压力管路孔口喷嘴出流课件VIP

1、压力管路孔口喷嘴出流1 1/15 第七章第七章 压力管路、孔口、管嘴压力管路、孔口、管嘴 1 1 简单长管的水力计算简单长管的水力计算 2 2 复杂管路的水力计算复杂管路的水力计算 3 3 短管的水力计算短管的水力计算 4 4 水击现象水击现象 5 5 孔口与管嘴孔口与管嘴 压力管路孔口喷嘴出流2 2/15 7-1 7-1 简单长管的水力计算简单长管的水力计算 压力管路孔口喷嘴出流3 7-1 7-1 简单长管的水力计算简单长管的水力计算 液体在一定的压差作用下流动的管路，称为压力管路。压力管路水力计算液体在一定的压差作用下流动的管路，称为压力管路。压力管路水力计算 时，根据沿程水头损失和局部水

2、头损失所占比例，分为两类：时，根据沿程水头损失和局部水头损失所占比例，分为两类： 长管长管：局部水头损失和流速水头在能量方程中所占的比重较小，以致在：局部水头损失和流速水头在能量方程中所占的比重较小，以致在 计算中可以忽略不计的压力管路；计算中可以忽略不计的压力管路； 短管短管：局部水头损失和流速水头在能量方程中所占的比重较大，以致在：局部水头损失和流速水头在能量方程中所占的比重较大，以致在 计算中不能忽略的压力管路。计算中不能忽略的压力管路。 辨析辨析: :长管和短管并不是按照几何长度来划分的，而是按照局部水头损长管和短管并不是按照几何长度来划分的，而是按照局部水头损 失以及流速水头所起的作

3、用来划分的。失以及流速水头所起的作用来划分的。 辨析辨析: :一般来说，室外管路多属于长管，如油田的地面集输管路和外输一般来说，室外管路多属于长管，如油田的地面集输管路和外输 管路。室内管线多属于短管，如联合站、计量间内管件较多的管路。管路。室内管线多属于短管，如联合站、计量间内管件较多的管路。 简单长管简单长管是指液体从入口到出口均在同一等直径管道中流动，没有出现流是指液体从入口到出口均在同一等直径管道中流动，没有出现流 体的分支或汇合的管路。体的分支或汇合的管路。复杂管路复杂管路，如串联管路、并联管路、分支管路和管网等。，如串联管路、并联管路、分支管路和管网等。 压力管路孔口喷嘴出流4 7

4、-1 7-1 简单长管的水力计算简单长管的水力计算 忽略局部水头损失和速度水头，能量方程为：忽略局部水头损失和速度水头，能量方程为： 12 12f pp zzh gg 44 Re vdvdQQ dd 2222 22255 8 0.0826 2(/42) f L vLQQ LQ L h DgD Dg gDD 对于层流流动对于层流流动 对于紊流的水力光滑对于紊流的水力光滑 紊流混合摩擦区、完全粗糙区紊流混合摩擦区、完全粗糙区 646416 4 Re D Q Q d 0.25 0.25 0.3164 0.3164() Re4 D Q 查莫迪图或其他公式 沿程水头损失的达西公式沿程水头损失的达西公式

5、注：注： d7 . 3Re 51. 2 lg2 1 25. 0 11. 0 d 2 5 mm f m Q L h D 也可以把阻力系数代入，也可以把阻力系数代入， 进一步写成系数，进一步写成系数， 具具 体取值见表体取值见表7-17-1 m与 压力管路孔口喷嘴出流5 7-1 7-1 简单长管的水力计算简单长管的水力计算 工程实际中，简单长管的设计计算问题可归结为以下三类：工程实际中，简单长管的设计计算问题可归结为以下三类： 第一类问题：已知地形、流体性质、第一类问题：已知地形、流体性质、输送量输送量、管路几何尺寸管路几何尺寸，计，计 算管路的算管路的水头损失水头损失或者压降；或者压降； 第二类

