管路水力计算.ppt

1、第10章管道水力补正算、第10章短管水力补正算102单纯长管的水力补正算103串联管道的补正算104并联长管的水力补正算105枝状管道的水力补正算106环状管道的水力补正算107均匀漏流的水力补正算108有压管道的水力补正算、第10章管道水力补正算、限制：定常流、设定=1。 在本章中，应用能量方程式和电阻补正算来决定流速、产水量，或者使管径、产水量已知来决定电阻，即qv、p。 在工序中，一般在设定修正时，qv是已知的，预知结构，修正p电阻。 选择泵、鼓风机等机器。 修正算法使用连续方程式、动量方程式、能量方程式、电阻修正算式。 长管仅补正边缘损失，忽略局部电阻损失和流出动压头。 是工程上的简化

2、。 1、一些概念：根据能量损耗模式将管道分为长管和短管： (1)管道系统：构成流体流动的限制，保证流体流动顺畅的接头组合，简称管道。 (2)长管：局部损失和流出速度水头的和与管道的沿线电阻的和较小，一般小于5，这样的管道被称为长管或者水力长管。 ()并联管路：有分支，但有共通的合流和起点。 (3)短管：各损失与流出动压头所需的管路，亦称水力短管。 管路也可以按构造分为单纯管路和复杂管路：(4)单纯管路：等径、无分支。 (5)复杂管路：单纯管路以外的管路，即不等径、或分支、或两者。 ()串联管路：首尾连接的管径不同，没有分支的管路。尽量减少动态消费，即能源消费，节约能源，节约产品材料，降低成本。

3、 为了达到上述目的，需要修正并确定qv、尺寸(、d )、损失p。 ()枝状管路：枝状管路的起点不同，但合流点相同。 网眼管道：开始和汇合不同的不规则管道。 (1)了解qv和d，求p (外力流动)或供液水头(自流动) (2)求已知、d，或允许p，求qv (3)已知的qv、等径、连续、v不变，因此、假设液体从管端流入大气以00为基准，对于自由液面11和流出截面22列的能量方程式，如果流入命令或者大容器，则作用水头h为二液面高度差，电阻应该加上出口电阻。 如果电阻系数不均匀，则只需将每个电阻系数(包括边)转换为相同的速度。 的双曲馀弦值。 包括管路入口、回转、阀门阻力、边缘。 第二节简单长管的水力修

4、正运算以等径水平长管为例，列能量方程式：长管流出：即所有的能量头h都被电阻消耗。 以qv为例，或产水量模组数、每单位长度的作用水头称为水力坡度。 k相当于水力坡度为1时的产水量。 因为流动是阻力平方区。 因此，可以在一般的工程手册中找到。 对于第三节串联管路的修正计算，由于各级管路由长管进行修正，仅为边缘损失，因此可以列举、(忽略流出动压头)、(1)、(i-1 )，在有泄漏的情况下，第四节并联管路的水力修正计算中，分流前产水量为qv1，合流后为qv5，内部产水量为qv2、qv3、qv4 并行特征： (1)电阻相等，i=2、3，例如，2、3、4线，第6节环状管路水力修正计算、各节点由于连续性，流

5、入qvi=流出qvo、如果流入为正、流出为负，则节点方程式：通常网络版结构是已知的。 即，各管的长度li是已知的，qvi是已知的，求出各管段的产水量和各管的直径d。 如图所示。 电阻：两个节点之间的电阻相等。 时间修正周期为正，反时间修正周期为负时，节点间。订正时一般采用近似方法，先取，分配产水量和流，选择管径，求出各级阻力，验证，否则再分配产水量。 一般管路长，产水量大。 电阻小，产水量小。 如果精度要求高，用电子修正计算机设计修正算法。 第7节均匀泄流的水力修正计算一般在主干上均匀泄流沿道泄流、沿道产水量均匀泄流。 蔬菜大棚中心的灌溉等。单位长度的排水产水量q(m3/s )、管径d、管长l

6、、末端流出qvT、总作用水头h。 如图所示，从连续性：开始，在从段开始到x的位置取微段dx。 在x中截面的产水量应当是端接输出产水量与多级泄漏产水量的和，即，如果、上消耗水头、流位于电阻平方区，则通过积分公式来获得，其中：是泄漏产水量。 在末端由于相同的水头h而没有泄漏流的情况下为：的情况下，与没有泄漏流的情况相比，相当于保证相同的流动量，泄漏流所需要的作用压头是末端泄漏流的1/3。 这是因为，通过电阻头的边缘(没有泄漏时不变化，有泄漏时连续减少)而降低的缘故。 第9节有压路机的水击，本节介绍水击反应历程和减轻水击的措施。 当管子中的关门突然地关闭，水泵突然地停止，液流速度发生突然地变化时，该

