有压管中的恒定流.ppt

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1、有压管中的恒定流现在学习的是第1页，共39页第一节第一节 液体经薄壁孔口的恒定出流液体经薄壁孔口的恒定出流HH0OOCAACDCvCv0现在学习的是第2页，共39页孔口出流的分类孔口出流的分类小小孔孔口口出出流流、大大孔孔口口出出流流（按按d/H 是是否否大大于于0.1来来判判定定）；恒恒定定出出流流、非非恒恒定定出出流流；淹淹没没出出流流、自自由由出出流流；薄薄壁壁出出流流、厚厚壁壁出出流。流。现在学习的是第3页，共39页孔孔口口流流出出的的水水流流进进入入空空气气中中称称为自由出流。为自由出流。对对上上游游断断面面O-O和和收收缩缩断断面面C-C运运用用能能量量方方程程即即可可得得到到小小

2、孔孔口口自由出流公式自由出流公式HH0OOCAACDCvCv0一一.小孔口的自由出流小孔口的自由出流H0作用总水头作用总水头孔口流速系数孔口流速系数孔口流量系数孔口流量系数现在学习的是第4页，共39页大孔口出流的流量公式形式不变，只是相应的水头应近似取为大孔口出流的流量公式形式不变，只是相应的水头应近似取为孔口形心处的值，具体的流量系数也与小孔口出流不同。孔口形心处的值，具体的流量系数也与小孔口出流不同。厚厚壁壁孔孔口口出出流流与与薄薄壁壁孔孔口口出出流流的的差差别别在在于于收收缩缩系系数数和和边边壁壁性性质质有有关关，注注意意到到收收缩缩系系数数定定义义中中的的A为为孔孔口口外外侧侧面面积积

3、，容容易易看看出出孔孔边边修修圆圆后后，收收缩缩减减小小，收收缩缩系系数数和和流流量量系数都增大。系数都增大。AAcAc现在学习的是第5页，共39页第二节第二节液体经液体经管嘴的恒定出流管嘴的恒定出流CD34DvCvc管管嘴嘴出出流流的的局局部部损损失失由由两两部部分分组组成成，即即孔孔口口的的局局部部水水头头损损失失及及收收缩缩断断面面后后扩扩展展产产生生的的局局部部损损失失，水水头头损损失失大大于于孔孔口口出出流流。但但是是管管嘴嘴出出流流为为满满流流，收收缩缩系系数数为为1，因因此此流流量量系系数数仍仍比比孔孔口口大大，其出流公式为其出流公式为现在学习的是第6页，共39页管嘴出流流量系数

4、的加大也可以从管嘴收缩断面处存在的真空来解释，管嘴出流流量系数的加大也可以从管嘴收缩断面处存在的真空来解释，由于收缩断面在管嘴内，压强要比孔口出流时的零压低，必然会提高吸出由于收缩断面在管嘴内，压强要比孔口出流时的零压低，必然会提高吸出流量的能力。流量的能力。D34DvCvcC现在学习的是第7页，共39页第三节 短管的水力计算现在学习的是第8页，共39页 自由出流自由出流vOO1122HvOO112233 淹没出流淹没出流zh1 1、概述、概述现在学习的是第9页，共39页zz211223l2l1Q3Q2Q1hf 1=hf 2=hf 3hfABhf CDHABCD 简单管路简单管路 复杂管路复杂

5、管路现在学习的是第10页，共39页长管和长管不是完全按管道的长短来区分的。将有压管长管和长管不是完全按管道的长短来区分的。将有压管道按长管计算，可以简化计算过程。但在不能判断流速道按长管计算，可以简化计算过程。但在不能判断流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失之前，按水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失之前，按短管计算不会产生较大的误差。短管计算不会产生较大的误差。需要注意需要注意现在学习的是第11页，共39页 有压有压管道恒定流动水管道恒定流动水力计算主要解决以下几力计算主要解决以下几方面问题：方面问题：计算管道输水能力；计算管道输水能力；确定作用水头；确定作用水头；计算管道的断面

6、尺寸计算管道的断面尺寸。计算沿程压强分布计算沿程压强分布。实际流体恒定总流能量方程沿程损失沿程损失局部损失局部损失 已能定量分析，原则上解决已能定量分析，原则上解决了恒定总流能量方程中的粘性了恒定总流能量方程中的粘性损失项。损失项。管道管道中的中的满流满流现在学习的是第12页，共39页 有有压压管管道道的的进进口口是是淹淹没没的的，出出口口分分自自由由和和淹淹没没两两种种情情况况，它它们们的作用水头是不同的。的作用水头是不同的。一一.自由出流自由出流 自由出流自由出流vOO1122H现在学习的是第13页，共39页 上上游游总总水水头头和和下下游游测测管管水水头头之之差差，用用于于支支付付出出口

