总水头线和测压管水头线绘制上课讲义.ppt

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1、总水头总水头(shutu)线和测压管水线和测压管水头头(shutu)线的绘制线的绘制 第一页，共11页。绘制绘制(huzh)总水头线和测压管水头线的具体总水头线和测压管水头线的具体步骤步骤 绘制管道的测压管水头线，是为了了解管中动水压强绘制管道的测压管水头线，是为了了解管中动水压强(yqing)沿程变化的情况。沿程变化的情况。、根据和顺利完成的流量，计算相应的流速、根据和顺利完成的流量，计算相应的流速i、沿程水头损失、沿程水头损失hfi和局部水头损失和局部水头损失hji。、自管道进口到出口、自管道进口到出口,算出第一管段两端的总水头值算出第一管段两端的总水头值,并绘出总水头线并绘出总水头线.、

2、在绘制测压管水头线之前，常先绘制总水头线，这是因为任一断面的测压管水头、在绘制测压管水头线之前，常先绘制总水头线，这是因为任一断面的测压管水头等于该断面等于该断面(dunmin)的总水头的总水头与流速水头与流速水头之差。之差。第二页，共11页。在绘制总水头线时，局部水头损失可作为集中损失绘在边界在绘制总水头线时，局部水头损失可作为集中损失绘在边界(binji)(binji)突然突然变化的断面上，沿程水头损失则沿程逐渐增加的，因此总水头线在有局部水变化的断面上，沿程水头损失则沿程逐渐增加的，因此总水头线在有局部水头损失的地方是突然下降的，而在有沿程水头损失的管段中则是逐渐下降的。头损失的地方是突

3、然下降的，而在有沿程水头损失的管段中则是逐渐下降的。从总水头线向下减去相应断面的流速水头值，便可绘出测压管水头线。从总水头线向下减去相应断面的流速水头值，便可绘出测压管水头线。均匀流时只有沿程水头损失均匀流时只有沿程水头损失,而且沿程的水力坡度而且沿程的水力坡度J J不变不变,总水头损失应为一直线总水头损失应为一直线.又因各过水又因各过水断面平均流速相等断面平均流速相等,所以各过水断面上的流速水头也相等所以各过水断面上的流速水头也相等.由此可知由此可知,均匀流时总水头线和测压均匀流时总水头线和测压管水头线是相互平行的直线管水头线是相互平行的直线.非均匀流分为渐变流与急变流非均匀流分为渐变流与急

4、变流,渐变流近似于均匀流渐变流近似于均匀流,急变流与均匀流不同急变流与均匀流不同,其沿程各过水断面其沿程各过水断面上的流速及流速分布不相等上的流速及流速分布不相等,所以非均匀流单位长度所以非均匀流单位长度(chngd)(chngd)上的水头损失即水力坡度上的水头损失即水力坡度J J也不也不相等相等,总水头线和测压管水头线是互不平行的曲线总水头线和测压管水头线是互不平行的曲线.第三页，共11页。绘制总水头线和测压管水头线应注意绘制总水头线和测压管水头线应注意(zh y)(zh y)的问题的问题 、在绘制总水头线和测压管水头线时，等直径管段的沿管长均匀分布。、在绘制总水头线和测压管水头线时，等直径

5、管段的沿管长均匀分布。、在等直径管段中，测压管水头线与总水头线平行、在等直径管段中，测压管水头线与总水头线平行(pngxng)(pngxng)。、在绘制水头线时，应该注意管道进口的边界条件，如图、在绘制水头线时，应该注意管道进口的边界条件，如图1 1所示。所示。当上游流速当上游流速(lis)水头水头时，总水头线的起点在上游液面，如时，总水头线的起点在上游液面，如图图1（）（）当当时，总水头线在起点较上游液面高出时，总水头线在起点较上游液面高出，如，如图图1（）（）。第四页，共11页。、此外，还应注意管道出口的边界条件，如图、此外，还应注意管道出口的边界条件，如图2所示。所示。图图2（）为自由出

