第4章有压管中的恒定流ppt课件.ppt

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1、第四章有压管中的恒定流有压管道：管道周界上的各点均受到液体压强的作用。有压管中的恒定流：有压管中液体的运动要素不随时间而变。管道根据其布置情况可分为：简单管道与复杂管道。复杂管道又可分为：串联管道、并联管道、分叉管道、均匀泄流管道。根据hf与hj两种水头损失在损失中所占比重的大小，将管道分为长管及短管两类。1长管是指水头损失以沿程水头损失为主，其局部损失和流速水头在总损失中所占的比重很小，计算时可以忽略不计的管道；短管是局部损失及流速水头在总损失小占有相当的比重(例如，局部损失及掩速水头大于沿程损失的5％)，计算时不能忽略的管道。水泵的吸水管、虹吸管、混凝土坝内的

2、压力泄水管都应按短管计算；只有长度较大而局部损失较小的管道才能按长管计算。24-1简单管道水力计算的基本公式简单管道：指管道直径不变且无分支的管道。简单管道的水力计算可分为自由出流和淹没出流。一、自由出流对1-1断面和2-2断面建立能量方程令且因称为行近流速3故上式表明，管道的总水头将全部消耗于管道的水头损失和保持出口的动能。因为沿程损失局部水头损失有4取则管中流速通过管道流量式中称为管道系统的流量系数。当忽略行近流速时，流量计算公式变为5二、淹没出流管道出口淹没在水下称为淹没出流。取符合渐变流条件的断面1-1和2-2列能量方程因则有在淹没出流情况下，包括行进流速

3、的上下游水位差z0完全消耗于沿程损失及局部损失。6二、淹没出流因为整理后可得管内平均流速通过管道的流量为式中，称为管道系统的流量系数。当忽略掉行近流速时，流量计算公式为7注：比较水头自由出流H淹没出流Z相同条件下，淹没出流还是自由出流流量系数值是相等的。8以上是按短管计算的情况。如按长管的情况，忽略局部水头损失及流速水头损失。有水利工程的有压输水管道水流一般属于紊流的水力粗糙区，其水头损失可直接按谢齐公式计算，用则令，即得或9故，在水力学中K称为流量模数或特性流量。它综合反映了管道断面形状、尺寸及边壁粗糙对输水能力的影响。10给水管道中的水流，一般流速不太大，可能

4、属于紊流的粗糙区或过渡粗糙区。可近似认为当v＜1.2m/s时，管流属于过渡粗糙区，hf约与流速v的1.8次方成正比。故当按常用的经验公式计算谢齐系数C求hf应在右端乘以修正系数k，即管道的流量模数K，以及修正系数k可根据相关手册资料得到。111213例4-1一简单管道，如图4-3所示。长为800m，管径为0.1m，水头为20m，管道中间有二个弯头，每个弯头的局部水头损失系数为0.3，已知沿程阻力系数λ＝0.025，试求通过管道的流量。14（一）先将管道作为短管，求通过管道流量。根据（4-4）式并且不考虑行近流速水头，则局部损失共包括进口损失和弯头损失。进口局部损失

5、系数故15(二)计算沿程损失及局部损失管中流速流速水头沿程损失局部损失故沿程水头损失占总水头的百分数为所以该管道按长管计算就可以了。16（三）按长管计算管道所通过的流量根据故按长管计算与短管计算所得流量相差0.00004m3/s，相对误差为。由此可见，将上述管道按长管计算，误差很小。174-2简单管道水力计算的基本类型对恒定流，有压管道的水力计算主要有下列几种。一、输水能力计算已知管道布置、断面尺寸及作用水头时，要求确定管道通过的流量。计算如上节例题。二、当已知管道尺寸和输水能力时，计算水头损失；即要求确定通过一定流量时所必须的水头。计算如下例所示。18例4-2由

6、水塔沿长度L为3500m，直径d为300mm的新铸铁管向工厂输水（见图）。设安置水塔处的地面高程zb为130.0m，厂区地面高程zc为110.0m，工厂所需水头Hc为25m。若须保证工厂供水量Q为85l/s，求水塔高度（即地面至水塔水面的垂直距离）。19解：给水管道常按长管计算。由表4-1查得d＝300m的新铸铁管(按清洁管)K＝1.144m3/s。管道内流速故修正系数k＝1。计算水头损失所需水塔高度为＝24.3m20三、管线布置已定，当要求输送一定流量时，确定所需的断面尺寸（圆形管道即确定管道直径）。这时可能出现下述两种情况：1．管道的输水能力、管长l及管道的总

7、水头H均已确定。若管道为长管，流量模数由表4-1即可查出所需的管道直径。若为短管流量系数与管径有关，需用试算法确定。212．管道的输水量Q，管长l已知，要求选定所需的管径及相应的水头。从技术和经济条件综合考虑。管道使用的技术要求：管中流速大。产生水击压力大；流速小，泥沙易淤积。如，在水电站的引水管道中流速通常不宜超过5-6米／秒；给水管道流速不应大于2.5-3米／秒，不应小于0.25米／秒。22(2)管道经济效益：管径小，造价低，但流速大，水头损失也大，增加了水塔高度和抽水耗费。反之管径大，流速小，水头损失减少，水塔高度和运转费用少，但管道造价高。综上所述，在决定

8、管径时应采