流体力学 第五章 压力管路的水力计算

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1、第五章压力管路的水力计算主要内容长管水力计算短管水力计算串并联管路和分支管路孔口和管嘴出流基本概念：1、压力管路：在一定压差下，液流充满全管的流动管路。（管路中的压强可以大于大气压，也可以小于大气压）注：输送气体的管路都是压力管路。2、分类：l按管路的结构特点，分为简单管路：等径无分支复杂管路：串联、并联、分支l按能量比例大小，分为长管：和沿程水头损失相比，流速水头和局部水头损失可以忽略的流动管路。短管：流速水头和局部水头损失不能忽略的流动管路。第一节管路的特性曲线一、定义：水头损失与流量的关系曲线称

2、为管路的特性曲线。二、特性曲线（1）把代入上式得：（2）把上式绘成曲线得图。第二节长管的水力计算一、简单长管1、定义：由许多管径相同的管子组成的长输管路，且沿程损失较大、局部损失较小，计算时可忽略局部损失和流速水头。2、计算公式：简单长管一般计算涉及公式（3）（4）（5）说明：有时为了计算方便，hf的计算采用如下形式：（6）其中，β、m值如下流态βm层流4.151（a）水力光滑0.02460.25（b）混合摩擦0.0802A0.123（c）水力粗糙0.0826λ0（d）l公式（6）的推导：因为且所以（

3、7）a.层流时，代入（7）式得：即：β＝4.15，m＝1b.水力光滑区，代入（7）式得：即：β＝0.0246，m＝1c.由大庆设计院推得经验公式，在混合区：即：β＝0.0802A，m＝0.123其中，d.粗糙区即：β＝0.0826λ，m＝03、简单长管的三类计算问题（1）第一类：已知：输送流体的性质μ，γ管道尺寸d，L，Δ地形Δz流量Q，，求：hf，Δp，i解：Q→V→→确定流态→β，m，λ→hf→伯努利方程求Δp（2）第二类：已知：μ，γ，d，L，Δ，Δz，Δp求：Q解：Q未知→流态也未知→β，m，

4、λ无法确定→试算法或绘图法A.试算法a、先假设一流态，取β，m值，算出Q’b、Q’→→→β’，m’，校核流态如由Q’→Re’和假设一致，Q’即为所求Qc、如由Q’→定出的流态和假设不一致，重复a。B.绘图法按第一类问题的计算方法，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，Δp，Δz，Δ，L，μ，γ求：经济管径d解：考虑两方面的问题①d↑，材料费↑，施工费、运输费↑V↓，损失↓，管理费用↓②d↓，一次性费用↓V↑，损失↑，设备（泵）费↑如何解决这一矛盾，正是

5、一个管径优选问题。钻、采专业大纲要求一般了解。二、串、并联管路1、串联管路①定义：由不同管径的管道依次连接而成的管路。②水力特征：a、各联结点（节点）处流量出入平衡，即进入节点的总流量等于流出节点的总流量。其中，进为正，出为负，它反映了连续性原理。b、全线水头损失为各分段水头损失之和，即：它反映了能量守恒原理。2、并联管路①定义：两条以上的管路在同一处分离，以后又汇合于另一处，这样的组合管道，叫并联管路。②水力特征：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b、不同并联管段A→B，单位重

6、量液体的能量损失相同，即：3、分支管路①定义：自一点分开不再汇合的管路②水力特征：a、节点处流出与流入的流量平衡b、沿一条干线上总水头损失为各段水头损失为各段水头损失总和c、节点处：4、串、并联管路的水力计算①串联管路——属于长管计算第一类问题已知：Q求：d解：确定合理流速V合理＝？→合理d②并联管路——属于长管计算第二类问题5、串、并联管路在长输管线上的应用①增加输送流量②延伸输送距离③克服翻越点例1：某水罐1液面高度位于地平面以上z1＝60m，通过分支管把水引向高于地平面z2＝30m和z3＝15m

7、的水罐2和水罐3，假设l1=l2=l3=2500m,d1=d2=d3=0.5m,各管的沿程阻力系数均为λ＝0.04。试求引入每一水罐的流量。解：取1-1、2-2两液面列伯努利方程：所以，（1）取1-1、3-3两液面列伯努利方程：所以，（2）又ð（3）得ð第三节短管水力计算许多室内管线，集油站及压水站内管线管件较多，属于短管。短管计算问题，多涉及到能量方程的利用：一、综合阻力系数已知：大直径管段：直径d1，长l1小直径管段：直径d2，长l2孔板直径：d孔则全管路总水头损失为：为了计算方便，一般以出口速度

8、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：ζc——综合阻力系数二、短管实用计算通式由图A→B，1－1～2－2断面列能量方程：令——称之为作用水头。则所以令——为流量系数，则：例题：书本P162书本例5－5有错P163（3）泵的扬程应为：N＝γQH＝9800×0.2×5.607/60=183.162W（N＝γQH/735＝0.2492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