6、问题：已知地形、流体性质、第二类问题：已知地形、流体性质、管路几何尺寸管路几何尺寸和和允许压降允许压降， 计算管路的计算管路的输送量输送量； 第三类问题：已知地形、流体性质、第三类问题：已知地形、流体性质、输送量输送量、管长，、管长，( (压降未知压降未知) )， 设计计算设计计算最佳管径最佳管径。 对于第一类问题，根据已知条件可以直接计算得到结果。对于后两对于第一类问题，根据已知条件可以直接计算得到结果。对于后两 类问题，由于输送量或者管径未知，无法求取流体流动的雷诺数，即无法类问题，由于输送量或者管径未知，无法求取流体流动的雷诺数，即无法 判断流态也不能确定摩擦系数，需要采用试算法或迭代法

7、求解。判断流态也不能确定摩擦系数，需要采用试算法或迭代法求解。 2222 22255 8 0.0826 2(/42) f L vLQQ LQ L h DgD Dg gDD 压力管路孔口喷嘴出流6 7-1 7-1 简单长管的水力计算简单长管的水力计算 1.1.第一类问题第一类问题 已知管径、管长和地形（即管路起点和终点的地面标高），根据给定已知管径、管长和地形（即管路起点和终点的地面标高），根据给定 的输送量，计算管路中的压降。这类问题无论是在管路初步还是正式设计的的输送量，计算管路中的压降。这类问题无论是在管路初步还是正式设计的 计算中，都会经常遇到。解决这类问题的计算步骤是：计算中，都会经常

8、遇到。解决这类问题的计算步骤是： 根据给定的流量，管径和液体性质，算出雷诺数，确定流动状态；根据给定的流量，管径和液体性质，算出雷诺数，确定流动状态； 确定沿程阻力系数确定沿程阻力系数 ，计算水头损失，计算水头损失h hf f； 由能量方程计算压降。由能量方程计算压降。 12 12f pp zzh gg 44 Re dvdQQ dd 2222 22255 8 0.0826 2(/42) f L vLQQ LQ L h DgD Dg gDD 压力管路孔口喷嘴出流7 7-1 7-1 简单长管的水力计算简单长管的水力计算 2.2.第二类问题第二类问题 已知管径、管长和地形，在一定压降限制下，确定当某

9、种液体通过时最大输已知管径、管长和地形，在一定压降限制下，确定当某种液体通过时最大输 送量。由于流量是未知数，无法先判别流动状态，可用试算法。计算步骤为：送量。由于流量是未知数，无法先判别流动状态，可用试算法。计算步骤为： 利用能量方程求出水头损失利用能量方程求出水头损失h hf f 值； 值； 然后假设流动状态，然后假设流动状态，沿程阻力系数沿程阻力系数 ，求出输送量，求出输送量Q Q； 验算流态，如果假设正确则所求得的输送量为正确值，否则重新假设。验算流态，如果假设正确则所求得的输送量为正确值，否则重新假设。 12 12f pp zzh gg 44 Re dvdQQ dd 2222 222

10、55 8 0.0826 2(/42) f L vLQQ LQ L h DgD Dg gDD 压力管路孔口喷嘴出流8 7-1 7-1 简单长管的水力计算简单长管的水力计算 对前两类问题，也可以先做出图对前两类问题，也可以先做出图7 72 2所示的管路特性曲线，然后由管所示的管路特性曲线，然后由管 路特性曲线求解。下面以第二类问题为例，给出如下的求解步骤：路特性曲线求解。下面以第二类问题为例，给出如下的求解步骤： 先设定几个不同的流体和输送量，按照第一类问题的算法，求出相先设定几个不同的流体和输送量，按照第一类问题的算法，求出相 应的水头损失应的水头损失hf hf ； 绘制管路特性曲线；绘制管路特

