流体力学第五章压力管路的水力计算
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流体力学-第五章-压力管路的水力计算
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第五章压力管路的水力计算
主要内容
长管水力计算
短管水力计算
串并联管路和分支管路
孔口和管嘴出流
基本概念：
1、压力管路：在一定压差下，液流充满全管的流动管路。（管路中的压强可以大于大气压，也可以小于大气压）
注：输送气体的管路都是压力管路。
2、分类：
按管路的结构特点，分为
简单管路：等径无分支
复杂管路：串联、并联、分支
按能量比例大小，分为
长管：和沿程水头损失相比，流速水头和局部水头损失可以忽略的流动管路。
短管：流速水头和局部水头损失不能忽略的流动管路。
第一节管路的特性曲线
一、定义：水头损失与流量的关系曲线称为管路的特性曲线。
二、特性曲线
l
l
L
g
V
d
L
g
V
d
l
l
g
V
d
l
d
l
g
V
d
l
g
V
h
h
h
f
j
w
+
=
=
+
=
⎪⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
+
=
+
=
+
=
当
当
当
其中，
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
λ
λ
λ
λ
λ
ζ
（1）
把2
4
d
Q
A
Q
V
π
=
=
代入上式得：
2
2
5
2
2
2
28
4
2
1
2
Q
Q
d
g
L
d
Q
g
d
L
g
V
d
L
h
w
α
π
λ
π
λ
λ=
=
⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
=
=
（2）
把上式绘成曲线得图。
第二节长管的水力计算
一、简单长管
1、定义：由许多管径相同的管子组成的长输管路，且沿程损失较大、局部损失较小，计算
时可忽略局部损失和流速水头。
2、计算公式：简单长管一般计算涉及公式
2
2
1
1
A
V
A
V=
（3）
f
h
p
z
p
z+
+
+
γ
γ
2
2
1
1
＝
（4）
g
V
D
L
h
f2
2
λ
=
（5）
说明：有时为了计算方便，h f的计算采用如下形式：
m
m
m
f d
L
Q
h
-
-
=
5
2ν
β
（6）
其中，β、m值如下
流态 β m 层 流 4.15 1 （a ） 水力光滑 0.0246 0.25 （b ） 混合摩擦 0.0802A 0.123 （c ） 水力粗糙
0.0826λ
（d ）
公式（6）的推导：
因为
g V D L h f 22λ= 且 24d Q A Q V π== 所以
2
528Q d g L h f πλ=
（7）
a. 层流时，
Re 64
=
λ 代入（7）式得：
15112415
.415.4--==d L
Q d L Q h f νν
即：β＝ 4.15，m ＝1
b. 水力光滑区，
25.0Re 3164
.0=
λ代入（7）式得：
25.0525.025.0175
.425.075.10246.00246.0--==d L
Q d L Q h f νν
即：β＝ 0.0246，m ＝1
c. 由大庆设计院推得经验公式，在混合区：
877.4123.0877.10802.0d L
Q A
h f ν=
即：β＝ 0.0802A ，m ＝0.123
其中，
()0627.0lg 127.0,10r A ∆
=
=-εε
d. 粗糙区
5
22
5220826.082d L Q Q d g L g V d L h f λπλλ===
即：β＝ 0.0826λ，m ＝0
3、简单长管的三类计算问题