第五章壓力管路水力計(jì)算

1、第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算主要內(nèi)容主要內(nèi)容長(zhǎng)管水力計(jì)算長(zhǎng)管水力計(jì)算短管水力計(jì)算短管水力計(jì)算孔口管嘴出流孔口管嘴出流第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算引引 言言壓力管路：壓力管路：在一定壓差下，液流充滿全管的流動(dòng)管路。在一定壓差下，液流充滿全管的流動(dòng)管路。壓力管路按照管路結(jié)構(gòu)可以分為：壓力管路按照管路結(jié)構(gòu)可以分為： 簡(jiǎn)單管路：簡(jiǎn)單管路：等徑無分支管路等徑無分支管路 復(fù)雜管路：復(fù)雜管路：串聯(lián)、并聯(lián)、分支及管網(wǎng)等串聯(lián)、并聯(lián)、分支及管網(wǎng)等壓力管路按照能量比例大小分為：壓力管路按照能量比例大小分為：長(zhǎng)管和短管長(zhǎng)管和

2、短管第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算長(zhǎng)管：長(zhǎng)管：長(zhǎng)輸管線輸送距離比較遠(yuǎn)，兩端壓差比較大，局部阻力和流速長(zhǎng)輸管線輸送距離比較遠(yuǎn)，兩端壓差比較大，局部阻力和流速水頭所占能量比例較小。水頭所占能量比例較小。和沿程水頭損失相比，流速水頭和局部水頭和沿程水頭損失相比，流速水頭和局部水頭損失可以忽略的管路稱為長(zhǎng)管。損失可以忽略的管路稱為長(zhǎng)管。有時(shí)近似取有時(shí)近似取 。能量方程變?yōu)椋o泵）：能量方程變?yōu)椋o泵）： 記記H0為作用水頭為作用水頭： 則有：則有： 。表示了能量供給與能量損耗之間的平衡。表示了能量供給與能量損耗之間的平衡。對(duì)于有泵情況：對(duì)于有泵情況：(5% 10%)jfhh1212

3、fppzzh12012ppHzz0fHh12021fppHHzzh第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算短管：短管：泵站、庫內(nèi)管線總距離比較短，分支較多，兩端壓差較小，并泵站、庫內(nèi)管線總距離比較短，分支較多，兩端壓差較小，并且有大量管子連接部件。且有大量管子連接部件。和沿程水頭損失相比，流速水頭和局部水頭和沿程水頭損失相比，流速水頭和局部水頭損失不可以忽略，稱之為短管。損失不可以忽略，稱之為短管。又可表示為：又可表示為： ii長(zhǎng)管、短管的劃分并不僅僅是由于管線的長(zhǎng)短，更重要在于從能量的長(zhǎng)管、短管的劃分并不僅僅是由于管線的長(zhǎng)短，更重要在于從能量的角度考察比動(dòng)能和局部水頭損失的比例。角

4、度考察比動(dòng)能和局部水頭損失的比例。2211221222wpvpvzzhgg22121201222wppvvHzzhgg第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算定義：水頭損失與流量的關(guān)系曲線稱為管路的特性曲線。定義：水頭損失與流量的關(guān)系曲線稱為管路的特性曲線。其中：其中：把把 代入上式得：代入上式得：可見：水頭損失與流量成平方指數(shù)關(guān)系?？梢姡核^損失與流量成平方指數(shù)關(guān)系。2222222222wjflllvl vlvvL vhhhgd gddgdgd g當(dāng)當(dāng)24QQvAd222222514822wL vLQLhQQdgdgdgd5.1 5.1 管路特性曲線管路特性曲線L ll當(dāng)?shù)谖逭碌谖?/p>

5、章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算管路特性曲線是管路能量平衡（能量供給管路特性曲線是管路能量平衡（能量供給=能量消耗）的直觀反映。能量消耗）的直觀反映。對(duì)于給定管路，其特性曲線一定。對(duì)于給定管路，其特性曲線一定。如：對(duì)于長(zhǎng)管無泵和有泵兩種情況，管路特性曲線如下圖：如：對(duì)于長(zhǎng)管無泵和有泵兩種情況，管路特性曲線如下圖：管路特性曲線對(duì)于確定泵的工況以及自由泄流工況有重要應(yīng)用價(jià)值。管路特性曲線對(duì)于確定泵的工況以及自由泄流工況有重要應(yīng)用價(jià)值。第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算1122v Av A1212fppzzh22fL vhDg5.2 5.2 長(zhǎng)管的水力計(jì)算長(zhǎng)管的水力計(jì)算一、簡(jiǎn)

