第五章 有壓管道恒定流zhu(2014)

1、HydraulicsSteady flow in pipe5 有壓管道中的恒定流有壓管道中的恒定流簡單管道簡單管道串聯(lián)管道串聯(lián)管道并聯(lián)管道并聯(lián)管道自由出流自由出流淹沒出流淹沒出流有壓管道恒定流的分類有壓管道恒定流的分類有壓管道簡單管路復(fù)雜管路串聯(lián)管道并聯(lián)管道管 網(wǎng)枝狀管網(wǎng)環(huán)狀管網(wǎng)2、按局部水頭損失和流速水頭之和在總水頭損失中所占的比重，管道可分為有壓管道長管：指管道中以沿程水頭損失為主，局部水頭損失和流速水頭所占比重小于（5%10%）的沿程水頭損失，可予以忽略 的管道。短管：局部水頭損失和流速水頭不能忽略的管道需要同時計算 的管道。gjfhh22,簡單管路：是指管徑、流速、流量沿程不變，且無分

2、支的單線管道。復(fù)雜管路：是指由兩根以上管道所組成的管路系統(tǒng)。1、有壓管道根據(jù)布置的不同，可分為：管道恒定流的分類管道恒定流的分類局部水頭損失和流速水頭所占比重小于（5%10%）的沿程水頭損失5.1 簡單管道水力計算的基本公式簡單管道水力計算的基本公式一、簡單管道自由出流一、簡單管道自由出流1122HOO02cQvAAgH以管道出口中心為基準(zhǔn)面，對1-1斷面和2-2斷面建立能量方程 1 22221022wvvHhgg02012HgvH令：代入上式得22222202222fjivvl vvHhhggdgg2022ilvHdg0212ivgHld11cild令：5.1 簡單管道水力計算的基本公式簡單

3、管道水力計算的基本公式二、簡單管道淹沒出流二、簡單管道淹沒出流2cQvAAgz以00為基準(zhǔn)面，對1-1斷面和2-2斷面建立能量方程 1 22222101222wvvHHhgg222210120,0,22vvzHHgg上下游過水?dāng)嗝孢h(yuǎn)大于管道，故：wfjhhhz22ilvzdg12ivgzld1cild令：淹沒出流淹沒出流2211ZOOH1H2淹沒出流時，作用水頭z全部消耗于水頭損失NoImagec自dl1淹dl比較比較流量流量水頭水頭 自由出流自由出流H淹沒出流淹沒出流ZgHAQc2gzAQc21自淹注：三、測壓管水頭線的繪制任選一斷面i，列11與ii斷面的能量方程可得iizipi/1202i

4、iiiwpvzHhg或22iiiipvzHg管徑相等管徑相等 管徑不等時，各管段流速水頭也不相等，測壓管水頭線與總水頭線間距反映了流速水頭的沿程變化。管徑不等管徑不等定性繪出圖示管道（短管）的總水頭線和測壓管水頭線向。v0=0v0=0V00202Vg22Vg前進2211V00V下022Vg當(dāng)下游流速水頭等于0時，管道出口測壓管水頭線即為下游水池水面。由動量方程，管道出口為突然放大，測壓管水頭差為：1221212()()()ppVV Vzzg20v 1212()()ppzz2211V00V下022Vg當(dāng)下游流速水頭不等于0時，管道出口測壓管水頭線將低于下游水池水面。由動量方程，管道出口為突然放大

5、，測壓管水頭差為：1221212()()()ppVV Vzzg21vv1212()()ppzz例例8 ：有一等直：有一等直 徑徑 的的 虹虹 吸吸 管：管：（1） 試定性會試定性會 出出 當(dāng)當(dāng) 通通 過過 實實 際際 水水 流流 時時 的的 總總 水水 頭頭 線線 和和 測測 管管 水水 頭頭 線；線；（2） 在圖上在圖上 標(biāo)標(biāo) 出出 可可 能能 產(chǎn)產(chǎn) 生生 的的 負(fù)負(fù) 壓壓 區(qū)；區(qū)；（3） 在在 圖圖 上上 標(biāo)標(biāo) 出出 真真 空空 值值 最最 大大 的的 斷斷 面。面。例題：試?yán)}：試 定定 性性 繪繪 出出 當(dāng)當(dāng) 實實 際際 水水 流流 通通 過過 圖圖 示示 管管 道道 時時 的的 總總