7、口速速度度水水头头和和全全部部水水头头损损失失（包包括括沿沿程程损损失失及及所所有有局局部部损损失）。失）。vOO1122H改写改写作用水头作用水头现在学习的是第14页，共39页=H0=0=vOO1122H管系管系流量流量系数系数作用作用水头水头 H现在学习的是第15页，共39页vOO1122 淹没出流淹没出流zh=z+h0=h作用作用水头水头 z二二.淹没出流淹没出流现在学习的是第16页，共39页vOO112233zh管系管系流量流量系数系数 淹淹没没与与自自由由出出流流相相比比，作作用用水水头头不不同同，管管系系流流量量系系数数相相同同，局局部部损损失失中中不不包包含含2-2断断面面出出口

8、口损损失。失。现在学习的是第17页，共39页18注：比较水头自由出流H淹没出流Z现在学习的是第18页，共39页由上述分析可知：由上述分析可知：1 1、自由出流和淹没出流两者的计算公式形式完全一、自由出流和淹没出流两者的计算公式形式完全一样，只是作用水头的含义不同。样，只是作用水头的含义不同。2 2、自由出流和淹没出流的流量系数的表达式形式有区别，、自由出流和淹没出流的流量系数的表达式形式有区别，但是同一管道流量系数值相等。但是同一管道流量系数值相等。3 3、上游水池的行近流速水头计算中根据大小而定，但是在、上游水池的行近流速水头计算中根据大小而定，但是在淹没出流计算公式只适用于下游水池的流速忽

9、略不计的情形。淹没出流计算公式只适用于下游水池的流速忽略不计的情形。现在学习的是第19页，共39页 在管道布置、管径、管长和管材一定的管在管道布置、管径、管长和管材一定的管路中，能否通过增大流量系数来增加通过管道路中，能否通过增大流量系数来增加通过管道的流量的流量?现在学习的是第20页，共39页图示图示A A、B B、C C为三条高程不同的坝身泄水管，其管径为三条高程不同的坝身泄水管，其管径d d、长度、长度L L，沿程阻力系数，沿程阻力系数 均相同，试问它们的泄均相同，试问它们的泄流量是否相同？为什么？流量是否相同？为什么？现在学习的是第21页，共39页2、短管水力计算的问题、短管水力计算的

10、问题（1）已知流量，管径和局部阻力的组成，计算作）已知流量，管径和局部阻力的组成，计算作用水头；用水头；（2）已知水头、管径和局部阻力的组成，计算流）已知水头、管径和局部阻力的组成，计算流量；量；（3）已知流量、管径和局部阻力的组成，计算水头；）已知流量、管径和局部阻力的组成，计算水头；22现在学习的是第22页，共39页例5-1：用虹吸管自钻井输水至集水池，如图。虹吸管长钻井至集水池间的恒定水位高差又已知沿程阻力系数，管路进口、120度弯头、90度弯头及出口处的局部阻力系数分别为试求：（1）流经虹吸管的流量；（2）如虹吸管顶部B点安装高度，校核其真空度（真空度的允许值水柱）。现在学习的是第23

11、页，共39页例题：已知管道直径例题：已知管道直径d=200mm,d=200mm,管道总长管道总长l=20m,l=20m,由进口至断由进口至断面面2-22-2的长度的长度l l1 1=12m,=12m,虹吸管内允许真空值虹吸管内允许真空值h=6.5m,h=6.5m,上下游水上下游水位差位差z=4m,z=4m,沿程阻力系数为沿程阻力系数为0.0250.025，局部阻力系数底阀、弯，局部阻力系数底阀、弯头、出口分别为头、出口分别为3 3、0.30.3、1.01.0，试求：通过虹吸管的流量，试求：通过虹吸管的流量和虹吸管安装高度和虹吸管安装高度hs.hs.120.00120.00116.00116.0

12、02211Z Zhs现在学习的是第24页，共39页二、水泵水力计算二、水泵水力计算水泵装置的水力计算水泵装置的水力计算:主要是确定水泵的主要是确定水泵的安装高度及水泵的总安装高度及水泵的总扬程扬程。确定安装高度。确定安装高度需要需要吸水管吸水管（由水源（由水源至水泵入口的一段管至水泵入口的一段管道）的水力计算，决道）的水力计算，决定水泵总沿程还必须定水泵总沿程还必须对对压力管压力管（水泵出口到（水泵出口到水塔的一段管路）进行水塔的一段管路）进行水力计算。水力计算。现在学习的是第25页，共39页现在学习的是第26页，共39页zz2112233l2l1l4l5l3现在学习的是第27页，共39页三、