6、單長(zhǎng)管一、簡(jiǎn)單長(zhǎng)管 定義：定義：由許多管徑相同的管子組成的長(zhǎng)輸管路，且沿程損失較由許多管徑相同的管子組成的長(zhǎng)輸管路，且沿程損失較大、局部損失較小，計(jì)算時(shí)可忽略局部損失和流速水頭。大、局部損失較小，計(jì)算時(shí)可忽略局部損失和流速水頭。 計(jì)算公式：計(jì)算公式：簡(jiǎn)單長(zhǎng)管計(jì)算一般涉及公式：簡(jiǎn)單長(zhǎng)管計(jì)算一般涉及公式：第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算為計(jì)算方便，將為計(jì)算方便，將 代入代入hf 的計(jì)算公式的計(jì)算公式 ，得到一種更常用的公式：得到一種更常用的公式： 。 層流流態(tài)：層流流態(tài)： 即：即： 4.15，m1 紊流流態(tài)紊流流態(tài)水力光滑區(qū)：水力光滑區(qū)： 即：即： 0.0246，m0.2525m

7、mfmQLhd24QQvAd22fL vhDg64Re2 1145 14.154.15fQ LQLhdd0.250.3164Re1.750.252 0.250.254.755 0.250.02460.0246fQLQLhdd第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算 紊流流態(tài)紊流流態(tài)混合摩擦區(qū)（大慶設(shè)計(jì)院推薦公式）：混合摩擦區(qū)（大慶設(shè)計(jì)院推薦公式）： 其中：其中： 即：即： 0.0802A，m0.123 紊流流態(tài)紊流流態(tài)水力粗糙區(qū)：水力粗糙區(qū)： 即：即： 0.0826，m0說明：說明：1.8770.1234.8770.0802fQLhAd0.127lg0.62710,2Ard22225

8、580.08262fL vLQ LhQdggdd第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算長(zhǎng)輸水管道沿程阻力的計(jì)算公式為：長(zhǎng)輸水管道沿程阻力的計(jì)算公式為： 對(duì)于不同的流態(tài)，對(duì)于不同的流態(tài)， 和和 m 的取值見下表：的取值見下表：流態(tài)m層 流4.151水力光滑0.02460.25混合摩擦0.0802A0.123水力粗糙 0.0826025mmfmQLhd第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算3 3、簡(jiǎn)單長(zhǎng)管的三類計(jì)算問題、簡(jiǎn)單長(zhǎng)管的三類計(jì)算問題第一類問題：第一類問題：已知：已知：Q ，z ，d，L，求：，求：hf ，p分析：分析：RevdQv確定流態(tài)確定流態(tài)確定確定、m或或h

9、fp掌握掌握第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算第二類問題：第二類問題：已知：已知： p ，z ，d，L，求：，求：Q分析：分析：RevdQv確定流態(tài)確定流態(tài)確定確定、m或或hfp？假設(shè)流態(tài)法、試算法或繪圖法假設(shè)流態(tài)法、試算法或繪圖法第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算假設(shè)流態(tài)法：假設(shè)流態(tài)法：先假設(shè)一流態(tài)，取先假設(shè)一流態(tài)，取， m值，計(jì)算：值，計(jì)算：驗(yàn)證假設(shè)：驗(yàn)證假設(shè)： 如由如由 Q 及及Re 得出的流態(tài)和假設(shè)流態(tài)一致，則得出的流態(tài)和假設(shè)流態(tài)一致，則 Q 為所求為所求Q； 如由如由 Q 及及Re 得出的流態(tài)和假設(shè)流態(tài)不一致，則重新假設(shè)流態(tài)，得出的流態(tài)和假設(shè)流態(tài)不一致

