总水头线和测压管水头线绘制.ppt

总水头线和测压管水头线的绘制 绘制总水头线和测压管水头线的具体步骤 绘制管道的测压管水头线 是为了了解管中动水压强沿程变化的情况 根据和顺利完成的流量 计算相应的流速 i 沿程水头损失hfi和局部水头损失hji 自管道进口到出口 算出第一管段两端的总水头值 并绘出总水头线 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 等于该断面的总水头 与流速水头 之差 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 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 而且沿程的水力坡度J不变 总水头损失应为一直线 又因各过水断面平均流速相等 所以各过水断面上的流速水头也相等 由此可知 均匀流时总水头线和测压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 渐变流近似于均匀流 急变流与均匀流不同 其沿程各过水断面上的流速及流速分布不相等 所以非均匀流单位长度上的水头损失即水力坡度J也不相等 总水头线和测压管水头线是互不平行的曲线 绘制总水头线和测压管水头线应注意的问题 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 在等直径管段中 测压管水头线与总水头线平行 在绘制水头线时 应该注意管道进口的边界条件 如图1所示 当上游流速水头 时 总水头线的起点在上游液面 如图1 当时 总水头线在起点较上游液面高出 如图1 此外 还应注意管道出口的边界条件 如图2所示 图2 为自由出流 测压管水头线的终点应画在出口断面的形心上 图2 为淹没出流 且下游流速水头 测压管水头线的终点 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能 使下游液面抬高 高于管道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 图2 亦为淹没出流 且下游流速水头 表示管流出口的动能 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 负压段的判别测压管水头高于管轴线的部分其压强水头正 否则为负 调整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 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的高度 以提高管道中压强的大小 避免管道中出现负压 伯努利方程实验思考题 1 测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同 为什么 测压管水头线 P P 沿程可升可降 而总水头线 E E 沿程只降不升 这是因为水在流动过程中 依据一定边界条件 动能和势能可相互转换 测点5至测点7 管收缩 部分势能转换成动能 测压管水头线降低 测点7至测点9 管渐扩 部分动能又转换成势能 测压管水头线升高 而据能量方程E1 E2 hw1 2 hw1 2为损失能量 是不可逆的 即恒有hw1 2 0 故E2恒小于E1 E E 线不可能回升 E E 线下降的坡度越大 即J越大 表明单位流程上的水头损失越大 如图2 3的渐扩段和阀门等处 表明有较大的局部水头损失存在 2 流量增加 测压管水头线有何变化 为什么 有如下二个变化 1 流量增加 测压管水头线 P P 总降落趋势更显著 这是因为测压管水头 管道过流断面面积A为定值时 Q增大 就增大 而且随流量的增加阻力损失亦增大 管道任一过 水断面上的总水头E相应减小 故的减小更加显著 2 测压管水头线 P P 的起落变化更为显著 因为对于两个不同直径的相应过水断面有 式中为两个断面之间的损失系数 管中水流为紊流时 接近于常数 又管道断面为定值 故Q增大 H亦增大 P P 线的起落变化就更为显著 沿程阻力实验 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 是否影响实验结果 2 根据实测m值判别实验流区 lghf lgv曲线斜率m 1 0 1 8 即hf与v1 0 1 8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 2 管道当量粗糙度如何测得 当量粗糙度的测量可用实验的方法测定及Re 然后用下式求解 也可用 Re关系 直接由莫迪图查得 进而得出当量粗糙度K 3 实验结果与莫迪图吻合与否 分析原因 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 如果由于误差所致 那么根据下式分析d和Q的影响最大 Q有2 误差时 就有4 的误差 而d有2 误差时 可产生10 的误差 而Q的误差可经多次测量消除 而d值是以实验常数提供的 由仪器制作时测量给定