6、 水水 頭頭 線和線和 測測 壓壓 管管 水水 頭頭 線線 5.25.2 簡單管道簡單管道長管的水力計算長管的水力計算u管道的流速水頭和局部水頭損失的總和與沿程水頭損失比較管道的流速水頭和局部水頭損失的總和與沿程水頭損失比較起來很小，將局部水頭損失按沿程水頭損失的一定比例估算或起來很小，將局部水頭損失按沿程水頭損失的一定比例估算或完全忽略不計完全忽略不計 u簡單管道的水力計算是長管水力計算的基礎(chǔ)。簡單管道的水力計算是長管水力計算的基礎(chǔ)。列斷面列斷面1 11 1、2 22 2的能量的能量方程得方程得 221 12200 022 fjHhhgg忽略局部水頭損失和流速水頭可忽略局部水頭損失和流速水頭

7、可得得fHh謝才公式RJCV AR lhJf流量模數(shù)KAC R5.25.2 長管的水力計算長管的水力計算fhQAVAC RJKJKL由連續(xù)性方程及謝才公式可得：由連續(xù)性方程及謝才公式可得：上式即長管水力計算的基本公式，它表明管道出口中心到上上式即長管水力計算的基本公式，它表明管道出口中心到上游水位的高差，全部消耗于管道的沿程水頭損失。游水位的高差，全部消耗于管道的沿程水頭損失。lKQhHf22則則NoImage（1）計算出流量計算出流量。已知管道布置、管道材料、管道直徑和作。已知管道布置、管道材料、管道直徑和作用水頭。用水頭。（2）計算管道內(nèi)徑尺寸計算管道內(nèi)徑尺寸。已知管道布置、管道材料、作用

8、水頭。已知管道布置、管道材料、作用水頭和管道計劃通過的流量一定。和管道計劃通過的流量一定。 5.2 簡單管道水力計算的類型及實例簡單管道水力計算的類型及實例一、水力計算的類型一、水力計算的類型（3）計算管道的水頭損失計算管道的水頭損失。已知管道布置、管道材料、管道直。已知管道布置、管道材料、管道直徑和管道的流量一定。徑和管道的流量一定。（5）計算管道進口處的作用水頭、水塔高度或水泵揚程計算管道進口處的作用水頭、水塔高度或水泵揚程。已知：管道布置、管道材料、管道直徑、管道要求的出流量和已知：管道布置、管道材料、管道直徑、管道要求的出流量和管道出口要求的工作水頭，管道出口要求的工作水頭，（4）計算

9、并繪制管道的測壓管水頭線和總水頭線計算并繪制管道的測壓管水頭線和總水頭線。 已知：管道布置、管道材料、管道直徑、作用水頭和管道的流量。已知：管道布置、管道材料、管道直徑、作用水頭和管道的流量。 ZZs 虹吸管是一種壓力管，頂部彎曲且其高程高于上游供水水面。其頂部的虹吸管是一種壓力管，頂部彎曲且其高程高于上游供水水面。其頂部的允許真空值一般不大于允許真空值一般不大于78m水柱高。虹吸管水柱高。虹吸管安裝高度安裝高度Zs越大，頂部真空值越越大，頂部真空值越大。大。 虹吸管的優(yōu)點在于能跨越高地，減少挖方。虹吸管的優(yōu)點在于能跨越高地，減少挖方。 虹吸管長度一般不長，故按短管計算。虹吸管長度一般不長，故

