天津农学院水利系水力学PPT04.ppt

1、水 力 学,有压管中的恒定流,4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,分叉管道的水力计算,均匀泻流管道的水力计算,4.1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：,若令,则,自由出流,H,则,淹没出流,若令,按短管计算时：,按长管计算时：,z,自由出流和淹没出流的比较,4.2简单管道水力计算的

2、基本类型,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。 举例,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。(1)已知QLH，长管： 短管： （2）已知QL，技术经济条件确定,当管道布置、断面尺寸及作用水头已知时，要求确定管道通过的流量。 举例,对一个已知管道尺寸、水头和流量的管道，要求确定管道各断面压强的大小。 图示,例4-1 一简单管道，如图所示。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0.025，试求通过管道的流量。,局部损失共包括进口损失和弯头损失。,例4-2 由水

3、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）。,解：给水管道常按长管计算。查得d300m的新铸铁管K1.144m3/s。,管道内流速,故修正系数k1。,计算水头损失,所需水塔高度为,24.3m,测压管水头线,总水头线,总水头线,测压管水头线,4.3简单管道水力计算的特例 虹吸管的水力计算,主要内容：,一、虹吸管的特点,二、虹吸管的水力计算：,（1）流量的计算,（2）最大安装超高的计算,一、虹吸

4、管的特点：,1、管道轴线的一部分高出上游无压的供水水面,2、存在真空区段，最大真空高度不超过允许值hv是虹吸管正常过流的工作条件,二、虹吸管的水力计算,0,0,1,2,2,z1,z,虹吸管的流量：,最大超高：,zs,zc,c,c,为保证虹吸管正常工作须满足 ，因此最大安装超高和作用水头，都受 的制约。,1在计算虹吸管的流量时，水头损失应该是整个管道的沿程与局部水头损失之和。 2、在计算最大安装超高和作用水头时，水头损失应该是上游供水水面与控制面之间的沿程与局部水头损失之和,1,例题：,如图所示虹吸管，上下游水位差z为2m，管长lAC为15m， lCB为20m，管径d为200mm。入口损失系数e

5、1。各转弯的损失系数b均为0.2，沿程阻力系数0.25，管顶最大允许真空高度hv=7m，试求通过流量及最大允许超高zs.,解：,例4-4 有一渠道用两根直径d为1.0m的混凝土虹吸管来跨过山丘（见图），渠道上游水面高程1为100.0m，下游水面高程2为99.0m，虹吸管长度l1为8m，l2为12m，l3为15m，中间有600的折角弯头两个，每个弯头的局部水头损失系数b为0.365，若已知进口水头损失系数c为0.5；出口水头损失系数0为1.0。试确定：,(1)每根虹吸管的 输水能力； (2) 当吸虹管中的最大允许真空值 hv为7m时，问虹 吸管的最高安装高程是多少？,则,故,解：,(1) 本题管

6、道出口淹没在水面以下，为淹没出流。当不计行近流速影响时，可直接计算流量：,上下游水头差为,先确定值，用满宁公式,对混凝土管n0.014,管道系统的流量系数：,每根虹吸管的输水能力：,以上游渠道自由面为基准面，令B-B断面中心至上游渠道水面高差为zs，对上游断面0-0及断面B-B列能量方程式中，lB为从虹吸管进口至B-B断面的长度。,(2) 虹吸管中最大真空一般发生在管子最高位置。本题中最大真空发生在第二个弯头前，即B-B断面。,取,则,若要求管内真空值不大于某一允许，即式中hv为允许真空值， hv7m。,故虹吸管最高点与上游水面高差应满足zs6.24m。,而,即,则,简单管道水力计算特例水泵,

7、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。,0,0,1,1,2,2,3,3,4,4,吸水管的水力计算：,压水管的水力计算：,4.4串联管道的水力计算,各管段的联接点水流符合连续性方程：,水流满足能量方程：,（按短管计）,或,（按长短计）,4.5并联管道的水力计算,（一般按长管计）,各支管的流量与总流量应满足连续性方程,各支管的水头损失相等,水流满足能量方程,或,4.6分叉管道的水力计算 水电站引水系统中，经常碰到由一根总管从压力前池引水，然后按水轮机台数分成数根支管，每根支管供水给一台水轮机，这种分叉后不再汇合的管道称为分叉管道。,如图所示管道AB长为l，水头为H，管道末端流出的通过流