13、坝内泄水管的水力计算三、坝内泄水管的水力计算某水库坝内泄水管，长度某水库坝内泄水管，长度L=150m,L=150m,直径直径d=2m,d=2m,沿程沿程阻力系数为阻力系数为0.030.03，上游水位为，上游水位为25.6m,25.6m,泄水管出口泄水管出口中心高程为中心高程为19.6m19.6m，试确定下游水位分别为，试确定下游水位分别为16m16m和和23m23m时的泄流量时的泄流量Q.Q.现在学习的是第28页，共39页四、倒虹吸管的水力计算四、倒虹吸管的水力计算某渠道与河道相交，用钢筋混凝土得倒虹吸穿过河道与某渠道与河道相交，用钢筋混凝土得倒虹吸穿过河道与上游渠道相连，如图所示。管长上游渠

14、道相连，如图所示。管长l=24m,l=24m,沿程阻力系数为沿程阻力系数为0.022,0.022,局部损失系数和为局部损失系数和为2.02.0，当上游水位为，当上游水位为110m,110m,下游下游水位为水位为109m,109m,通过流量通过流量Q=1mQ=1m3 3/s/s时，求管径时，求管径d.d.现在学习的是第29页，共39页流量模数流量模数与流量具有相与流量具有相同的量同的量纲纲如如果果作作用用水水头头的的95%以以上上用用于于沿沿程程水水头头损损失失，我我们们就就可可以以略略去去局局部部损损失失及及出出口口速速度度水水头头，认认为为全全部部作作用用水水头头消消耗耗在在沿沿程程，这这样

15、样的的管管道道流流动动称称为为水水力力长长管管。否否则则为为水水力力短短管。管。第四节第四节 长管水力计算长管水力计算 对对水力水力长长管，根据管，根据连续连续方程和方程和谢谢才公式可才公式可知知 长长管管:作作用用水水头头全全部部用用于于支付沿程损失支付沿程损失现在学习的是第30页，共39页31现在学习的是第31页，共39页由直径不同的几段管道依次连接而成的管道，称为由直径不同的几段管道依次连接而成的管道，称为串联管道串联管道。32现在学习的是第32页，共39页33凡是两条或两条以上的管道从同一点分叉而又在另一点凡是两条或两条以上的管道从同一点分叉而又在另一点汇合组成的管道称为汇合组成的管道

16、称为并联管道并联管道。并联管道一般按长管。并联管道一般按长管计算。计算。现在学习的是第33页，共39页34不计局部水头损失时有不计局部水头损失时有 各支管水头损失可按谢齐公式计算各支管水头损失可按谢齐公式计算 各支管流量与总流量间应满足连续性方程各支管流量与总流量间应满足连续性方程 Q QQ Q1 1Q Q2 2Q Q3 3 则有则有现在学习的是第34页，共39页35水电站引水系统中，经常碰到由一根总管从压力前池引水电站引水系统中，经常碰到由一根总管从压力前池引水，然后按水轮机台数分成数根支管，每根支管供水给一台水，然后按水轮机台数分成数根支管，每根支管供水给一台水轮机，这种分叉后不再汇合的管

17、道称为枝状管网。水轮机，这种分叉后不再汇合的管道称为枝状管网。对管道对管道ABDABD对管道对管道ABCABC现在学习的是第35页，共39页36 沿程连续不断分泄出的流量称为沿程泄出流量，若管沿程连续不断分泄出的流量称为沿程泄出流量，若管段各单位长度上的沿程泄出流量相等，这种管道称为沿程段各单位长度上的沿程泄出流量相等，这种管道称为沿程均匀泄流管道。均匀泄流管道。如图所示管道如图所示管道ABAB长为长为l l，水头为，水头为H H，管道末端流出，管道末端流出的通过流量的通过流量Q Q，单位长度上沿程泄出流量为，单位长度上沿程泄出流量为q q。现在学习的是第36页，共39页37在离起点在离起点A

18、 A距离为距离为x x的的M M点断面处流量为点断面处流量为 在在dxdx管段内沿程水头损失有管段内沿程水头损失有 可近似的写为可近似的写为 QrQrQ Q0.55ql0.55ql，QrQr称为称为折算流量折算流量。现在学习的是第37页，共39页如果您有问题，请提出如果您有问题，请提出!现在学习的是第38页，共39页本本 章章 学学 习习 重重 点点1 1、重点掌握简单管道的水力计算；、重点掌握简单管道的水力计算；2 2、掌握简单管路、复杂管路、长管、短管的、掌握简单管路、复杂管路、长管、短管的定义；定义；3 3、了解复杂管路的水力计算；、了解复杂管路的水力计算；现在学习的是第39页，共39页