11、性曲线； 由给定的压降，依据能量方程求出水头损失由给定的压降，依据能量方程求出水头损失hfhf ； 再由求得的再由求得的hfhf值，从管路特性曲线上查出相应的流量。值，从管路特性曲线上查出相应的流量。 Q h hf f 0 12 12f pp zzh gg 44 Re dvdQQ dd 2222 22255 8 0.0826 2(/4 2) f L vLQQ LQ L h D gD Dg gDD 压力管路孔口喷嘴出流9 7-1 7-1 简单长管的水力计算简单长管的水力计算 3.3.第三类问题第三类问题 已知管长、地形、流体性质和输送量，要求设计最经济的管径。在这类问题中，已知管长、地形、流体性

12、质和输送量，要求设计最经济的管径。在这类问题中， 管径和压降都是未知数管径和压降都是未知数。在一定的流量下，管径的大小直接影响流速的大小和流动状。在一定的流量下，管径的大小直接影响流速的大小和流动状 态的变化，也就影响水头损失（压降）的大小。态的变化，也就影响水头损失（压降）的大小。 小管径小管径，材料省，轻便，造价低；但管径小，流速大，水头损失大，需要高位水，材料省，轻便，造价低；但管径小，流速大，水头损失大，需要高位水 塔或大功率输液泵，增加了设备费和养护费。塔或大功率输液泵，增加了设备费和养护费。大管径大管径，管材多，重量大，运输和安装，管材多，重量大，运输和安装 不便，保温费用多，造价

13、高；但管径大流速小，水头损失小，设备投资和运转费较省。不便，保温费用多，造价高；但管径大流速小，水头损失小，设备投资和运转费较省。 管中管中流速过大流速过大，管子易磨损，迅速关闭阀门时，产生较大水击压力，造成管子爆，管子易磨损，迅速关闭阀门时，产生较大水击压力，造成管子爆 裂。反之，管中裂。反之，管中流速过小流速过小，液体中的质易在管中沉淀，侵蚀管壁并增大摩擦阻力。，液体中的质易在管中沉淀，侵蚀管壁并增大摩擦阻力。 因此，因此，管径的选择管径的选择必须全面考虑各方面的利弊，即要必须全面考虑各方面的利弊，即要保持一定的流速保持一定的流速，又要符，又要符 合合经济要求经济要求，使操作管理方便，输液

14、成本尽可能节省。，使操作管理方便，输液成本尽可能节省。 根据经验，一般油田内部管路中的液体流速以根据经验，一般油田内部管路中的液体流速以1 12 2米米/ /秒左右为宜，外输管路中秒左右为宜，外输管路中 的流速可取的流速可取1 13m/s3m/s。在进行初步设计时，可参考表。在进行初步设计时，可参考表7 72 2推荐的经济流速。推荐的经济流速。 压力管路孔口喷嘴出流10 7-1 7-1 简单长管的水力计算简单长管的水力计算 第三类问题：设计管径的步骤大致如下：第三类问题：设计管径的步骤大致如下： 根据设计流量，在适宜的流速范围内选择几种不同的管径；根据设计流量，在适宜的流速范围内选择几种不同的

15、管径； 按照选择的管径，求出相应的实际流速；按照选择的管径，求出相应的实际流速； 根据实际流速、管径和油品粘度，求出雷诺数，判别流动状态，进一步求出水根据实际流速、管径和油品粘度，求出雷诺数，判别流动状态，进一步求出水 头损失；头损失； 由总水头损失及压力确定泵的扬程和功率，从而算出每年动力消耗费用；由总水头损失及压力确定泵的扬程和功率，从而算出每年动力消耗费用； 计算出全部设备每年平均的折旧费；计算出全部设备每年平均的折旧费； 把选用不同管径时，每年所需的全把选用不同管径时，每年所需的全 部开支一一算出；部开支一一算出； 以管径为横坐标，年费用为纵坐标，以管径为横坐标，年费用为纵坐标， 绘成