6、流，测压管水头线的终点应画在出口断面（）为自由出流，测压管水头线的终点应画在出口断面(dunmin)的形心上；的形心上；图图2（）为淹没出流，且下游流速水头（）为淹没出流，且下游流速水头，测压管水头，测压管水头(shutu)线的终点线的终点没有全部损失掉，一部分转化为动能，为尚有一部分转化为下游势没有全部损失掉，一部分转化为动能，为尚有一部分转化为下游势能，使下游液面抬高，高于管道能，使下游液面抬高，高于管道(gundo)出口断面的测压管水头，出口断面的测压管水头，故测压管水头线的终点应低于下游液面。故测压管水头线的终点应低于下游液面。图图2（）（）亦为淹没出流，且下游流速水头亦为淹没出流，且

7、下游流速水头，表示管流出口的动能表示管流出口的动能应与下游液面平齐；应与下游液面平齐；、测压管水头线沿程可以上升或下降，但总水头线沿程只能下降。、测压管水头线沿程可以上升或下降，但总水头线沿程只能下降。第五页，共11页。负压段的判别负压段的判别测压管水头测压管水头(shutu)高于管轴线的部分其压强水头高于管轴线的部分其压强水头(shutu)正，否则为负。正，否则为负。调整调整(tiozhng)管道布置避免产生负压管道布置避免产生负压如上图知，管道任意断面的压强水头如上图知，管道任意断面的压强水头若若H0一定的条件下，影响压强水头的因素为上式中的后三项。较有效的方法是降低管线一定的条件下，影响

8、压强水头的因素为上式中的后三项。较有效的方法是降低管线的高度，以提高管道中压强的大小，避免的高度，以提高管道中压强的大小，避免(bmin)管道中出现负压。管道中出现负压。第六页，共11页。第七页，共11页。伯努利方程伯努利方程(fngchng)实验思考实验思考题题1 1测测 压压 管管 水水 头头 线线 和和 总总 水水 头头 线线 的的 变变 化化 趋趋 势势 有有 何何 不不 同同？为？为 什什 么么？测测 压压 管管 水水 头头 线（线（P-PP-P）沿）沿 程程 可可 升升 可可 降降 。而。而 总总 水水 头头 线（线（E-EE-E）沿）沿 程程 只只 降降 不不 升升 。这。这 是

9、是 因因 为为 水水 在在 流流 动动 过过 程程 中中 ，依，依 据据 一一 定定 边边 界界 条条 件件 ，动，动 能能 和和 势势 能能 可可 相相 互互 转转 换。换。测测 点点5 5 至至 测测 点点7 7，管管 收收 缩，缩，部部 分分 势势 能能 转转 换换 成成 动动 能，能，测测 压压 管管 水水 头头 线线 降降 低。低。测测 点点7 7至至 测测 点点9 9，管，管 渐渐 扩，部扩，部 分分 动动 能能 又又 转转 换成换成 势势 能能 ，测，测 压压 管管 水水 头头 线线 升升 高高 。而。而 据据 能能 量量 方方 程程E1=E2+hw1-2,hw1-2E1=E2+

10、hw1-2,hw1-2为为 损损 失失 能能 量量 ，是，是 不不 可可 逆逆 的的 ，即，即 恒恒 有有 hw1-20 hw1-20，故，故 E2 E2恒恒 小小 于于E1E1，（，（E-EE-E）线）线 不不 可可 能能 回回 升。升。(E-E)(E-E)线线 下下 降降 的的 坡坡 度度 越越 大大 ，即，即J J越越 大大 ，表，表 明明 单单 位位 流流 程程 上上 的的 水水 头头 损损 失失 越越 大大 ，如，如 图图2.32.3的的 渐渐 扩扩 段段 和和 阀门阀门(f mn)(f mn)等等 处处 ，表，表 明明 有有 较较 大大 的的 局局 部部 水水 头头 损损 失失 存

