2022年流体力学-第五章-压力管路的水力计算.docx

《2022年流体力学-第五章-压力管路的水力计算.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年流体力学-第五章-压力管路的水力计算.docx（14页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精品学习资源第五章 压力管路的水力运算主要内容长管水力运算短管水力运算串并联管路和分支管路孔口和管嘴出流基本概念：注：输送气体的管路都是压力管路；2、分类：按管路的结构特点，分为简洁管路 ：等径无分支复杂管路 ：串联、并联、分支按能量比例大小，分为1、压力管路： 在肯定压差下，液流布满全管的流淌管路；管路中的压强可以大于大气压， 也可以小于大气压长 管： 和沿程水头缺失相比，流速水头和局部水头缺失可以忽视的流淌管路；短 管： 流速水头和局部水头缺失不能忽视的流淌管路；第一节管路的特性曲线一、定义： 水头缺失与流量的关系曲线称为管路的特性曲线；二、特性曲线欢迎下载精品学习资源hwh jh fV

2、2l V 2l 当lV 2l当 l V 2L V 2欢迎下载精品学习资源其中， L2 gl 当 ld 2gdd2gd2 gd 2 g1欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源Q4Q把 VAd 2代入上式得：欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源L V 2hw2L 14Q28 L2Q225Q欢迎下载精品学习资源d 2gd 2gdgd2欢迎下载精品学习资源把上式绘成曲线得图；其次节长管的水力运算一、简洁长管1、 定义：由很多管径相同的管子组成的长输管路，且沿程缺失较大、局部缺失较小，运算时可忽视局部缺失和流速水头；2、运算公式：简洁长管一般运算涉及公式欢迎下载精品学习资源V1 A1V2A2zp1

3、 zp 2h3欢迎下载精品学习资源12fL V 2fhD 2g45欢迎下载精品学习资源说明： 有时为了运算便利， hf 的运算采纳如下形式：Q 2 mm L欢迎下载精品学习资源其中，、 m 值如下h fd 5 m6欢迎下载精品学习资源流态m层流1a水力光滑b欢迎下载精品学习资源混合摩擦c水力粗糙0 d公式 6的推导：欢迎下载精品学习资源f2hL VVQ由于D 2g且Ah4Qd 28 LQ 2欢迎下载精品学习资源f所以g642d 57欢迎下载精品学习资源a. 层流时，Re代入 7式得：Q LQ 2 1 1L欢迎下载精品学习资源即： ， m1h f0.31644.154d4.15d 5 1欢迎下载

4、精品学习资源b. 水力光滑区，Re0.25代入 7式得：欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源Q1 .750.25 LQ1 0.250.25 L欢迎下载精品学习资源即：， m1hf0.0246d 4.750.0246d 5 0 .25欢迎下载精品学习资源c. 由大庆设计院推得体会公式，在混合区：Q1.8770.123 L欢迎下载精品学习资源即： ， mhf0.0802Ad 4.877欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源A其中，10 0.127 lg0.627 ,r0欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源d. 粗糙区L V 2h8 LQ20.0826Q2 L欢迎下载精品学习资源f即：，

5、m 0d 2gg 2 d 5d 5欢迎下载精品学习资源3、简洁长管的三类运算问题1第一类：已知：输送流体的性质，管道尺寸 d，L，地势 z欢迎下载精品学习资源流量 Q ， ，求： hf ， p，i欢迎下载精品学习资源Re解： Q VVd 确定流态 ， m ， hf 伯努利方程求 p欢迎下载精品学习资源2 其次类：已知： ， d，L， ， z， p求： Q解： Q 未知流态也未知， m ， 无法确定 试算法或绘图法A.试算法a、先假设一流态，取 ， m 值，算出 Qph fz欢迎下载精品学习资源fQ2 mh d 5 m欢迎下载精品学习资源mLVQReV d欢迎下载精品学习资源b、Q A ， m

6、，校核流态欢迎下载精品学习资源如由 Q Re 和假设一样，Q 即为所求 Q c、如由Q 定出的流态和假设不一样，重复a；按第一类问题的运算方法，选取足够多Q，算出 hf 值， 然后绘制图形； 使用时由 hf 查找 Q 即可；3 第三类：已知： Q ， p ，z ， ， L，欢迎下载精品学习资源求： 经济管径 d解：考虑两方面的问题d，材料费，施工费、运输费 V，缺失，治理费用d，一次性费用V，缺失，设备泵费如何解决这一冲突，正是一个管径优选问题；钻、采专业大纲要求一般明白；二、串、并联管路1、串联管路 定义：由不同管径的管道依次连接而成的管路； 水力特点：a、各联结点节点处流量出入平稳，即进入