16、曲线，如图绘成曲线，如图7 73 3。 图图7 73 3管径与年费用管径与年费用 的关系曲线的关系曲线 d d 费费 用用 A A C C B B d dm m 压力管路孔口喷嘴出流11 7-1 7-1 简单长管的水力计算简单长管的水力计算 例例7 71 1 水平的铸铁管线，长度水平的铸铁管线，长度L L=800m=800m，内径，内径D D=0.5m=0.5m，绝对粗糙度，绝对粗糙度=1.2mm=1.2mm， 以以Q Q=1000m3/h=1000m3/h的输送量输水（的输送量输水（=0.001Pas=0.001Pas），试求压降。），试求压降。 12 12f pp zzh gg 44 Re

17、 dvdQQ dd 2222 22255 8 0.0826 2(/42) f L vLQQ LQ L h DgD Dg gDD 压力管路孔口喷嘴出流12 7-1 7-1 简单长管的水力计算简单长管的水力计算 例例7 72 2 用用1081084mm4mm，长度为，长度为2000m2000m，绝对粗糙度为，绝对粗糙度为0.02mm0.02mm的水平管道输送密度的水平管道输送密度 为为850kg/m3850kg/m3，粘度为，粘度为5.05.010-3Pas10-3Pas的原油，设允许的压降为的原油，设允许的压降为0.2MPa0.2MPa，试求原油，试求原油 的输送量。的输送量。 12 12f p

18、p zzh gg 44 Re dvdQQ dd 2222 22255 8 0.0826 2(/42) f L vLQQ LQ L h DgD Dg gDD 压力管路孔口喷嘴出流13 7-1 7-1 简单长管的水力计算简单长管的水力计算 例例7 73 3 一管路总长为一管路总长为70m70m，要求输水量为，要求输水量为30m3/h30m3/h，允许的水头损失为，允许的水头损失为4.5m4.5m。假。假 设管材的绝对粗糙度为设管材的绝对粗糙度为0.2mm0.2mm，水的粘度为，水的粘度为0.001Pas0.001Pas，试求管径。，试求管径。 12 12f pp zzh gg 44 Re dvdQ

19、Q dd 假设 2222 22255 8 0.0826 2(/42) f L vLQQ LQ L h DgD Dg gDD 44 Re dvdQQ dd ，计算或查表 压力管路孔口喷嘴出流14 7-2 7-2 复杂管路的水力计算复杂管路的水力计算 由不同直径的管段依序连接而成的管路称为串联管路。自一点分支，而又汇由不同直径的管段依序连接而成的管路称为串联管路。自一点分支，而又汇 合于另一点的两条或两条以上的管路称为并联管路。这两种管路是计算复杂管合于另一点的两条或两条以上的管路称为并联管路。这两种管路是计算复杂管 路的基础。下面分别讨论其水力特点和计算方法。路的基础。下面分别讨论其水力特点和计

20、算方法。 一、串联管路一、串联管路 二、并联管路二、并联管路 三、分支管路三、分支管路 压力管路孔口喷嘴出流15 7-2 7-2 复杂管路的水力计算复杂管路的水力计算 一、串联管路一、串联管路 0Q ffi hh L L1 1 L L2 2L L3 3 q q1 1 q q2 2 Q Q1 1 , D , D1 1 Q Q2 2 , , D D2 2 Q Q3 3 , , D D3 3 测压管水头线测压管水头线 h hf f3 3 h hf f1 1 h hf f2 2 h hf f 图图7 74 4 串联管路串联管路 图图7 74 4图表示三种不同直径管段的串联。虚线箭头表示该点接有支线，分

