水力学第六章 第三节 ppt

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，故按照短管-计算。
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1 pa
1
虹吸管Biblioteka Baidu部 zs
2z
2
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4
-
5
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6
-
7
虹吸管顶部的真空压强理论值不能大于最大真空值 （10mH2O）。
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，破坏水流连续性，可能产生空蚀破坏， 故一般虹吸管中的真空值7～8mH2O。
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4
4
z
1 zs 0
1
23
0
23
-
例 用离心泵将湖水抽入 水池，流量为0.2m3/s， 湖面高程为85.0m
30
-
21
4
4
考虑断面1-吸1和水水管泵进口断面2-2的能量方程，则
z
z s
hv (2 d l )2 vg 2
23
1 zs 0
1
0
23
-
压水管
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压力管的水力计算
确定管径和水泵装机容量
压力管管径一般是根据经济流速确定，重要工程应选 择几个方案，进行技术经济比较。
对于给排水管道可按公式确定 d xQ0.8
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吸水管的水力计算
确定管径和水泵最大允许安装高程
吸水管的管径一般是根据允许流速计算，通常吸 水管的允许流速约为0.8～1.25 m/s，或根据有关规范 确定。
流速确定后，管径可按下式计算
4Q d
π v允
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水泵的最大允许安装高程，取决于水泵的最大允 许真空度hv 以及吸水管水头损失hw 。计算方法和虹 吸管允许安装高程的计算方法相同。
式中，x 为系数，一般取x ＝ 0.8～1.2；
d 为管径（m）；
Q 为流量(m3/s)。
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水泵的装机容量
考虑1-1断面和4-4断面的能量方程，注意两者之间存 在水泵。考虑两个断面之间的能量方程时，应考虑有 水力机械对水流所作功。
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水泵的装机容量
4
4
吸水管 考虑1-1断面和4-4断面的能量方程，注意两者之间存 在水z泵。考虑两个断面之间的能量方程时，应考虑有 水力机械对水流所2作功3 。
本题最大真空发生在第二个弯头前的B-B 断面。 考虑0-0断面和B-B 断面的能量方程，则
l2 B
l1 zs B
0
0
l3
z
-
13
l2 B
v
l1 zs B
0
0
l3
z
0020vg02＝zs
pB
v2
2g
hw
zs
pB
v2
2g
(lB
d
12)2vg2
pB
zs
(lB
d
12)2vg2 hv
zs
hv
(l1l2
d
-
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例 有一渠道用两根直径为1.0m的混凝土虹吸管来跨 越山丘， 渠道上游水位为▽1＝100.0m，下游水位为▽2 ＝99.0m，虹吸管长度l1 = 8m l2= 15m；l3 = 15m，中间 有60°的折弯两个，每个弯头的局部水头损失系数为 0.365，若进口局部水头损失系数为0.5；出口局部水头 损失系数为1.0。试确定：
上式表明：
水泵向单位重量液体所提供的机械能
将水流提高一个几何高度
克服全部水头损失
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例题： 4-5 用离心泵将湖水抽到水池中去，流量为 0.2（m3/s），湖面高程为85.0m，水池水面高程为 105.0m，吸水管长度为10.0m，水泵的允许真空 hv = 4.5m，吸水管底阀的局部水头损失系数为2.5；弯 管的局部水头损失系数0.3，水泵入口前的渐变收缩 段局部水头损失系数为0.1；吸水管沿程水头损失系 数为0.022，压力管道采用铸铁管，其直径为500mm， 长度为1000m，n = 0.013。
1
（1
6
）
＝56.7
0
n 0.014 4
0
l3
z
λ
＝8g C2
8 9.8 56.72
＝0.024
1
μc ( l
d
＝
1
＝0.571
i )
0.02435 0.5 2 0.365 1 1
Q c A 2gH 0.571 0.25 3.1412 19.6 1 1.985m3 / s
-
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虹吸管中最大真空一般发生在管道最高位置。
NP
QHt 1000P
(kW)
式中，Ht 为水泵向单位液体所提供的机械能，称为水 泵的水头或者扬程（m）；
ηP 为水泵和动力机械的总效率。
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27
0 0 0v02
2g
Ht＝z 0 hw14
Ht z hw14 z hw12 hw34
NP
QHt 1000P
(kW)
水泵的输入功率
12)2vg2 - 6.24m
14
0020vg02＝zs
pB
v2
2g
hw
zs
pB
v2
2g
(lB
d
12)2vg2
pB
zs
(lB
d
12)2vg2 hv
zs
hv
(l1l2
d
12)2vg2 6.24m
-
15
0
ζ1
1 λ
ζ2 d1 ζ3 l1
h1
1
h2
2
λ
ζ4
d2
ζ5
l2
-
0 H
2
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6.3 虹吸管及水泵的水力计算
6.3.1 虹吸管的水力计算 6.3.2 水泵的水力计算
一个抽水系统通过水泵转动转轮的作用，在水泵 进水口形成真空，使水流在池面大气压强的作用下沿 吸水管上升，流经水泵时从水泵获得新的能量，进入压 力管，再流入水塔。
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吸水管 z
23
1 zs 0
1
0
23
-
4
4
压水管
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水泵的水力计算
吸水管和压力水管 吸水管: 短管 压力水管:长管
当虹吸管中的最大允许真空度为 7mH2O时，虹吸管 最高安装高程 zs为多少？
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9
l2 B
l1
zs
B
0
0
l3
z
-
10
l2 B
l1
zs
B
0
0
l3
z
虹吸管为淹没出流 -
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求流量
l2 B
Q vA c A 2gz
z 1 2 100.00 99.00 1.0m
l1
zs B
1
C
1
1
R 6＝
6 有压管道的恒定流
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6.1 概述 6.2 简单管道的水力计算 6.3 虹吸管及水泵的水力计算 6.4 串联管道的水力计算 6.5 并联管道的水力计算 6.6 沿程均匀泄流管道的水力计算 6.7 分叉管道的水力计算
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6.3 虹吸管及水泵的水力计算
6.3.1 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。在虹吸管内造成真空，使作用虹吸管内 产生真空，水流则能通过虹吸管最高处引向其他处。
1 zs 0
压水管 0
23
1
-
25
0 0 0v02
2g
Ht＝z
0 hw14
4
4
Ht z hw14 z hw12 hw34
NP 吸 1水γ0Q0管0HtP (kW)
z
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1 zs 0
压水管 0
23
1
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0 0 0v02
2g
Ht＝z 0 hw14
Ht z hw14 z hw12 hw34