第五章孔口管嘴管路流动PPT讲稿.ppt

《第五章孔口管嘴管路流动PPT讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章孔口管嘴管路流动PPT讲稿.ppt（16页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第五章孔口管嘴管路流动第1页，共16页，编辑于2022年，星期三5.1 孔口自由出流孔口自由出流在容器侧壁或底壁上在容器侧壁或底壁上开一孔口，容器中的液体自开一孔口，容器中的液体自孔口出流到大气中，称为孔孔口出流到大气中，称为孔口自由出流。如图，在容器口自由出流。如图，在容器侧壁开一孔口，侧壁开一孔口，容器中的液容器中的液体自孔口出流到大气，体自孔口出流到大气，不远不远处有收缩现象产生，过流断处有收缩现象产生，过流断面面积为面面积为Ac处面积最小，这处面积最小，这个最小断面称为收缩断面个最小断面称为收缩断面c，。，。第2页，共16页，编辑于2022年，星期三 令收缩系数令收缩系数 列断面列断面

2、1和收缩断面和收缩断面c的能量方程有的能量方程有 式中：式中：为孔口的总水头；为孔口的总水头；收缩断面的平均流速；收缩断面的平均流速；孔口局部损失系数。孔口局部损失系数。所以所以 取取 ，则式中流速系数，则式中流速系数 。值由实验测值由实验测定，大小与孔口形状、大小、位置等因素有关。孔口出流流量定，大小与孔口形状、大小、位置等因素有关。孔口出流流量第3页，共16页，编辑于2022年，星期三在容器侧壁或底壁上开一孔口，容器中的液体自孔口出流在容器侧壁或底壁上开一孔口，容器中的液体自孔口出流到液体中，称为孔口淹没出流。如图为孔口淹没出流，列到液体中，称为孔口淹没出流。如图为孔口淹没出流，列1、2两

3、断面的能量方程有两断面的能量方程有 式中断面式中断面1到到2的能量损失可看作的能量损失可看作 断面断面1至断面至断面c的能量损失与断面的能量损失与断面 c至断面至断面2的能量损失之和。前者的能量损失之和。前者 与自由出流的能量损失相同，为与自由出流的能量损失相同，为 ，后者可看着圆管突扩，后者可看着圆管突扩 的能量损失，为的能量损失，为 。5.2 孔口淹没出流孔口淹没出流第4页，共16页，编辑于2022年，星期三 注意到注意到 ，可整理得，可整理得 其中速度系数其中速度系数 孔口淹没出流流量孔口淹没出流流量 实验表明淹没出流流量系数实验表明淹没出流流量系数 与自由出流流量系数与自由出流流量系数

4、 几乎没有差别，几乎没有差别，可取可取 。3、变水头孔口出流变水头孔口出流 如图，柱形容器、没有流量注如图，柱形容器、没有流量注 入、孔口自由泄流。容器内自由表入、孔口自由泄流。容器内自由表 面积为面积为 ，在，在dt时段内水头的增量时段内水头的增量 为为dH，则，则dt时段内孔口的泄水量为时段内孔口的泄水量为第5页，共16页，编辑于2022年，星期三 ，取，取 ，应用定常流孔口自由出流的流量公式得，应用定常流孔口自由出流的流量公式得 即即 对上式积分可得水头从对上式积分可得水头从H1降到降到H2所需的时间所需的时间t 当当 时，上式写成时，上式写成第6页，共16页，编辑于2022年，星期三

5、如如图图为为五五种种常常见见的的管管嘴嘴形形式式：a为为圆圆柱柱形形外外管管嘴嘴，b为为圆圆柱柱形形内内管管嘴嘴，c为为圆圆锥锥形形收收敛敛管管嘴嘴，d为为圆圆锥锥形形扩扩张张管管嘴嘴，e为为流流线线形形管嘴。管嘴。管管嘴嘴自自由由出出流流的的流流速速和和流流量量公公式式与与孔孔口口自自由由出出流流的的流流速速和和流流量量公公式式的的形形式式类类似似，管管嘴嘴淹淹没没出出流流的的流流速速和和流流量量公公式式与与孔孔口口淹没出流的流速和流量公式的形式也类似，只是系数不同罢了。淹没出流的流速和流量公式的形式也类似，只是系数不同罢了。5.3 管嘴出流管嘴出流第7页，共16页，编辑于2022年，星期三

6、5.4 5.4 简单管路简单管路 管路系统的水力计算可管路系统的水力计算可分为简单管路的水力分为简单管路的水力计算和复杂管路的水计算和复杂管路的水力计算。等径无分支力计算。等径无分支管的管路系统称为简管的管路系统称为简单管路。单管路。11和和22两断面两断面间的能量方程式为间的能量方程式为将出口局部阻力系数将出口局部阻力系数 包包括到局部阻力系数项中，则括到局部阻力系数项中，则用用 带入上式带入上式第8页，共16页，编辑于2022年，星期三管路阻抗：Sp,SH对已给定的管路是一个定数，它综合反映了管路上的沿程阻力和局部阻力情况，称为管路阻抗对液体对液体对气体对气体第9页，共16页，编辑于202

7、2年，星期三 5.5 管路的串连和并联管路的串连和并联 除除简简单单管管路路外外的的管管路路系系统统统统称称复复杂杂管管路路，如如串串联联管管 路路、并并联联管管路路等等。简简单单管管路路的的水水力力计计算算正正是是前前面面所所介介绍绍方方法法的的应应用用，无无特特殊殊原原则则。这这里里以以串串联联和和并并联联管管路路为为例例讨讨论论复复杂杂管管路路的的水水力力计计算算问问题题，并并忽忽略略管管路路中中局局部部水水头头损损失失和和出出流流速速度水头。度水头。1、串联管路串联管路 串联管路特点：各管段流串联管路特点：各管段流 量相等，总水头等于各段沿程量相等，总水头等于各段沿程 损失之和。如图有