10、，則重新假設(shè)流態(tài)，重復(fù)計(jì)算。重復(fù)計(jì)算。52mfmmh dQL RevdQ v 校核流態(tài)校核流態(tài)第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算試算法：試算法：設(shè)定設(shè)定Q1，解得，解得hf1。判斷：若。判斷：若hf1 hf，則減小流量，取，則減小流量，取Q2 Q1，重新計(jì)，重新計(jì)算；若算；若hf1Q1，重新計(jì)算。循環(huán)往復(fù)，直至，重新計(jì)算。循環(huán)往復(fù)，直至hfnhf，停止計(jì)算。，停止計(jì)算。繪圖法：繪圖法： 按第一類問題的計(jì)算方法，選取足夠按第一類問題的計(jì)算方法，選取足夠多多Q，算出，算出 hf值，然后繪制圖形。使值，然后繪制圖形。使用時(shí)由用時(shí)由 hf 查找查找 Q 即可。即可。第五章第五章 壓力管

11、路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算第三類問題：第三類問題：已知：已知： Q，p，z，L，求：，求： 經(jīng)濟(jì)管徑經(jīng)濟(jì)管徑d經(jīng)濟(jì)管徑計(jì)算：其一，經(jīng)濟(jì)管徑計(jì)算：其一，d，材料費(fèi)，材料費(fèi)，施工費(fèi)，施工費(fèi)；其二，；其二，d，動(dòng)力費(fèi)用，動(dòng)力費(fèi)用，設(shè)備（泵）費(fèi)設(shè)備（泵）費(fèi)。如何解決這一矛盾，正是一個(gè)管徑優(yōu)選問題。如何解決這一矛盾，正是一個(gè)管徑優(yōu)選問題。分析：分析：RevdQv確定流態(tài)確定流態(tài)確定確定、m或或hfp？流態(tài)假設(shè)法或試算法流態(tài)假設(shè)法或試算法第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算二、長(zhǎng)管的串聯(lián)和并聯(lián)二、長(zhǎng)管的串聯(lián)和并聯(lián)1 1、串聯(lián)管路、串聯(lián)管路定義：由不同管徑的管道依次連接而成的管路。定義：由

12、不同管徑的管道依次連接而成的管路。 應(yīng)用實(shí)例：輸水干線、集油干線應(yīng)用實(shí)例：輸水干線、集油干線分支流量第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算水力特性：水力特性：a、各聯(lián)結(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）處流量出入平衡，即進(jìn)入節(jié)點(diǎn)的總流量等于流、各聯(lián)結(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）處流量出入平衡，即進(jìn)入節(jié)點(diǎn)的總流量等于流出節(jié)點(diǎn)的總流量出節(jié)點(diǎn)的總流量: （設(shè)流量流進(jìn)節(jié)點(diǎn)為正，流出為負(fù)）。（設(shè)流量流進(jìn)節(jié)點(diǎn)為正，流出為負(fù)）。它反映了質(zhì)量守恒的連續(xù)性原理。它反映了質(zhì)量守恒的連續(xù)性原理。b、全線水頭損失為各分段水頭損失之和，即：、全線水頭損失為各分段水頭損失之和，即：它反映了能量守恒原理。它反映了能量守恒原理。12ifffffnhhhh

13、h0iQ 第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算2 2、并聯(lián)管路、并聯(lián)管路定義：兩條以上的管路在同一處定義：兩條以上的管路在同一處 分離，后又在同一處匯合。分離，后又在同一處匯合。第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算水力特征：水力特征：a、進(jìn)入各并聯(lián)管的總流量等于流出各并聯(lián)管的總流量之和，即：、進(jìn)入各并聯(lián)管的總流量等于流出各并聯(lián)管的總流量之和，即：b、不同并聯(lián)管段、不同并聯(lián)管段AB，單位重量液體的能量損失相同，即：，單位重量液體的能量損失相同，即：12iffffhhhhCiQQ第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算3、串、并聯(lián)管路的水力計(jì)算、串、并聯(lián)管路的

14、水力計(jì)算 串聯(lián)管路串聯(lián)管路通常屬于長(zhǎng)管計(jì)算的第一類問題，例如：通常屬于長(zhǎng)管計(jì)算的第一類問題，例如：已知：已知：Q，求：，求：hf分析：根據(jù)串聯(lián)管路水力特性求解全管路的沿程水頭損失分析：根據(jù)串聯(lián)管路水力特性求解全管路的沿程水頭損失hf。 并聯(lián)管路并聯(lián)管路通常屬于長(zhǎng)管計(jì)算第二類問題，例如：通常屬于長(zhǎng)管計(jì)算第二類問題，例如：已知：已知：hf，求：各管路，求：各管路Q分析：根據(jù)并聯(lián)管路水力特性解決流量分析：根據(jù)并聯(lián)管路水力特性解決流量Q的分配問題。的分配問題。掌握掌握第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算4、串、并聯(lián)管路的水力意義、串、并聯(lián)管路的水力意義在長(zhǎng)輸管線上的應(yīng)用在長(zhǎng)輸管線上的應(yīng)用