21、出一部分图表示三种不同直径管段的串联。虚线箭头表示该点接有支线，分出一部分 液流。干线各段的流量用液流。干线各段的流量用Q Q表示，支线分出的流量用表示，支线分出的流量用q q表示。图中阴影线表示水头损失表示。图中阴影线表示水头损失 状况。串联管路的特点：状况。串联管路的特点： 各节点处，流进和流出的流量平衡。它各节点处，流进和流出的流量平衡。它 反映了质量守恒的连续原理，即流入与流反映了质量守恒的连续原理，即流入与流 出节点的流量的代数和为出节点的流量的代数和为0 0，则有，则有 全段的总水头损失为各段水头损失全段的总水头损失为各段水头损失 的总和，即的总和，即 压力管路孔口喷嘴出流16 7

22、-2 7-2 复杂管路的水力计算复杂管路的水力计算 例例7 75 5 图示一个串联管路，管径、管长、沿程阻力系数和流量分别标于图中。图示一个串联管路，管径、管长、沿程阻力系数和流量分别标于图中。 试按长管计算所需的水头为若干？试按长管计算所需的水头为若干？ 图图7 75 5 例例7 75 5图图 H H L L1 1=1000m=1000m D D1 1=250mm=250mm 1 1=0.025=0.025 L L2 2=500m=500m D D2 2=200mm=200mm 2 2=0.026=0.026 q q=25 l/s=25 l/s Q Q=25 l/s=25 l/s 压力管路孔

23、口喷嘴出流17 7-2 7-2 复杂管路的水力计算复杂管路的水力计算 例例7 75 5 图示一个串联管路，管径、管长、沿程阻力系数和流量分别标于图中。图示一个串联管路，管径、管长、沿程阻力系数和流量分别标于图中。 试按长管计算所需的水头为若干？试按长管计算所需的水头为若干？ 图图7 75 5 例例7 75 5图图 H H L L1 1=1000m=1000m D D1 1=250mm=250mm 1 1=0.025=0.025 L L2 2500m500m D D2 2=200mm=200mm 2 2=0.026=0.026 q q= 2 5 = 2 5 l/sl/s Q Q=25 l/s=2

24、5 l/s 12fff Hhhh 22 1122 12 22 12 0.0826() Q LQ L DD 22 122 12 22 12 () 0.0826 QqLQ L DD 7.38m 。 压力管路孔口喷嘴出流18 7-2 7-2 复杂管路的水力计算复杂管路的水力计算 二、并联管路二、并联管路 A A B B Q Q1 1, ,D D1 1, ,L L 1 1 Q Q2 2, ,D D2 2, ,L L 2 2 Q Q3 3,D,D3 3,L,L3 3 图图7 76 6 密闭容器中的水头密闭容器中的水头 i QQ 12ffffi hhhh 各并联管内流量的总和等于自各并联管内流量的总和等于

25、自A A点点 流入各管的总流量，即流入各管的总流量，即 各并联管内的水头损失相等，即各并联管内的水头损失相等，即 压力管路孔口喷嘴出流19 7-2 7-2 复杂管路的水力计算复杂管路的水力计算 例例7 76 6 今有输送原油的并联管路，已知输送量为今有输送原油的并联管路，已知输送量为204m3/h204m3/h，运动粘滞系数，运动粘滞系数 =0.42=0.4210-4m2/s10-4m2/s，管径分别为，管径分别为0.156m0.156m和和0.203m0.203m，管长依次为，管长依次为10km10km和和8km8km。试求。试求 两管内的流量及水头损失。两管内的流量及水头损失。 解解: :

26、 由于由于Q Q1 1和和Q Q2 2都是未知数，流动状态无法确定，因此对这类问题，只有采用试都是未知数，流动状态无法确定，因此对这类问题，只有采用试 算法解决。先假设流动是在水力光滑区，待求出流量后再对流动状态进行校核。算法解决。先假设流动是在水力光滑区，待求出流量后再对流动状态进行校核。 压力管路孔口喷嘴出流20 7-2 7-2 复杂管路的水力计算复杂管路的水力计算 1.750.25 11 1 4.75 1 0.0246 f QL h D 1.750.25 22 2 4.75 2 0.0246 f QL h D 4.754.7512 1.75 1.75 2121 21 10 0.203 (