7、节点的总流量等于流出节点的总流量；Qi0其中，进为正，出为负，它反映了连续性原理；ib、全线水头缺失为各分段水头缺失之和，即：欢迎下载精品学习资源hf它反映了能量守恒原理；2、并联管路hfh f 1hf 2hfn欢迎下载精品学习资源 定义：两条以上的管路在同一处别离，以后又汇合于另一处，这样的组合管道，叫并联管路； 水力特点：a、进入各并联管的总流量等于流出各并联管的总流量之和，即QQib、不同并联管段 A B，单位重量液体的能量缺失相同，即：欢迎下载精品学习资源ihfhfh f 1hf 2C欢迎下载精品学习资源3、分支管路 定义：自一点分开不再汇合的管路 水力特点：a、节点处流出与流入的流量

8、平稳b、沿一条干线上总水头缺失为各段水头缺失为各段水头缺失总和zpcc、节点处：4、串、并联管路的水力运算 串联管路属于长管运算第一类问题已知： Q求： d解：确定合理流速V 合理 ？ 合理 d 并联管路属于长管运算其次类问题5、串、并联管路在长输管线上的应用 增加输送流量 延长输送距离 克服翻越点欢迎下载精品学习资源例 1：某水罐 1 液面高度位于地平面以上z160m，通过分支管把水引向高于地平面z2 30m 和z3 15m 的水罐 2 和水罐 3，假设 l1 =l 2=l 3=2500m, d1=d 2=d 3=, 各管的沿程阻力系数均为； 试求引入每一水罐的流量；欢迎下载精品学习资源解：

9、取 1-1 、2-2 两液面列伯努利方程：z1z2h f 1h f 2欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源h f 1L1 V121h f 2L2 V222欢迎下载精品学习资源V2所以， 124.41d1 2 gd 2 2g1欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源V2取 1-1 、 3-3 两液面列伯努利方程：z1z3h f 1h f 3欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源VV22所以， 132.942欢迎下载精品学习资源Q1又d1Q2Q3d2d 3V1V2V33欢迎下载精品学习资源2V11.67m / s欢迎下载精品学习资源3V21.28m / sQ0.251m3 / s欢迎下载精品

10、学习资源得V30.39m / sQ0.0765m3 / s欢迎下载精品学习资源第三节短管水力运算 很多室内管线，集油站及压水站内管线管件较多，属于短管；短管运算问题，多涉及到能量方程的利用：VV22zp11p221z2hw 2g2gV出口2hwh fhjc2g欢迎下载精品学习资源一、综合阻力系数已知：大直径管段：直径 d1，长 l 1 小直径管段：直径 d2，长 l 2 孔板直径： d 孔就全管路总水头缺失为：hwh fh j欢迎下载精品学习资源2l1 V122VVV22l 221孔V 2欢迎下载精品学习资源1d1 2g21孔d 2 2 g2 g2 g345672 g欢迎下载精品学习资源为了运

11、算便利， 一般以出口速度作为标准，把其它速度化成出口速度表示的形式，由连续性方程：22孔VA2 Vd 2V ,V d 2V欢迎下载精品学习资源hl11222A1d1d孔VV4422234567cd2d2l 222欢迎下载精品学习资源dd孔dw1111孔d 22g2g欢迎下载精品学习资源c 综合阻力系数二、短管有用运算通式由图 A B， 1 1 2 2 断面列能量方程：V 222欢迎下载精品学习资源zp111z22gp2V2V2c2g2gV 22欢迎下载精品学习资源H 0z1z1z2zp12p1p21 1V2c2g2gV2p21欢迎下载精品学习资源令2g称之为 作用水头 ；欢迎下载精品学习资源H

12、 01就2Q2Vc222g1c2gA2Q欢迎下载精品学习资源Q1所以1令A2 gH0c11c为 流量系数 ，欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源就：QA 2gH 0欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源例题：书本 P162书本例 55有错P1633 泵的扬程应为：V 21.72欢迎下载精品学习资源Hzhw2g3.90.42.03.9629.85.607m欢迎下载精品学习资源N QH 9800 N 马力 第四节孔口和管嘴泄流基本概念：.自流管路：完全靠自然位差获得能量来源输送或排泄液体的管路；.孔口：储液罐壁或底部打开的小孔；.管 嘴：在孔口处接出短管；.定水头出流稳固流 ：液流流经孔口与