10、按短管計算。1122安裝高度安裝高度安裝高度安裝高度返回1. 虹吸管水力計算虹吸管水力計算二、水力計算實例二、水力計算實例21 NoImage例例 有一渠道用直徑d為0.40m的混凝土虹吸管來跨過山丘（見圖），渠道上游水面高程1為100.0m，下游水面高程2為99.0m，虹吸管長度L1為12m，L2為8m，L3為15m，中間有600的折角彎頭兩個，進口安裝率水網(wǎng)，無底閥。試確定： (1) 虹吸管的流量 (2) 當(dāng)吸虹管中的 最大允許真空值 hv為7m時，確定虹吸管的最高安裝高程是多少？ 2cQAgz網(wǎng)出口折12cld22 NoImage 解：解： (1) 計算虹吸管的流量計算虹吸管的流量上下游

11、水頭差為上下游水頭差為: mz19910021111266110.4()48.664/0.0144CRmsn確定沿程阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù)確定沿程阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù):22889.80.033148.664gC23 NoImage233.140.420.365229.8 10.2032/4cQAgzms虹吸管的輸水能力：管道各部位的局部阻力系數(shù)為：無底閥濾水網(wǎng)網(wǎng) = 2.5，60折角彎管折彎 = 0.55，管道出口出口 = 1.0。因此，管道的流量系數(shù)為1210.3652812150.03312.520.5510.4cld網(wǎng)出口折24 NoImage虹吸管的流速為虹吸管的流速為 240.20

12、321.6169m/s3.140.4QvA流速大于流速大于1.2m/s，屬于紊流粗糙區(qū)，即阻力平方區(qū)，滿足，屬于紊流粗糙區(qū)，即阻力平方區(qū)，滿足謝才公式的應(yīng)用條件。謝才公式的應(yīng)用條件。(2) 計算虹吸管的最大安裝高度計算虹吸管的最大安裝高度最大真空發(fā)生在第二個彎頭前，即最大真空發(fā)生在第二個彎頭前，即B-B斷面。具體分析如下：斷面。具體分析如下： 以上游渠道自由面為基準(zhǔn)面，令以上游渠道自由面為基準(zhǔn)面，令B-B斷面中心至上游渠道水面高差為斷面中心至上游渠道水面高差為zs，對，對上游斷面上游斷面0-0及斷面及斷面B-B列能量方程列能量方程 式中，式中，lB為從虹吸管進口至為從虹吸管進口至B-B斷面的長

13、度。斷面的長度。222100(2)222aBBsebpa vplavvzggdg25 NoImage 2100;1.02a vg取取 2(1)2aBBsebpplvzdg則則 若要求管內(nèi)真空值不大于某一允許，即若要求管內(nèi)真空值不大于某一允許，即 式中式中hv為為允許真空值，允許真空值， hv7m。則。則aBvpph2(12)2Bsebvlvzhdg2(2)2Bsveblvzhadg即虹吸管安裝高程應(yīng)滿足：即虹吸管安裝高程應(yīng)滿足：NoImage2(12)2Bveblvhdg21281.61697(10.03312.520.55)6.240.429.8m計算得計算得:故虹吸管最高點與上游水面高差應(yīng)

14、滿足zs6.24m。簡單管道水力計算實例簡單管道水力計算實例返回2. 倒虹吸管水力計算倒虹吸管水力計算n倒虹吸管是穿過河流、道路、渠道等障礙物的一種輸水管道倒虹吸管是穿過河流、道路、渠道等障礙物的一種輸水管道n是壓力管流，無虹吸現(xiàn)象是壓力管流，無虹吸現(xiàn)象n水力計算主要是計算管徑、流量以及水頭損失。水力計算主要是計算管徑、流量以及水頭損失。 例例: 一橫穿河道的鋼筋混凝土倒虹吸管。已知通過流量一橫穿河道的鋼筋混凝土倒虹吸管。已知通過流量Q為為3m3/s，倒虹吸管上下游渠中水位差倒虹吸管上下游渠中水位差z為為3m，倒虹吸管長，倒虹吸管長L為為50m，其中經(jīng)過，其中經(jīng)過兩個兩個300的折角轉(zhuǎn)彎，其局