27、) () 2.33 80.156 LD QQQQ LD 12111 2.333.33Q Q QQQQ 3 1 0.0566 0.017m /s 3.333.33 Q Q 3 21 2.332.33 0.0170.0396m /sQQ 假设流动是在水力光滑区，则假设流动是在水力光滑区，则 水头损失的关系式水头损失的关系式h hf f1 1= =h hf f2 2可得可得 流量关系式流量关系式Q Q= =Q Q1 1+ +Q Q2 2 ， ， 1 1 1 1 4 Re3300 Q D 2 2 2 2 4 Re5860 Q D 校核流动状态校核流动状态, ,属水力光滑区属水力光滑区 确定水头损失：确

28、定水头损失： 1.750.251.7540.253 11 1 4.754.75 1 (0.017)(0.42 10 )10 10 0.02460.0246108m (0.156) f QL h D 压力管路孔口喷嘴出流21 21/15 三、分支管路三、分支管路 例例7 77 7 从泵房从泵房A A向三个罐区输油。设计流量为一号罐区向三个罐区输油。设计流量为一号罐区60m3/h60m3/h，二号罐区，二号罐区50m3/h50m3/h， 三号罐区三号罐区50m3/h50m3/h；各点的高度以；各点的高度以m m计，标于计，标于旁；各管段的长度以旁；各管段的长度以m m计，标于图中。各计，标于图中。

29、各 罐最大油面高度为罐最大油面高度为11m11m，油面蒸汽压力为，油面蒸汽压力为0.25m0.25m油柱，油品的运动粘度系数为油柱，油品的运动粘度系数为7 710-10- 6m2/s6m2/s，油品的密度为，油品的密度为830kg/m3830kg/m3，试计算各管段的直径和输液泵的出口压头。，试计算各管段的直径和输液泵的出口压头。 (1)60(1)60 10001000 500500 600600 400400 (3)54(3)54 (2)52(2)52 4040 A AB B 4545 4040 300300 C C 7-2 7-2 复杂管路的水力计算复杂管路的水力计算 压力管路孔口喷嘴出流

30、22 7-3 7-3 短管的水力计算短管的水力计算 液体由贮液箱经短管流到大气中，管路上装有两个相同的弯头和一个阀门，液体由贮液箱经短管流到大气中，管路上装有两个相同的弯头和一个阀门， 管段管段L L1 1、L L2 2和和L L3 3的沿程阻力系数、管径和流速分别为的沿程阻力系数、管径和流速分别为1 1、D D1 1和和v v1 1；管段；管段L L4 4和和 L L5 5则分别为则分别为2 2、D D2 2及及v v2 2。 L L3 3L L4 4L L5 5 0 0 H H L L1 1 L L2 2 2 21 1 3 3 4 4 1 1 0 0 P Pa a 1 1 2 2 压力管路

31、孔口喷嘴出流23 22 1122 0 22 w pvpv Hh gggg 7-3 7-3 短管的水力计算短管的水力计算 能量方程能量方程 2 2 2 w v Hh g 22 3512142 111122234 11122 (2)() 22 w LLLLvLv h DDDgDDg v1=(D2/D1)2v2 22 435122422 111122234 111122 (2)()() 22 w LLLLDLvv h DDDDDDgg 管系 2 2 1 2 v H g 管系 （）2 1 2 1 vgH 管系 2 2 1 A QgH 管系 1 1 管系 管系 2 2QAgH 管系 水头损失水头损失 管