7、液体动量变化引起的压力突变(陡上或下)现象称为水击。 由于压力的交替变化会对管壁和阀门表产生类似锤子的作用，所以水击也被称为“锤子”。 水击使压力上升几倍或几十倍，严重时损伤管道。 关于定常流，由于忽略了可压缩性，结果与实际基本相同。 在不稳定流动，水击要考虑可压缩性，管壁的膨胀也要考虑。 以下，水冲击过程，1 .水冲击及其物理过程，a安装了一盏茶大小的蓄压器，水冲击波停在a，a被认为在先不变。 假设没有粘性，没有变化。 假设b处的阀突然地关闭，花费了时间。 假定管内的液体由无数个微段构成，相互邻接，相互不关联。 b处的快门优先突然地闭合时，b处的液体立即停止，之前的阶段也停止，从BCA开始依

8、次停止，(1)减速、升压过程、液体停止和由此产生的压力上升沿着管路以波浪的形式向a处传播，这种波浪称为压力上升波。 如果、液体和管壁均匀，则将波的传播速率设为常数a，设管长l，经过时间t0，升压波到达a处，使AB完全停止，此时a处的压力比p0高，称为水压。 经过时间t=l/a后，在AB段V=0、压力。 动能转换为压力能，停止的液体中的压力上升，流体被压缩，管壁也膨胀。 由于储能器的存在，压力波在a不能引起储能器的压力变动，传递到a点时，被储能器遮断，认为a左段的压力不变化，在a左右产生差压p，使停止液体向左移动，使压力向p0变动，使紧接着的段向左移动从a传到b。 在时间t=l/a时，此时流体向

9、左移动，速度V0、压力p0。 在压力恢复过程中，由于在b中左侧有V0，压力p0，所以在b中左侧有离开的倾向。 b由于右侧没有填充液流，停止，压力降低，密度减少。 理想的情况下，将压力下降值=上升值p、从b传递到a的时间称为t=l/a，称为降压波，设AB级V=0、压力p=p0 -p。 在压力降低过程中，减压波会传递到a。 被蓄能器切断，在a两侧产生差压，使流体向右流动，达到速度V0、b，将AB段压力升至p0，所需时间为t=l/a、速度V0。 如果此时阀保持关闭状态，则压力恢复过程反复开始升压浪压力压力恢复、减压压力恢复过程。 因此，以4t=4l/a完成一个水击周期，速度为v00、0v0的顺序。

10、v00、0v0。 在理想条件下，没有抵抗，无能，水击不断。b处的压力变化如图a所示，任意点c处的压力变化如图b、a点的压力分布(c )所示，从阀关闭开始到水击波初次开始到阀为止的时间称为2l/a，将t0=2l/a称为水击波的波相，水击压每经过t0小时变化的路径实际上，阀门不能在突然地瞬间关闭。 总是有tk，将tk与t0进行比较，将水击分为直接水击和间接水击。 直接水击： tk t0，也就是阀门关闭时，水击波还没有打开阀门。间接水击： tk t0，返回时阀门不关闭，一部分能量从阀门消除，压力抵消，因此直接水击比间接水击压高，破坏性大。 如果是tk t0，每次都可以抵消一部分，消耗水击能量。 如果

11、取靠近b端的一段液柱进行研究的话，在t时间内升压波向右传递的距离为ta，这时速度为0，压力增加到p0 p，管路截面积从a扩大到a。 如图所示。 水击最高压力，该段的流体质量与ta长管内流体和t时间内以速度V0流入的流体质量之和，即，该段所承受的轴向力：该段增加而与圆环面积a所承受的力平衡。 此表达式通常称为儒家思想科夫牛鼻子表达式。 列动量方程式：tk是阀关闭时间。 在、at的长段内，管道因压力增加而扩展。 在t时间内，V0At的液体被补充。阀门部分关闭时，工艺与上述完全一致，但只是速度降低，可以用同样的方法求出。 但是，因为修正算法复杂，很难测定。 3 .水冲击波的传播速率，可以认为两者的体积相等，(忽略补充进入体积的压缩量)，即可以使用体积压缩系数。 式中的管壁内承受的附加应力管内半径、直径管壁厚管墙体材料的弹性模数。 这里是原来的压缩量。 由此，可以从、儒家思想科夫牛鼻子式：代入式得到式中的液体压缩模量。 得：对于无弹性管壁e，对于水，相当于在无边界水中的声音的传播速率。 4 .减少水冲击的措施，(1)在水冲击发生处附近的表兄弟处安装蓄压器、安全阀等，使水冲击波的强度和传播距离缓冲或减少，(2)使快门优先、阀等的开闭动作尽可能缓和，(3)限制配管内的流速，减小最大压力上升值，