有压管道中的恒定流.ppt

1、水力学,第四章 有压管中的恒定流,有压管中的恒定流,水头损失以沿程水头损失为主，局部水头损失和流速水头在总损失中所占比重很小，计算时可以忽略的管道,局部损失及流速水头在总损失中占有相当的比重，计算时不能忽略的管道,主要内容：,简单管道水力计算的基本公式,简单管道水力计算的基本类型,简单管道水力计算特例虹吸管及水泵,串联管道的水力计算,并联管道的水力计算,简单管道水力计算的基本公式,按短管计算时：,其中,按长管计算时：,或,若令,则,即管路中任意断面i处的测压管水头等于总水头H0减去该断面以前的沿程水头损失与局部水头损失，再减去该断面的流速水头。把各断面的测压管水头连接起来，就得到整个管路的测压

2、管水头线。,（1）根据能量方程，管路中任意断面处 的测压管水头为：,测压管水头线的定性分析,（2）测压管水头线和总水头线的绘制步骤：,a.根据各管的流量 ，计算相应的流速 ， 沿程水头损失 和局部水头损失,b.自管道进口到出口，计算每一管段两端的总水头值，并绘出总水头线。 c.自总水头线铅直向下量取管道各个断面的流速水头值，即得测压管水头线。,（3）绘制总水头线和测压管水头线的原则,a.绘制总水头线和测压管水头线时， 沿管长均匀分布； 发生在局部的管段上，则在该断面上有两个总水头，一个是局部损失前的，一个是局部损失后的。 b.在绘制总水头线时，应注意进口的边界条件,图5-3 管道的进口边界,3

3、）在等直径管段中，测压管水头线与总水头线是平行的。,4）在绘制总水头线时，应注意出口的边界条件,图5-4 管道出口的边界,返回!,1.输水能力计算 当管道布置、断面尺寸及作用水头已知时，要求确定管道通过得流量。对于短管和长管都可以用公式直接求解。,简单管道水力计算的基本类型,2.已知管道尺寸和输水流量Q ，求保证输水流量的作用水头H。 实际是已知通过流量Q 时，求管道的水头损失，可以直接计算，但对于长管需要先计算管内流速，以判别是否要进行修正。,对于短管,对于长管,按求得的流量模数，即可试算确定所需的管道直径。,上式中 与管径 有关，所以需要试算。,3.已知管线布置和输水流量，求输水管径d 。

4、,这是工程中常见的实际问题。通常是从技术和经济两方面综合考虑，确定满足技术要求的经济流速。有了经济流速就可以求出管径，这样求水头H即转化为第二类问题。,5.对于一个已知管道尺寸、水头和流量的管道，要求确定管道各断面压强的大小。,4.已知流量和管长，求管径d和水头H；,测压管水头线,例题 一横穿河道的钢筋混凝土倒虹吸管，如图所示。已知通过流量Q为3m3/s，倒虹吸管上下游渠中水位差z为3m，倒虹吸管长l为50m，其中经过两个300的折角转弯，其局部水头损失系数b为0.20；进口局部水头损失系数e为0.5，出口局部水头损失系数0为1.0，上下游渠中流速v1 及v2为1.5m/s，管壁粗糙系数n0.

5、014。试确定倒虹吸管直径d。,因为沿程阻力系数或谢才系数C都是d的复杂函数，因此需用试算法。,解：倒虹吸管一般作短管计算。本题管道出口淹没在水下；而且上下游渠道中流速相同，流速水头消去。,先假设d0.8m，计算沿程阻力系数：,与假设不符,故再假设d=0.95m，重新计算,则采用管径d为0.95米,简单管道水力计算特例虹吸管及水泵,虹吸管是一种压力管，顶部弯曲且其高程高于上游供水水面。其顶部的真空值一般不大于78m水柱高。虹吸管安装高度Zs越大，顶部真空值越大。 虹吸管的优点在于能跨越高地，减少挖方。 虹吸管长度一般不长，故按短管计算。,通过水泵转轮转动的作用，在水泵进口端形成真空，使水流在池

6、面大气压作用下沿吸水管上升，流经水泵时从水泵获得新的能量，从而输入压力管，再流入水塔。,安装高度,提水高度,安装高度,水泵向单位重量液体所提供的机械能，称为水泵的扬程,简单管道水力计算应用举例,虹吸管是一种压力输水管道，（如图）顶部弯曲且其高程高于上游供水水面。若在虹吸管内造成真空，使作用在上游水面的大气压强和虹吸管内压强之间产生压差，水流即能超过虹吸管最高处流向低处。虹吸管顶部的真空理论上不能大于最大真空值，即10米高水柱。实际上当虹吸管内压强接近该温度下的汽化压强时，液体将产生汽化，破坏水流的连续性。,1.虹吸管的水力计算,故一般不使虹吸管中的真空值大于78米。虹吸管的长度一般不大，故应按

7、短管计算。,图5-5虹吸管的工作原理,求：（1）通过虹吸管的流量。 （2）当虹吸管内最大允许真空值hv =7.0m时，虹吸管的最大安装高度。,图5-6,例题1 图示用直径d = 0.4m的钢筋混凝土虹吸管从河道向灌溉渠道引水，河道水位为120m，灌溉渠道水位118m，虹吸管各段长度为l1 = 10m，l2 =5m， l3 =12m，虹吸管进口安装无底阀的滤网（= 2.5）,管道有两个60o的折角弯管（=0.55）。,解：（1）计算通过虹吸管的流量,（2）计算虹吸管的最大安装高度 列河道水面和虹吸管下游转弯前过水断面的能量方程,所以,（1）吸水管的水力计算。吸水管的计算在于确定吸水管的管径及水泵的最大允许安装高程。 （2）压力水管的水力计算。压力水管的计算在于决定必需的管径及水泵的装机容量,2.水泵装置的水力计算,例题2 流量Q，吸水管长l1，压水管长l2，管径d，提水高度z ，各局部水头损失系数，沿程水头损失系数要求水泵最大真空度不超过6m，确定水泵允许安装高度，计算水泵的扬程。,图 5-7,水泵扬程 = 提水高度 + 全部