32、系阻力系数管系阻力系数 管系流量系数管系流量系数 压力管路孔口喷嘴出流24 7-3 7-3 短管的水力计算短管的水力计算 2 2QAgH 管系 2 22 2 1 2 HQ Ag 管系 H H D D1 1 D D2 2D D3 3 r r1 1r r2 2r r3 3 o o Q Q 当流量较小时，管路处于层流，这时当流量较小时，管路处于层流，这时H H 与与Q Q 成直线关系；成直线关系； 当流量较大时，流动状态过渡到紊流，这时的管路特性曲线为曲线。当流量较大时，流动状态过渡到紊流，这时的管路特性曲线为曲线。 压力管路孔口喷嘴出流25 7-3 7-3 短管的水力计算短管的水力计算 3.9m3

33、.9m D D 2.0m2.0m 3.25m3.25m3.25m3.25m A AB B 6.80m6.80mE E F F 0.4m0.4m 0.15m0.15m C C G G 例例7 78 8 图示水力循环系统，水的粘度图示水力循环系统，水的粘度10-6m2/s10-6m2/s，管子为普通镀锌管，内径，管子为普通镀锌管，内径 均为均为0.05m0.05m，每个圆弯头局部阻力系数为，每个圆弯头局部阻力系数为0.60.6，进口阻力系数为，进口阻力系数为0.50.5，系统内的，系统内的 流量为流量为0.2m3/min0.2m3/min。求。求 阀门的局部阻力系数阀门的局部阻力系数； 管系阻力系

34、数和全管路的水头损失；管系阻力系数和全管路的水头损失； 泵的扬程和有效功率。泵的扬程和有效功率。 压力管路孔口喷嘴出流26 7-3 7-3 短管的水力计算短管的水力计算 例例7 78 8 图示水力循环系统，水的粘度图示水力循环系统，水的粘度10-6m2/s10-6m2/s，管子为普通镀锌管，内径，管子为普通镀锌管，内径 均为均为0.05m0.05m，每个圆弯头局部阻力系数为，每个圆弯头局部阻力系数为0.60.6，进口阻力系数为，进口阻力系数为0.50.5，系统内的，系统内的 流量为流量为0.2m3/min0.2m3/min。求阀门的局部阻力系数。求阀门的局部阻力系数；管系阻力系数和全管路的；管

35、系阻力系数和全管路的 水头损失；泵的扬程和有效功率。水头损失；泵的扬程和有效功率。 2 4 1.7 Q v d m/s () 1.89 BC hpp g 汞 m 2 1.89 2 BC j ppv h gg m 22 2 19.6 1.89 12.78 1.7 j gh v 解：阀门的局部阻力系数解：阀门的局部阻力系数 压力管路孔口喷嘴出流27 7-3 7-3 短管的水力计算短管的水力计算 6 1.70.05 Re85000 10 vd 17.3 0.03570.512.780.6226.83 0.05 管系 22 1.7 26.833.96m 219.6 w v h g 管系 计算全管路的水

36、头损失计算全管路的水头损失 普通镀锌管的普通镀锌管的=0.39mm=0.39mm，查莫迪图可得，查莫迪图可得=0.0357=0.0357。管线总长。管线总长L L=17.3m=17.3m，管，管 系的阻力系数为系的阻力系数为 则全管路的水头损失为则全管路的水头损失为 例例7 78 8 图示水力循环系统，水的粘度图示水力循环系统，水的粘度10-6m2/s10-6m2/s，管子为普通镀锌管，内径，管子为普通镀锌管，内径 均为均为0.05m0.05m，每个圆弯头局部阻力系数为，每个圆弯头局部阻力系数为0.60.6，进口阻力系数为，进口阻力系数为0.50.5，系统内的，系统内的 流量为流量为0.2m3