11、存 在在 。第八页，共11页。2流流量量增增加加，测，测压压管管水水头头线线有有何何变变化化？为？为什什么么？有有如如下下二二个个变变化化：（1）流）流量量增增加加，测，测压压管管水水头头线（线（P-P）总）总降降落落趋趋势势更更显著显著(xinzh)。这。这是是因因为为测测压压管管水水头头，管管道道过过流流断断面面面面积积A为为定定值值时时，Q增增大大，就就增增大大，而，而且且随随流流量量的的增增加加阻阻力损力损失失亦亦增增大大，管，管道道任任一一过过水水 断断 面面 上上 的的 总总 水水 头头 E E相相 应应 减减 小小 ，故，故 的的减减小小更更加加显显著著。（2）测）测压压管管水水

12、头头线（线（P-P）的）的起起落落变变化化更更为为显显著著。因因为为对对于于两两个个不不同同直直径径的的相相应应过过水水断断面面有有式式 中中 为为 两两 个个 断断 面面 之之 间间 的的 损损 失失 系系 数数 。管。管 中中 水水 流流 为为 紊紊 流流 时时 ，接接 近近 于于 常常 数数 ，又，又 管管 道道 断断 面面 为为 定定 值值 ，故，故Q Q增增 大大 ，H H亦亦 增增 大大 ，（，（P-PP-P）线线 的的 起起 落落 变变 化化 就就 更更 为为 显显 著著 。第九页，共11页。沿程阻力沿程阻力(zl)实验实验1、为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？管道安装成倾斜

13、，是否影响实验、为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？管道安装成倾斜，是否影响实验(shyn)结果？结果？2、根据实测、根据实测m值判别实验值判别实验(shyn)流区。流区。lghflgv曲线斜率曲线斜率m=1.01.8,即即hf与与v1.01.8成正比，所以流动为层流，紊流光滑区和紊成正比，所以流动为层流，紊流光滑区和紊流过渡区，未达阻力平方区。流过渡区，未达阻力平方区。2、管道当量粗糙度如何测得？、管道当量粗糙度如何测得？当量粗糙度的测量可用实验当量粗糙度的测量可用实验(shyn)的方法测定的方法测定 及及Re,然后用下式求解。然后用下式求解。也可用也可用 Re关系，直接由莫迪图查得关系，

14、直接由莫迪图查得 ，进而得出当量粗糙度，进而得出当量粗糙度K。第十页，共11页。3、实验结果与莫迪图吻合与否？分析、实验结果与莫迪图吻合与否？分析(fnx)原因。原因。通常试验点所绘得的通常试验点所绘得的 Re关系曲线处于光滑管区，本报告所列的试关系曲线处于光滑管区，本报告所列的试验值，也是如此。但是，有的实验结果相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下方。对此须验值，也是如此。但是，有的实验结果相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下方。对此须认真分析认真分析(fnx)。如果由于误差所致，那么根据下式分析如果由于误差所致，那么根据下式分析(fnx)d和和Q的影响最大，的影响最大，Q有有2误差时，误差时，

15、就有就有4的误差，而的误差，而d有有2误差时，误差时，可产生可产生10的误差，而的误差，而Q的误差可经多次测量消除，的误差可经多次测量消除，而而d值是以实验常数提供的，由仪器制作时测量给定，一般值是以实验常数提供的，由仪器制作时测量给定，一般1。如果排除这两方面的误。如果排除这两方面的误差，实验结果仍出现异常，那么只能从组管的水力特性及其光洁度等方面深入研究。还可差，实验结果仍出现异常，那么只能从组管的水力特性及其光洁度等方面深入研究。还可以从减阻剂对水流减阻作用上探讨，因自动水泵供水时，会渗入少量油类高分子物质。总以从减阻剂对水流减阻作用上探讨，因自动水泵供水时，会渗入少量油类高分子物质。总之，还需进一步探讨。之，还需进一步探讨。第十一页，共11页。