压力管道水力计算.ppt

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1、工程流体力学第五章压力管路的水力计算主讲：刘恩斌2011年10月有压管道：管道被水充满，管道周界各点受到液体压强作用，其断面各点压强，一般不等于大气压强。液体管壁有压管道液体自由面管壁无压管道压力管道计算原理工程中，常用各种有压管道输送液体，如水电站压力引水钢管；水库有压泄洪隧洞或泄水管；供给的水泵装置系统及管网；输送石油的管道。管道按布置分简单管道复杂管道串联管道并联管道分枝管道短管长管两种水头损失大小比重局部水头损失、流速水头占总水头损失比例较大（大于5%），计算时不能忽略沿程水头损失水头为主，局部损失和流速水头在总水头损失中所占比重很小，计算时可忽略。1长管和短管不按管道绝

2、对长度决定。2当管道存在较大局部损失管件，例如局部开启闸门、喷嘴、底阀等。既是管道很长，局部损失也不能略去，必须按短管计算。3长管：忽略局部水头损失和流速水头（沿程损失不能略去），计算工作大大简化，其对结果又没有多大影响。注意压力管道水力计算的主要内容就是确定水头损失，包括沿程水头损失和局部水头损失。§5.1管路特性曲线1．管路系统的水力特性管路系统的性能曲线：管路系统流量和水头损失关系曲线（qV~hf）2．泵的水力特性泵性能曲线：水泵的出水流量qV分别与扬程H、效率、轴功率N的关系曲线（qV~H，qV~，qV~N曲线）。其中：水泵的qV~H关系曲线称为水泵的水力性能曲线3

3、．泵与管路系统的水力耦合工况M点工况为设计工况;qVm为设计流量;Hm为设计水头。工况点M变，则服务水头Hz变；水泵水力性能曲线越平坦则供水越稳定；在管网设计时，必须校验并使之满足在最大流量下控制点的服务水头满足设计要求。Hg=Hz+（zt―z0）§5.2长管的水力计算管道的种类:简单管道串联管道并联管道一、简单管道管道直径和管壁粗糙度均相同的一根管子或这样的数根管子串联在一起的管道系统。计算基本公式连续方程沿程损失能量方程§5.2长管的水力计算层流水力光滑水力粗糙混合摩擦列宾宗公式三类计算问题（1）已知qV、l、d、、Δ，求hf；（2）已知hf、l、d、、Δ，求qV；（3

4、）已知hf、qV、l、、Δ，求d。简单管道的水力计算是其它复杂管道水力计算的基础。第一类问题的计算步骤（1）已知qV、l、d、、Δ，求hf；qV、l、d计算Re计算计算hf第二类问题的计算步骤（2）已知hf、l、d、、Δ，求qV；假设由hf计算v、Re计算New校核New=NewNY由hf计算v、qV第三类问题的计算步骤（3）已知hf、qV、l、、Δ，求d。hfqVlΔ计算与d的函数曲线计算New校核New=NewNY由hf计算v、qV二、串联管道由不同管道直径和管壁粗糙度的数段根管子连接在一起的管道。ABH21串联管道特征1.各管段的流量相等2.

5、总损失等于各段管道中损失之和两类计算问题ABH21（1）已知串联管道的流量qV，求总水头H；（2）已知总水头H，求串联管道的流量qV。v0Q1Q2Q3q1q2l1d1l2d2l3d3hf1hf2hf3H11按长管计算上式是串联管道的基本公式，联立以上三式，可解算Q、d、H等问题。IR1UIR2IR3v0Q1Q2Q3q1q2l1d1l2d2l3d3hf1hf2hf3H11在长管的条件下，各段的测压管水头线与总水头线重合，管道水头线呈折线，因为各管段流速不同，水头线坡度也各不相同。v01l1d1v1l2d2v2l3d3v3v3H1α2v222gα1v122gα3v322g按短管计算v

6、01l1d1v1l2d2v2l3d3v3v3H1α2v222gα1v122gα3v322g对上游断面和出口断面列能量方程，则三、并联管道由几条简单管道或串联管道，入口端与出口端分别连接在一起的管道系统。并联管道特征1.总流量是各分管段流量之和。2.并联管道的损失等于各分管道的损失。AQQ1d1hw1Q2d2hw2Q3d3hw3BQ特点：一般按长管进行水力计算两类计算问题（1）已知A点和B点的静水头线高度（即z+p/g)，求总流量qV；AQQ1d1hw1Q2d2hw2Q3d3hw3BQ假设由hf计算v、Re由Re、查莫迪图得New校核New=NewNY由hf计算v、q

7、V求解方法相当于简单管道的第二类计算问题。（2）已知总流量qV，求各分管道中的流量及能量损失。假设管1的q’V1由q’V1计算管1的h’f1由h’f1求q’V2和q’V3h’f1=h’f2=h’f3q’V1=qV1N结束计算按q’V1、q’V2和q’V3的比例计算qV1、qV2和qV3计算h’f1、h’f2和h’f3YAQQ1d1hw1Q2d2hw2Q3d3hw3BQQhfQHABhfAhf1=hf2=hf3=hfl1d1Q1l3d3Q3l2d2Q2HBHA设各管径、流量为di、