15、部水頭損失系數(shù)的折角轉(zhuǎn)彎，其局部水頭損失系數(shù)b為為0.20；進口局部水頭；進口局部水頭損失系數(shù)損失系數(shù)e為為0.5，出口局部水頭損失系數(shù)，出口局部水頭損失系數(shù)0為為1.0，上下游渠中流速，上下游渠中流速v1 及及v2為為1.5m/s，管壁粗糙系數(shù)，管壁粗糙系數(shù)n0.014。試確定倒虹吸管直徑。試確定倒虹吸管直徑d。 NoImage 解：倒虹吸管一般作短管計算。本題管道出口淹沒在水下；且上下游渠道中流速相同，可消去流速水頭。 因 所以 其中流量系數(shù) gzdgzAQcc2422gzQdc24dlc1NoImage 因為沿程阻力系數(shù)或謝才系數(shù)C都是d 的復(fù)雜函數(shù)，因此需用試算法。先假設(shè)管徑d0.8m

16、，用謝才公式計算沿程阻力系數(shù)： ,/62.54)48 . 0(014. 011216161smRnC0263. 062.548 . 98822Cg流量系數(shù)流量系數(shù)12 . 025 . 08 . 0500263. 01210becdl531. 054. 31NoImage計算出管徑與假設(shè)不符，故再假設(shè)計算出管徑與假設(shè)不符，故再假設(shè)d=0.95m，重新計算：，重新計算： md97. 038 . 9214. 3531. 034可求得管徑：可求得管徑：smC/21.56)495. 0(014. 0121610248. 021.568 . 98214 . 05 . 095. 0500248. 01c55

17、8. 020. 31md945. 038 . 9214. 3558. 034所得直徑和第二次假設(shè)值非常接近，故設(shè)計管徑取d=0.95米。簡單管道水力計算實例簡單管道水力計算實例 通過水泵轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動作用，通過水泵轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動作用，在水泵吸水管端形成真空，使在水泵吸水管端形成真空，使水流在池面大氣壓作用下沿吸水流在池面大氣壓作用下沿吸水管上升，流經(jīng)水泵時從水泵水管上升，流經(jīng)水泵時從水泵獲得新的能量，從而將水流從獲得新的能量，從而將水流從低處通過壓力管輸送到高出。低處通過壓力管輸送到高出。提水高度提水高度ZZs吸水管吸水管壓水管壓水管水泵向單位重量液體所提供的機械能，稱為水泵的揚程twwHZhh吸水管

18、壓水管返回3. 水泵裝置的水力計算水泵裝置的水力計算水泵裝置是包括水泵裝置是包括吸水管吸水管和和壓水管壓水管的一個管道系統(tǒng)，其水力計的一個管道系統(tǒng)，其水力計算包括吸水管和壓水管水力計算以及水泵需要輸入的機械能算包括吸水管和壓水管水力計算以及水泵需要輸入的機械能計算等內(nèi)容。計算等內(nèi)容。NoImage1)吸水管的水力計算吸水管的水力計算 主要任務(wù)是確定吸水管的管徑管徑及水泵的最大允許安裝高程。 吸水管的允許流速為0.81.25m/s，根據(jù)流速確定管徑。 最大允許安裝高程zs決定于水泵的最大允許真空值hv和吸水管的水頭損失。gvlhzvs2)(2222222222222221 22222aaswsp

19、vppvvvplzhzggdgg水泵的最大允許安裝高程列1-1和2-2斷面能量方程有：NoImage2)壓力水管的水力計算壓力水管的水力計算 水力計算任務(wù)：水力計算任務(wù)：管徑及水泵的揚程。管徑及水泵的揚程。揚程：揚程：指水泵向單位重量液體所提供的機械能，一方面指水泵向單位重量液體所提供的機械能，一方面是用來將水流提高一個幾何高度，另一方面是用來克服水是用來將水流提高一個幾何高度，另一方面是用來克服水頭損失：頭損失：4321wwthhzHNoImage3）水泵的配用動力機械功率 1 4()wppPPQ zhQhN式中：式中：Np為動力機械的功率（為動力機械的功率（kw）；）；Q為流量（為流量（m

