粗糙系數(shù)n n0.0140.014。試確定倒虹吸管直徑。試確定倒虹吸管直徑d d。 解：倒虹吸管一般作短管計(jì)算。本題管道出解：倒虹吸管一般作短管計(jì)算。本題管道出口淹沒(méi)在水下；而且上下游渠道

25、中流速相同，口淹沒(méi)在水下；而且上下游渠道中流速相同，流速水頭消去。流速水頭消去。gzdgzAQcc2422gzQdc24dlc1 因?yàn)檠爻套枇ο禂?shù)因?yàn)檠爻套枇ο禂?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)，因此需用試算法。的復(fù)雜函數(shù)，因此需用試算法。先假設(shè)先假設(shè)d d0.8m0.8m，計(jì)算沿程阻力系數(shù)：，計(jì)算沿程阻力系數(shù)：,/62.54)48 . 0(014. 011216161smRnC0263. 062.548 . 98822Cg0121500.02630.52 0.2 10.8cebld 10.5313.54cmd97. 038 . 9214. 3531. 034與假設(shè)與假設(shè)不

26、符不符故再假設(shè)故再假設(shè)d=0.95md=0.95m，重新計(jì)算，重新計(jì)算smC/21.56)495. 0(014. 0121610248. 021.568 . 9820.558cmd945. 038 . 9214. 3558. 034則采用則采用管徑管徑d d為為0.950.95米米第四節(jié)第四節(jié) 簡(jiǎn)單長(zhǎng)管的水力計(jì)算簡(jiǎn)單長(zhǎng)管的水力計(jì)算 一、簡(jiǎn)單管路一、簡(jiǎn)單管路 定義：直徑和流量沿程不變的定義：直徑和流量沿程不變的管路稱為簡(jiǎn)單管路。管路稱為簡(jiǎn)單管路。長(zhǎng)管的水力計(jì)算長(zhǎng)管的水力計(jì)算2211 1222121 222wppzzhgg 圖中，列斷面圖中，列斷面1 11 1、2 22 2的能量方程的能量方程 時(shí)

27、當(dāng)012221 22fjHhhg 管道出口中心到上游水位的高差，全部消管道出口中心到上游水位的高差，全部消耗于管道的沿程水頭損失。耗于管道的沿程水頭損失。2222KlQgdlhHf故簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算的基本類型簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算的基本類型2.當(dāng)已知管道尺寸和輸水能力時(shí)，計(jì)算水頭損失；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。即要求確定通過(guò)一定流量時(shí)所必須的水頭。3.管線布置已定，當(dāng)要求輸送一定流量時(shí)，確定管線布置已定，當(dāng)要求輸送一定流量時(shí)，確定所需的斷面尺寸。所需的斷面尺寸。1.當(dāng)管道布置、斷面尺寸及作用水頭已知時(shí)，要當(dāng)管道布置、斷面尺寸及作用水頭已知時(shí)，要求確定管道通過(guò)的流量。求確定管道通過(guò)的流量。4.對(duì)一個(gè)已知管道尺寸、水頭和流量的管道，要求對(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。確定管道各斷面壓強(qiáng)的大小。5.5.1水擊現(xiàn)象水擊現(xiàn)象水擊是有壓管道中的非恒定流現(xiàn)象。當(dāng)有壓管道中水擊是有壓管道中的非恒定流現(xiàn)象。當(dāng)有壓管道中的閥門(mén)突然開(kāi)啟、關(guān)閉或水泵因故突然停止工作，的