13、管嘴时，液面位置保持不变的流淌；.自由出流：出流于大气之中；.埋没出流：流向液体之中；一、定水头孔口泄流1、定水头薄壁圆形小孔口自由出流；.薄壁孔口：孔口有尖锐的边缘，液体与孔口四周只有线接触；欢迎下载精品学习资源d.小孔口：1 H10孔口有效断面上全部的点都可用其中线上的点来代替；欢迎下载精品学习资源（1） 射流结构分析：收缩断面 C C 的形成：流线特性，流线不能突然转折，液流射出时，将向内部收缩形成收d缩断面 c c约在距出口 2 处Ac dc 2欢迎下载精品学习资源收缩断面：Ad收缩系数：欢迎下载精品学习资源（2） 定水头薄壁圆形小孔口自由出流流量运算公式取 0 0 c c 列方程，压

14、强标准为肯定压强，就有：欢迎下载精品学习资源V2Hp0 0pcVccV22孔欢迎下载精品学习资源H 0H令p0HV2p0pc02g Vc2gV2pc02g11孔2 g12gH 02 gV2c孔2g2gH 0欢迎下载精品学习资源流速系数：就QAcVcAc2gH 0A2 gH 0A2gH 0欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源即QA2gH 0 孔口泄流流量运算公式欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源流量系数：3说明： 理论流速：Q2gH0AV理Q理Q欢迎下载精品学习资源Q理 实际流量与抱负流量之比；实际流速与抱负流速之比；1欢迎下载精品学习资源 试验证明：孔0.06,10.060.97 ,

15、0.62 0.64欢迎下载精品学习资源，取欢迎下载精品学习资源 对于抱负流体：孔0,1,1,1欢迎下载精品学习资源Hp0V200H 作用水头：2g如图： H0 21m2、埋没出流两液面：HV2cV2c1H2孔2g扩大2gVc12gH 0扩大孔H0 = H1H 2QA2gH二、管嘴泄流欢迎下载精品学习资源1、标准圆柱管嘴：自孔口接出短管直径与孔口直径相同，且 l 3 4d2、管嘴与孔口区分： 流态不一样，先收缩，再扩大，然后封住出口，匀称泄出； 孔口只有局部阻力，管嘴加上扩大阻力和沿程阻力；3、流量运算公式据公式：QA 2gHA2gH11c取0.02, l3d,0.64c孔扩ld420.06dd

16、cAAc221ld0.061110.02 3dd0.53110.81c由于 1，要知，须求；试验修正：0.82孔口和管嘴的流量公式：Q A2gH 0管嘴0.82 ，孔口0.6三、管嘴流量系数为什么大于孔口流量系数？孔口运算断面为收缩断面C C，其压强为 pa，而管嘴收缩处却不一样，管嘴出口在收缩断面之后，由于在C C处液流带走一部分气体形成负压，这就相当于在1 C 之间增大了一个压头差，当然，流量系数也就增大了；取 1 C 列方程：压力标准取肯定压力：欢迎下载精品学习资源V2Hpa 12gpcVcc2V孔22g2g V10 欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源papc2V1孔cH 2g欢迎

17、下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源cVQ由于AcHpaV所以A 2gHAc1pc孔2gH22 HH10.0620.82HH0.640.75H欢迎下载精品学习资源即相当于使压头增大了倍但也不是真空度越大越好，假设真空过大，会形成气阻，当气体全被液流带走时， 外部空气将进入破坏真空，使液流充不满管子，反而削减流量；四、其它形式管嘴见书本 P166 ，表 5 4例 1：水从封闭水箱上部直径d1=30mm 的孔口流至下部，然后经d2=20mm 的圆柱行管嘴排向大气中，流淌恒定后，水深h1=2m， h2=3m ，水箱上的压力计读数为，求流量Q 和下水箱欢迎下载精品学习资源水面上的压强p2，设为稳固流；10.6 ，20.82 ；欢迎下载精品学习资源解：经过孔口的流量 Q1欢迎下载精品学习资源2d1Q1 14d 12 g h12p1p 2欢迎下载精品学习资源经过管嘴的流量 Q222d 2p欢迎下载精品学习资源Q2 242 g h2欢迎下载精品学习资源由于稳固流，所以Q1 Q2欢迎下载精品学习资源整理得： p24.34104 Pa欢迎下载精品学习资源QQ 22d4222g hp223.1110 3 m3 / s欢迎下载