20、3/s）；）；hp為水泵揚程為水泵揚程(m)； 為水的容重為水的容重(kN/m3)； 為水泵和動力機械的為水泵和動力機械的總效率?？傂?。NoImage例例 水泵抽水，H = 10 m，l = 10 m， L = 150 m，D = 0.2m，Q = 0.036 m3/s， = 0.03，不計局部損失。要求水泵進口截面2-2的真空壓強不超過58 kPa， 求水泵安裝高度和水泵的功率。hHlL112233水泵解解 gVdlgVph2202222mwlL VHHhH20 72d2g.gVdlgVph22222smDQV/15. 142(1)對 1-1 和 2-2 截面列伯努利方程mgVdlgVph

21、v75. 522222(2)對 1-1 和 3-3 截面列伯努利方程wgQHPm4095NoImage例例 用離心泵將湖水抽到水池，流量Q為0.2m3/s，湖面高程1為85.0m，水池水面高程3為105.0m，吸水管長L1為10m，水泵的允許真空值hv為4.5m，吸水管底閥局部水頭損失系數(shù)e2.5，900彎頭局部水頭損失系數(shù)b0.3，水泵入口前的漸變收縮段局部水頭損失系數(shù)g=0.1，吸水管沿程阻力系數(shù)0.022，壓力管道采用鑄鐵管，其直徑d2為500mm, 長度L2為1000m，n0.013（見圖）。試確定： (1) 吸水管的直徑d1； (2) 水泵的安裝高度2； (3) 帶動水泵的動力 機械

22、功率。 38 NoImage解解： 確定吸水管的直徑： 吸水管允許流速為0.81.25m/s，取設(shè)計流速v=1.0m/s，則 選用標(biāo)準(zhǔn)直徑d1500mm。 mvQd505. 0114. 32 . 0441 水泵安裝高程的確定： 水泵吸水管流速： 22440.21.02/3.140.5Qvm sd39 NoImagegvdlahzvs2)(2112101.024.5(10.0222.50.30.1)0.59.82m28. 422. 05 . 4安裝高程是以水泵的允許真空值來控制的。令水泵軸中心線距湖面高差為zs，則21zs。計算zs值水泵軸最大允許安裝高程285+4.28=89.28m。其中吸水

23、管水頭損失為：其中吸水管水頭損失為：2211101.02()0.0222.90.1820.519.6wlvhmdg吸40 NoImagemz208510513 帶動水泵的動力機械功率 因 為吸水管及壓力管水頭損失之和。已求得吸水管水頭損失為0.18m，當(dāng)壓力管按長管計算時，整個管道的水頭損失為PwphzvQN1000)(4141wh1 4220.18wQhlK壓力管的流量模數(shù) 2232223 140 510 5KA CR40 0134.().sm /77. 33水泵提水高度：水泵提水高度：NoImage動力機械的效率P為0.7，水的重率為9800N/m3；即可求得所需動力機械功率 mhw03.

24、 3100077. 32 . 022. 022417 . 01000)03. 320(2 . 098001000)(41PwPhzgQPkW48.64則42 NoImage 例例 一簡單管道，如圖4-3所示。長為800m，管徑為0.1m，水頭為20m，管道中間有二個彎頭，每個彎頭的局部水頭損失系數(shù)為0.3，已知沿程阻力系數(shù)0.025，試求通過管道的流量。 43 NoImage（一）先將管道作為短管，求通過管道流量。根據(jù)（4-4）式并且不考慮行近流速水頭，則 局部損失共包括進口損失和彎頭損失。進口局部損失系數(shù) gHAQc2dlc115 . 0e3.025.01.0800025.011c0703.

