水头损失及管路水力计算.ppt

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1、关于水头损失及管路水力计算现在学习的是第1页，共42页本章学习目标n掌握黏性流体的流动型态（层流、紊流）及其判别n掌握沿程水头损失计算和局部水头损失计算n掌握简单管路、串联管路和并联管路的水力计算现在学习的是第2页，共42页一、章目解析n从力学观点看，本章研究的是流动阻力。产生流动阻力的原因：n内因粘性+惯性n外因外界干扰n从能量观看，本章研究的是能量损失（水头损失）。现在学习的是第3页，共42页二、研究内容n内流（如管流、明渠流等）：研究 的计算（本章重点）；n外流（如绕流等）：研究CD的计算。（本章不讨论）三、水头损失的两种形式nhf：沿程水头损失(由摩擦引起)；nhm：局部水头损失（由局

2、部干扰引起）。wh总水头损失：jfwhhh现在学习的是第4页，共42页第一节 黏性流体的流动型态黏性流体的流动型态一、雷诺实验简介 1883年英国物理学家雷诺按图示试验装置对粘性流体进行实验，提出了流体运动存在两种型态：层流和紊流。Osborne Reynolds(1842-1916)现在学习的是第5页，共42页5.2 黏性流体的流动型态黏性流体的流动型态现在学习的是第6页，共42页下临界流速v下临界流速上临界流速v上n（a）层流n（b）临界状态n（c）紊流v上v下现在学习的是第7页，共42页 二、判别标准)(4000012000Re)(2300Re不稳定较稳定dVdVcccc结论：用雷诺数判

3、断流态现在学习的是第8页，共42页圆管：取23202320ReVd2320RedVcc非圆管：442dddR定义水力半径 为特征长度.相对于圆管有AR 层流紊流现在学习的是第9页，共42页故取DVRDcRe4现在学习的是第10页，共42页第二节第二节 流体在管路中的水头损失流体在管路中的水头损失水头损失的两种形式nhf：沿程水头损失(由摩擦引起)；nhj：局部水头损失（由局部干扰引起）。nhw：总水头损失jfwhhh现在学习的是第11页，共42页n一、沿程水头损失的计算n圆管的计算公式：n式中：沿程阻力系数n非圆管的计算公式：n式中：D当量直径D=4RgVdlhf22gVDlhf22现在学习的

4、是第12页，共42页n沿程阻力系数的确定方法：n1、层流n 对水 n 对油 Re64Re75现在学习的是第13页，共42页n2、紊流n 对新钢管n 对新铸铁管n 对旧钢管和旧铸铁管n式中：K1实验室和实际工作条件的差异系数n K2管道接头系数 0121.021226.0dKK 021.03.0d 0143.021284.0dKK现在学习的是第14页，共42页n二、局部水头损失的计算n公计算式式中：局部阻力系数，查表4-1 v流体通过局部管件后的平均流速gvhj22现在学习的是第15页，共42页例题例题1 1水流经变截面管道，已知d2/d1=2，则相应的Re2/Re1=?因vdRe24dQvdd

5、Q145.0)/1/()/1(Re/Re211212dddd故现在学习的是第16页，共42页例题例题2 2gvH200002如图所示管流，已知：如图所示管流，已知：d d、l l、H H、进进、阀门。阀门。求：管道通过能力求：管道通过能力Q Q。gvgvgvdl222222阀门进现在学习的是第17页，共42页例题例题2 2得流速据连续性方程得流量阀门进dlgHv224dAvQ阀门进dlgH2现在学习的是第18页，共42页 ：应用细管式粘度计测油的粘度，细管应用细管式粘度计测油的粘度，细管d=6mm，l=2m，Q=77cm3/s，水银压差计读值，水银压差计读值h=30cm，水银密度，水银密度m=

6、13600kg/m3，油的密度，油的密度=900kg/m3，求油的运动粘度，求油的运动粘度.例题例题3解：fhsmdQv/73.242设为层流gvdlhf2Re752mhm23.4现在学习的是第19页，共42页smlvgdhf/10287.7752262校核流态20002247Revd计算成立解得运动粘度现在学习的是第20页，共42页给水管长30m，直径d=75mm，材料为新铸铁管，流量Q=7.25L/s，水温t=10，求该管段的沿程水头损失。解：242101.444mdAsmAQv/64.1水温t=10时，水的运动粘度=1.3110-6m2/s94100Revd例题例题4紊流现在学习的是第2