37、/min0.2m3/min。求阀门的局部阻力系数。求阀门的局部阻力系数；管系阻力系数和全管路的；管系阻力系数和全管路的 水头损失；泵的扬程和有效功率。水头损失；泵的扬程和有效功率。 压力管路孔口喷嘴出流28 例例7 78 8 图示水力循环系统，水的粘度图示水力循环系统，水的粘度10-6m2/s10-6m2/s，管子为普通镀锌管，内径，管子为普通镀锌管，内径 均为均为0.05m0.05m，每个圆弯头局部阻力系数为，每个圆弯头局部阻力系数为0.60.6，进口阻力系数为，进口阻力系数为0.50.5，系统内的，系统内的 流量为流量为0.2m3/min0.2m3/min。求阀门的局部阻力系数。求阀门的局

38、部阻力系数；管系阻力系数和全管路的；管系阻力系数和全管路的 水头损失；泵的扬程和有效功率。水头损失；泵的扬程和有效功率。 7-3 7-3 短管的水力计算短管的水力计算 2 5.61m 2 w v Hzh g 98000.00333 5.61183WNgQH 泵 泵的扬程和有效功率泵的扬程和有效功率 ， 压力管路孔口喷嘴出流29 7-4 7-4 水击现象水击现象 由于某种原因引起管内由于某种原因引起管内液体流速突然变化液体流速突然变化时，例如迅速开关阀门，突然停泵时，例如迅速开关阀门，突然停泵 等，都会引起管内压力突然变化，这种现象叫做水击现象。这种压力变化由于等，都会引起管内压力突然变化，这种

39、现象叫做水击现象。这种压力变化由于管管 壁和液体的弹性作用壁和液体的弹性作用，造成压力波在管内迅速传播，常常可以听到液体对管壁的，造成压力波在管内迅速传播，常常可以听到液体对管壁的 锤击声，所以又称水击为水锤。锤击声，所以又称水击为水锤。 水击压缩波：水击压缩波：在管路中，这种压力变化是由于液体的惯性造成的。如果液体在管路中，这种压力变化是由于液体的惯性造成的。如果液体 原来以某一流速原来以某一流速v v流动，突然使之停止，即在很短的时间内使流速变为零，由于流流动，突然使之停止，即在很短的时间内使流速变为零，由于流 速的突然变化，引起惯性水头的作用使压力随之突然增加。速的突然变化，引起惯性水头

40、的作用使压力随之突然增加。 水击膨胀波：水击膨胀波：反之，当原来是静止的液体，突然使其产生一流速反之，当原来是静止的液体，突然使其产生一流速v v时，同样由时，同样由 于惯性水头的作用使压力突然降低。于惯性水头的作用使压力突然降低。 水击压力水击压力：这种增加或降低的压力叫做水击压力。水击压力是一个可观的数：这种增加或降低的压力叫做水击压力。水击压力是一个可观的数 值，有时会引起管子的爆裂，因此必须给予足够的注意。值，有时会引起管子的爆裂，因此必须给予足够的注意。 压力管路孔口喷嘴出流30 7-4 7-4 水击现象水击现象 0 l at c pgpg 0 0 l l 0 0 l l c c B

41、 B A A c c A AB B 2ll bt cc pgpg 0 c B l A 0 c l AB 23ll ct cc 34ll dt cc 压力管路孔口喷嘴出流31 7-4 7-4 水击现象水击现象 D 0 Asv pA t 00 s pvcv t 当阀门突然关闭时，在无限小的当阀门突然关闭时，在无限小的t t时刻内，与阀门紧邻时刻内，与阀门紧邻 的一层液体首先停止流动。则一层液体的体积为的一层液体首先停止流动。则一层液体的体积为A As s，其质，其质 量为量为AAs s，由动量定理可以写出，由动量定理可以写出: : 式中：式中：c c为压力的传播速度。为压力的传播速度。 水击压力的计算公式水击压力的计算公式 0 0 1/ c c DE eE E E0 0为管材的弹性系数，为管材的弹性系数，E E为液体的弹性系数为液体的弹性系数 0 /cE 液体内的音速，液体内的音速， 管道直径管道直径 0v 0 0 l l c c B B A A s D 压力管路孔口喷嘴出流32