25、 010.2021smQ/01093. 0206 .1941 . 014. 30703. 02244 NoImage (二)計算沿程損失及局部損失 管中流速 流速水頭 沿程損失 局部損失 故沿程水頭損失占總水頭的百分?jǐn)?shù)為 所以該管道按長管計算就可以了。 smAQv/39.141 .014.301093.02mgv0989. 06 .1939. 1222mgvdlhf79.190989. 01 . 0800025. 0222(0.520.3) 0.09890.1092jvhmg%9 .98989. 02079.19HhfNoImagelHKQ （三）按長管計算管道所通過的流量 根據(jù) 故按長管計算

26、與短管計算所得流量相差0.00004m3/s，相對誤差為 。由此可見，將上述管道按長管計算，誤差很小。 RACK smgC/9 .55025. 08 . 98821smQ/01097. 08002041 . 09 .5541 . 014. 332%36.001093.00004.046 NoImage一、串聯(lián)管道一、串聯(lián)管道 由直徑不同的幾段管道依次連接而成的管道，稱為串聯(lián)管道。給水工程中串聯(lián)管道常按長管計算。設(shè)任一管段的直徑為di，管長為Li，流量為Qi兩管段連接點稱為節(jié)點，節(jié)點分出流量為qi,且滿足連續(xù)性方程。 1、按長管計算：、按長管計算：321fffhhhH32323222221212

27、1lKQlKQlKQ232121qQQqQQ5.4 串聯(lián)、分叉與并聯(lián)管道的水力計算串聯(lián)、分叉與并聯(lián)管道的水力計算一、串聯(lián)管道一、串聯(lián)管道 由直徑不同的幾段管道依次連接而成的管道，為串聯(lián)管道。 Qi=Qi+1+qi1、按長管計算、按長管計算47 NoImage2、按短管計算、按短管計算 gvgvgvdlHiiiiii2222220222i0iiiiilAAvH1dAA2g當(dāng)管道長度不是當(dāng)管道長度不是很大，局部損失很大，局部損失不能略去時，應(yīng)不能略去時，應(yīng)按短管計算。按短管計算。48 NoImage二、二、 分叉管道的水力計算分叉管道的水力計算 分叉管道：分叉后不再匯合的管道121212211lK

28、QlKQhhHff222222222lKQlKQhhHff222222121221lKlKQHlKlKQHQ由連續(xù)性方程可得：對管道ABD：對管道ABC：49 NoImage例題例題 連接水池ABC的分叉管道，管徑、管長分別為d1=60cm,L1=900m,d2=45cm,L2=300m,d3=40cm,L3=1200m,AB水池水位差為12m，AC水池水位差為30m。管材為新鋼管，計算各管流量Q1、Q2、Q3。 831653232211114444ddKAC RdRRdnnn解：查新鋼管糙率n=0.011，計算流量模數(shù)：50 NoImage222112122212ABQQHhhllKK313

29、2337.257/3.369/2.461/KmsKmsKmsd1=60cm,L1=900m,d2=45cm,L2=300m,d3=40cm,L3=1200m, HAB=h1+h2=12mHAC=h1+h2=30m 水頭損失公式水頭損失公式代入數(shù)據(jù)并計算得代入數(shù)據(jù)并計算得2212221317.08926.431217.089198.1330QQQQ代入數(shù)據(jù)得流量模數(shù)2122131217.08926.433017.089198.13QQQQ223113132213ACQQHhhllKK代入數(shù)據(jù)并計算求解得代入數(shù)據(jù)并計算求解得51 NoImage3331230.701/ ,0.37/ ,0.33/Q

30、msQmsQms計算得計算得12322111217.0893017.08926.43198.13QQQQQ由連續(xù)性方程由連續(xù)性方程例2 管道長度l和直徑以及水面標(biāo)高如圖所示，設(shè)粗糙系數(shù)n=0.0125，試求各管段的流量Q。 解：為方便起見，設(shè)AC段為段，CB段為段，CD段為段。 31.58)(6/146 . 00125. 016/1111RCn50.54)(6/144 . 00125. 016/1212RCn95.51)(6/143 . 00125. 016/1313RCnsmdRCAKd/38. 631.586 . 031.58346 . 02414. 3421411111smK/16. 2