7、1页，共42页0.0343 0143.021284.0dKK新铸铁管，无接头，取K1=1.15，K2=1)(88.122mgvdlhf例题例题4现在学习的是第22页，共42页n在管路的水力计算中将管路分为：长管、短管在管路的水力计算中将管路分为：长管、短管n长管：长管：局部水头损失和速度水头的总和小于沿程局部水头损失和速度水头的总和小于沿程水头损失的水头损失的5%，管路计算时可直接取他们为沿程水，管路计算时可直接取他们为沿程水头损失的某一百分数或忽略不计的管路头损失的某一百分数或忽略不计的管路。n短管：短管：局部水头损失和速度水头的总和大于沿程水头局部水头损失和速度水头的总和大于沿程水头损失的

8、损失的5%，管路计算时不可忽略的管路。，管路计算时不可忽略的管路。现在学习的是第23页，共42页n 长管n 简单管路 短管n管路 串联管路n 复杂管路 并联管路n 管网现在学习的是第24页，共42页一、简单管路一、简单管路水力计算水力计算短管水力计算短管水力计算 短管的定义：短管的定义：10004dlmfwhhh现在学习的是第25页，共42页3、实例分析 1）水泵吸水管的水力计算 计算内容：已知 ，求水泵安装高度 。sH vhldQ、弯进吸现在学习的是第26页，共42页长管的水力计算长管的水力计算 长管的定义：1、计算特点 1.2.2、计算类型（与短管相同）1000dlfwhh022gv现在学

9、习的是第27页，共42页 简单管路简单管路d、Q沿程不变的管路，称为简单管路。H001122ld,w 伯努利方程伯努利方程全部水头消耗在沿程水头损失上和产生出口速度水头。wwwhgvhgvHhgvH22120000222222现在学习的是第28页，共42页w 连续性方程连续性方程24dQvwh称为管路特性阻力系数称为管路特性阻力系数。gvdlhhhjfw2)(222428)(sQQgddlhw428)(gddls现在学习的是第29页，共42页n对于短管gHddlQQgddlgvdlgvH24118122224222现在学习的是第30页，共42页n对于长管8185222252gdKHKQQKlQ

10、gdhHf现在学习的是第31页，共42页二、串联管路水力计算现在学习的是第32页，共42页类比电路iQQ iSS22QShSQhiwiw现在学习的是第33页，共42页例：铸铁管长L=2500m，流量Q=0.25m3/s，作用水头H=25m，为充分利用水头，设计串联管道解：（1）如按简单长管计算622/160.0msLQHaH水力计算表aH1=0.105d1=450mm浪费水头，投资加大aH2=0.196d2=400mm水头不够现在学习的是第34页，共42页（2）设计串联管路d1=450mmL1d2=400mmL222112LaLaQHHHLLL21解得mL9901mL15102现在学习的是第3

11、5页，共42页三、并联管路现在学习的是第36页，共42页类比电路iQQ22iiiQShSQhiSS11流体的自调性，阻力平衡现在学习的是第37页，共42页例1：某两层楼的供暖立管，管段1的d=20mm，总长20m，1=15，管段2的d=20mm，总长10m，2=15，管路=0.025，干管总流量Q=1L/s，求Q1和Q2解：并联421118ddlS7112/1039.1mkgS711/1003.2mkg现在学习的是第38页，共42页1221SSQQ21QQQ解得sLQ/45.01sLQ/55.02阻力平衡水平失调异程同程现在学习的是第39页，共42页例2：流量Q=4L/s的泵从两个有初始液位差h=0.5m的油箱中吸油，在节点A以前的两条管路有相同的长度l=10m和直径d=50mm，若=0.03，不计局部阻力，求：（1）泵开始吸油时，每个油箱流出的流量q1和q2各为多少？现在学习的是第40页，共42页解：2111qSh 2222qSh 52218gdlSSS12hhhA点连续性方程Qqq21解得sLq/79.21sLq/21.12（1）现在学习的是第41页，共42页感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第42页，共42页