8、损失之和。如图有第10页，共16页，编辑于2022年，星期三 2、并联管路并联管路 并联管路特点：各分路阻力损失相等，总流量等于各分路流量并联管路特点：各分路阻力损失相等，总流量等于各分路流量之和。如图有之和。如图有 需要注意并联管路各管段上的水头损失相等，并不意味需要注意并联管路各管段上的水头损失相等，并不意味着它们的能量损失也相等。着它们的能量损失也相等。第11页，共16页，编辑于2022年，星期三5.6 管网计算基础管网计算基础管网由简单回路、并联、串连管路组合而成，管网由简单回路、并联、串连管路组合而成，基本可分为枝状管网和环状管网两种。基本可分为枝状管网和环状管网两种。一一、枝状管网

9、、枝状管网水力计算原则：管路布置已定，则管长和局部构件的型式和数量均已确定，在已知用水力计算原则：管路布置已定，则管长和局部构件的型式和数量均已确定，在已知用户所需流量和末端要求压头的条件下，求管径和作用压头。户所需流量和末端要求压头的条件下，求管径和作用压头。这类问题是按流量和限定流速求管径。确定管径后，对枝状管网进行水这类问题是按流量和限定流速求管径。确定管径后，对枝状管网进行水力计算，然后按照总压力及总流量选泵和风机力计算，然后按照总压力及总流量选泵和风机已有泵和风机，即已知作用水头，并知用户所需流量及末端水头，在管路布置后已知已有泵和风机，即已知作用水头，并知用户所需流量及末端水头，在

10、管路布置后已知管长，求管径。管长，求管径。这类问题是先求得单位长度上的允许损失水头，查手册确定当量长这类问题是先求得单位长度上的允许损失水头，查手册确定当量长度，求出管径，最后校合计算。度，求出管径，最后校合计算。第12页，共16页，编辑于2022年，星期三5.7 有压管中的水击有压管中的水击 水击（又名水锤）：水击（又名水锤）：在在有有压压管管道道中中的的流流速速发发生生急急剧剧变变化化时时，引引起起压压强强的的剧剧烈烈波波动，并在整个管长范围内传播的现象。动，并在整个管长范围内传播的现象。一、水击的物理过程一、水击的物理过程 1、第一过程（第一过程（），压缩波向水池传播），压缩波向水池传播

11、 2、第二过程（第二过程（），膨胀波向阀门传播），膨胀波向阀门传播 3、第三过程（第三过程（），膨胀波向水池传播），膨胀波向水池传播 4、第四过程（第四过程（），压缩波向阀门传播），压缩波向阀门传播 其中，其中，c是水击波速，是水击波速，L是阀门与水池间的管长。是阀门与水池间的管长。在在 瞬瞬时时，如如果果阀阀门门仍仍然然关关闭闭，则则水水击击波波将将重重复复上上述述四四个传播过程。个传播过程。第13页，共16页，编辑于2022年，星期三 二、直接水击与间接水击二、直接水击与间接水击 水水击击的的相相：水水击击波波自自阀阀门门向向水水池池传传播播并并反反射射回回到到阀阀门门所所需需的的时时间间

12、，以以 表示，两相为一个周期。即表示，两相为一个周期。即 直直接接水水击击：若若阀阀门门的的关关闭闭时时间间 ，则则水水击击波波还还没没有有来来得得及及自自水水池池返返回回阀阀门门，阀阀门门已已关关闭闭完完毕毕。那那么么阀阀门门处处的的水水击击增增压压，不不受水池反射的减压波的消弱，而达到可能出现的最大值。受水池反射的减压波的消弱，而达到可能出现的最大值。间间接接水水击击：若若阀阀门门的的关关闭闭时时间间 ，则则水水击击波波已已从从水水池池返返回回阀阀门门，而而关关闭闭仍仍在在进进行行。那那么么，由由于于受受水水池池反反射射的的减减压波的消弱作用，阀门处的水击增压比直接水击小。压波的消弱作用，

13、阀门处的水击增压比直接水击小。因此，工程上应尽可能避免发生直接水击。因此，工程上应尽可能避免发生直接水击。第14页，共16页，编辑于2022年，星期三 三、最大水击压强与水击波速三、最大水击压强与水击波速 直接水击最大压强：直接水击最大压强：间接水击最大压强：间接水击最大压强：式中：式中：v指被改变的流速值；指被改变的流速值；c水击波速。水击波速。水击波速：水击波速：式中：式中：K液体体积模量；液体体积模量；E管壁材料的弹性模量；管壁材料的弹性模量；e管壁厚度；管壁厚度；d管道内径。管道内径。四、减少水击影响的措施四、减少水击影响的措施适当延长阀门开启时间，使适当延长阀门开启时间，使 。尽量采用管径较大的管道，减少管内流速。尽量采用管径较大的管道，减少管内流速。第15页，共16页，编辑于2022年，星期三缩短管道长度，使管中水体质量减少。缩短管道长度，使管中水体质量减少。在管道适当位置上设置蓄能器，对水击压强起缓冲作用。在管道适当位置上设置蓄能器，对水击压强起缓冲作用。在管道上安装安全阀，以便出现水击时及时减弱水击压强的破坏作用。在管道上安装安全阀，以便出现水击时及时减弱水击压强的破坏作用。第16页，共16页，编辑于2022年，星期三