31、5 .544 . 0344 . 0242smK/01. 195.513 . 0343 . 0243ABm0 .190m7 .196m6 .162CD2440m600mm300mm400mm1220m1220m首先判別各管中水流的方向，假設(shè)C點的測壓管水頭為190.0m，即Q2=0， smKQL/334. 038. 6324407 . 60 .1907 .196111smKQ/151. 001. 1312204 .2712206 .1621902221QQ 故 水流由C點流向D點，同時還流向B水池，則管、管為管的分支管、設(shè)C點測壓管水頭為 。 1E312QQQ11244038. 6117 .19

32、6129. 07 .1967 .19611EEEQlK190062. 019019011122016. 21222EEEQlK6 .162029. 06 .1626 .16211122001. 11333EEEQlK聯(lián)解以上四個方程即可求得Ej，Q1，Q2及Q3 smQ/261. 031smQ/100. 032smQ/160. 03355 NoImage三、三、 并聯(lián)管道的水力計算并聯(lián)管道的水力計算 并聯(lián)管道：從同一點分叉而又在另一點匯合組成的管道。一般按長管計算。通過每段管道的流量可能不同，但每段管道的水頭差相等。節(jié)點流量滿足連續(xù)性條件。56 NoImageffffhhhh321233221

33、12lKlKlKQhf并聯(lián)的兩個節(jié)點之間的各管段水頭損失相同各支管水頭損失各支管流量與干管流量間應(yīng)滿足連續(xù)性方程：QQ1Q2Q3222312123222123QQQlllKKK或或則各支管流量111222333fffKQhLKQhLKQhL323233222222121211lKQhlKQhlKQhfff231123fKKKQhLLL1235H4例題例題 已知已知 H=10m,H=10m,025. 0各管長度直徑已知各管長度直徑已知, ,求各管流量求各管流量1235H4解解521fffhhhH432fffhhh54321QQQQQ 1 2 324444423333322222244421dQd

34、ldQdldQgdl542444532333522222dQldQldQl069. 1524442224ddllQQ661. 0523332223ddllQQ由（由（2 2）式）式由（由（3 3）式）式25173. 2QQQ由（由（1 1）式）式521fffhhhH25555522222221111144421dQdldQdldQgdl2225555222222111173. 24473. 2421Qddlddldgdl smQ/01356. 032smQ/03702. 031smQ/00896. 033smQ/01450. 03412343QQQQ003702ms./60 NoImage5.

35、5 沿程均勻泄流管道的水力計算沿程均勻泄流管道的水力計算 沿程連續(xù)不斷分泄出的流量稱為沿程泄出流量，若管段各單位長度上的沿程泄出流量相等，這種管道稱為沿程均勻泄流管道。 如圖所示管道AB長為L，水頭為H，管道末端流出的流量為qout=0，管道單位長度上沿程泄出流量為q。 qoutNoImage()moutQqlx q221foutdhqlx qdxK2201lfABoutHhqlxqdxK22 221()3outoutlqqq lq lK 2222(0.55)rABoutQlHqqllKK在離起點距離為在離起點距離為x的點斷面處流量為的點斷面處流量為在在dx管段內(nèi)沿程水頭損失管段內(nèi)沿程水頭損失

36、積分得總水頭為積分得總水頭為可近似的寫為可近似的寫為Qrqout0.55ql，Qr稱為折算流量。引入折算流量引入折算流量后后可把沿程均勻泄流的管道按照只有一種流量可把沿程均勻泄流的管道按照只有一種流量通過的管道進行計算。通過的管道進行計算。1、利用折算流量計算沿程水頭損失、利用折算流量計算沿程水頭損失當(dāng)管道出口流量當(dāng)管道出口流量 qout0 時，時， 沿程均勻泄流的水頭損失為沿程均勻泄流的水頭損失為 lqlKhHfABAB22131)( 上式表明，當(dāng)流量全部沿程均勻泄出時，其水頭上式表明，當(dāng)流量全部沿程均勻泄出時，其水頭損失只等于全部流量集中在末端泄出時的水頭損失的損失只等于全部流量集中在末端

