有压管中的恒定流PPT课件

例：用虹吸管自钻井输水至集水池。虹吸 管长l=lAB+lBC=30+40=70m，
d=200mm。钻井至集水池间的恒定水位 高差H=1.60m。又已知λ=0.03，管路进
口120°弯头90°弯头及出口处的局部阻力 系数分别为：
ζ1=0.5，ζ2=0.2，ζ3=0.5，ζ4=1.0。
（试1）求流: 经虹吸管的流量；
∴ Ht=18+2.83+3.23=24.06m
线。
v02
2g
v0 H
H0
基准面
6.3 虹吸管及水泵装置的水力计算
一、虹吸管的水力计算 虹吸管是一种压力输水管道，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。故一般不使虹吸管中的真空值大于 7－8米。虹吸管的长度一般不大，故应按短管 计算。
三、已知管线布置和输水流量，求输水管
径d 。
对于长管： KQ HL
按求得的流量模数，即可由4－1确定 所需的管道直径。
对于短管： d 4Q(c 2gH)
上式中μc与管径d有关，所以需要试算。
四、已知流量和管长，求管径d和水头H；
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。
H0 = H 。
流量系数
c
1
1
l d
二、淹没出流 管道出口淹没在水下，称淹没出流。
z002
2g
hw12
z0hf1 2 hj d L 2g 2 2
说明： 简单管道在淹没出流的情况下，其作
用水头H0完全被消耗于克服管道由于沿
程阻力、局部阻力所作负功所产生的水 头损失上。
管中流速
（2）如虹吸管顶部B点的
安装高度hB=4.5m ，校核
其真空度。
二、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ泵装置的水力计算
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。
例3:倒虹吸管, 已知Q=0.5m3/s, n=0.014, l=70m, 上下游水位差 z=1.5m, z进口=0.4, z弯=0.2, z出口=1.0。
第6章 有压管中的恒定流
水力学及河流动力学
以上各章中讨论了液体运动的基本规 律，导出了水力学的基本方程——连续 方程、能量方程及动量方程，并阐述了 水头损失的计算方法，应用这些基本原 理即可研究解决工程中常见的水力计算 问题，如有压管道中的恒定流、明渠恒 定流及水工建筑物的水力计算等。本章 讨论的重点是有压管中恒定流的水力计 算。
HS0Q2l
6.2 简单管道水力计算的基本类型
一、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。
二、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。实际是求通过 流量Q时管道的水头损失，可以直接计
算，但需要求管内流速，以判别是否要 进行修正。
五、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
根据能量方程，管路中任意断面处 的测压管水头为：
p
v2
(z)i H0(hf hj)0i2g
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管水头
=20m, d吸=d压=100mm,
λ=0.042, pv /ρg
<7mH2O, ζ弯=0.17, 求:((12ζ))进=扬安5程装。高H程1, hs
Z
hs
解: (1) 扬程 Ht =Z +hw1 +hw2
V吸V压A Q2.5m/5s
hw 1(ld 吸进 ＋ 弯 ） ２ V吸 ２ g2.8m 3
hw1(ld 压2弯 ＋ 出 ） ２ Vg 2 3.m 23
z
求:管径
解: QcA 2gz
c
1
dl 进口2弯出口
1
C1R16
1
d6
n 0.0144
8g C2
0.0244
1
d3
c
1
1
.8
1
.71
4
d3
Q
1
d2 2gz
1.81.74 1 4
d3
0.5m3/s
采用试算法,可得d=0.53m
例4: 离心泵,已知
Q=0.02m3/s, 提水高度
z=18m, l吸=8m, l压
v
1
dl
2gz0
通过管道的流量： QcA 2gz0
流量系数
c
1
l d
它反映了沿程阻力和局部阻力对管道输水
能力的影响。
z0 ——作用水头，指上、下游水位差加上 游行进流速的流速水头。
——局部阻力系数，包含出口损失
出口1
以上讨论中同时考虑了管道的沿程损失及 局部水头损失，是按短管计算的情况。
若局部水头损失及流速水头可以忽略,按长
管考虑，可得
l v2
z hf
d
2g
回顾推导
l v2 h f d 2g
8g 8g
C ,
C2
8g l v2
Q2
hf
C2
d
2g
l, (d 4R ) A2C 2R2
对于紊流阻力平方区可采用流量模数 来计算。流量模数为
K AC R
即得：
QK J
或
Q2
H hf k K2 l
管道比阻
S0
8 g 2d5
一、自由出流 管道出口水流流入大气，水股四周都
受大气压强的作用，称为自由出流管道。
图1中，列断面1－1、2－2的能量方程， 经推导，可得到
总能量
H0
v2 2g
hf
hj
管中流速
v
1
dl 1
2gH0
图1
通过管道的流量： QcA 2gH0
H0 ——作用水头，指管道出口形心至上游
水池水面的水头与上游行进流速的流速水 头之和。当行近流速较小时，可以近似取
有压管道：管道整个断面均被液体充满，管道 周界上的各点均受到液体压强的作用
分类：
布置
简单管道 复杂管道
短管
水头损失
长管
短管和长管
短管
V2
2g
hj (5~10)%hf
长管
V2 2g
hj (5~10)%hf
V 2
2g
hj
忽略不计
6.1 简单管道水力计算的基本公式
简单管道是指管道直径不变且无分支 的管道。简单管道的水力计算可分为自由 出流和淹没出流两种情况。