37、泄出時的水頭損失的三分之一。三分之一。 (1)iQq ni 1nf nfiihhfnfHFh管段流量：2.沿程水頭損失逐段試算法沿程水頭損失逐段試算法1lxl水頭損失：3.沿程水頭損失的多口系數(shù)法沿程水頭損失的多口系數(shù)法2111() 11261mNxmNnFNx (1)ixQq nlmf xxdhSQ dx1100()1(1)1mxxmmmmmf xxxSq lxhSQ dxSq ndxnnlml 管段流量：4.沿程均勻泄流沿程均勻泄流管管的壓力分布的壓力分布微小流段上的水頭損失：Lnl枝狀管網(wǎng)Branching system 環(huán)狀管網(wǎng)Pipe networks 5.6 管網(wǎng)的水力計算管網(wǎng)的水

38、力計算一、概述一、概述為了滿足不同供水要求，在給水工程中往往將許多管路組合成為了滿足不同供水要求，在給水工程中往往將許多管路組合成為管網(wǎng)。管網(wǎng)按其布置形式可分為樹狀及環(huán)狀兩種。為管網(wǎng)。管網(wǎng)按其布置形式可分為樹狀及環(huán)狀兩種。樹狀管網(wǎng)樹狀管網(wǎng)環(huán)狀管網(wǎng)環(huán)狀管網(wǎng)u檢修方便，供水可靠性較高。檢修方便，供水可靠性較高。u減輕水擊的破壞。減輕水擊的破壞。u造價較高。造價較高。 環(huán)狀管網(wǎng)環(huán)狀管網(wǎng)(Networks of pipes)枝狀管網(wǎng)枝狀管網(wǎng)(Branching system)u造價較低造價較低u供水可靠性較差供水可靠性較差u末端管道由于逐級分流，流量和流速較低，水質(zhì)容易變壞。末端管道由于逐級分流，流量

39、和流速較低，水質(zhì)容易變壞。 221nifiiiQhlK10tEfiHzzhh 一、樹狀管網(wǎng)一、樹狀管網(wǎng)(Branching system)n各末梢管路末端保持一定的工作水頭各末梢管路末端保持一定的工作水頭hE和流量和流量qe。n選擇從水源點到最遠(yuǎn)、最高、供水流量最大的管線為設(shè)計管線。選擇從水源點到最遠(yuǎn)、最高、供水流量最大的管線為設(shè)計管線。e4Qdvl直徑直徑D=100-400mm ve=0.5 - 1.0m/sl直徑直徑D400mm ve=1.0 - 1.4m/s則水源供水所需水頭為:適宜流速取適宜流速取1.5m/s 環(huán)狀管網(wǎng)水力計算的基本原則環(huán)狀管網(wǎng)水力計算的基本原則1、在節(jié)點上應(yīng)滿足連續(xù)性方程，即： 0iQ（3）2、在管網(wǎng)的任一閉合環(huán)路中，以順時針方向的水流所引起的水頭損失（正）與逆時針方向的水流所引起的水頭損失的代數(shù)和應(yīng)等于零，即：0ih（4）3、在環(huán)路中，任一根簡單管道都根據(jù)長管計算，則：22ifiiQhlK（5）二、環(huán)狀管網(wǎng)環(huán)狀管網(wǎng)的計算步驟環(huán)狀管網(wǎng)的計算步驟1、根據(jù)各節(jié)點供水流量，假設(shè)各管段的水流方向，并對各管道的流量進行初步分配，并使各節(jié)點滿足節(jié)點流量 的要求。iQ0eq2、依據(jù)初步分配的流量，確定各管段的管