15、在已建成的長(zhǎng)輸管線上，增設(shè)串聯(lián)變徑管或者并聯(lián)副管可以增加管路在已建成的長(zhǎng)輸管線上，增設(shè)串聯(lián)變徑管或者并聯(lián)副管可以增加管路輸送量、延長(zhǎng)管路輸送距離，或者爬過地形的翻越高點(diǎn)。輸送量、延長(zhǎng)管路輸送距離，或者爬過地形的翻越高點(diǎn)。通常，副管與主管的直徑相同，變徑管直徑大于主管。通常，副管與主管的直徑相同，變徑管直徑大于主管。下面以自由泄流情況為例，通過繪制管路總水頭線分別進(jìn)行說明。下面以自由泄流情況為例，通過繪制管路總水頭線分別進(jìn)行說明。第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算1. 給定管路流量給定管路流量Q，在已建成的長(zhǎng)輸管線，在已建成的長(zhǎng)輸管線AB段增設(shè)并聯(lián)副管可以延長(zhǎng)管段增設(shè)并聯(lián)副管可以

16、延長(zhǎng)管路的輸送距離。路的輸送距離。 并聯(lián)副管后，主管并聯(lián)副管后，主管AB段段Q （） ，v （） ，hf （） ， 即：即：hfO-B hf。則：作用水頭則：作用水頭H仍有部分能量剩余，可供給管中水流繼續(xù)前進(jìn)一段距離仍有部分能量剩余，可供給管中水流繼續(xù)前進(jìn)一段距離至至C點(diǎn)。點(diǎn)。未設(shè)副管前未設(shè)副管前ABhfhfO-BChfO-A增設(shè)副管后增設(shè)副管后HO第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算2. 在已建成的長(zhǎng)輸管線在已建成的長(zhǎng)輸管線AB段增設(shè)并聯(lián)副管可以增加管路輸送量。段增設(shè)并聯(lián)副管可以增加管路輸送量。 并聯(lián)副管且增加流量后，主管并聯(lián)副管且增加流量后，主管OA段段Q（），），hfO-A

17、（）；主管）；主管AB段經(jīng)段經(jīng)過副管分流，可能過副管分流，可能Q（），）， hfA-B（） 。最終仍可能滿足。最終仍可能滿足hfO-B =hf。確。確保管路正常運(yùn)行。保管路正常運(yùn)行。未增流量前未增流量前ABhfhfO-A增加流量后增加流量后hfO-BHO第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算3. 給定管路流量給定管路流量Q，在已建成的長(zhǎng)輸管線，在已建成的長(zhǎng)輸管線AB段改設(shè)串聯(lián)變徑管可以延長(zhǎng)段改設(shè)串聯(lián)變徑管可以延長(zhǎng)管路的輸送距離。管路的輸送距離。 串聯(lián)變徑管后，主管串聯(lián)變徑管后，主管AB段段d（），），v （） ，hf （） ， 即：即：hfO-B hf。則：作用水頭則：作用水頭H仍

18、有部分能量剩余，可供給管中水流繼續(xù)前進(jìn)一段距仍有部分能量剩余，可供給管中水流繼續(xù)前進(jìn)一段距離至離至C點(diǎn)。點(diǎn)。hfhfO-BCHOAB未設(shè)變徑管前未設(shè)變徑管前hfO-A設(shè)變徑管后設(shè)變徑管后第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算4. 在已建成的長(zhǎng)輸管線在已建成的長(zhǎng)輸管線AB段改設(shè)串聯(lián)變徑管可以增加管路輸送量。段改設(shè)串聯(lián)變徑管可以增加管路輸送量。 串聯(lián)變徑管且增加流量后，主管串聯(lián)變徑管且增加流量后，主管OA段段Q（），），hfO-A（）；主管）；主管AB段段經(jīng)過變徑管，經(jīng)過變徑管， d（），），v （），），hfA-B（） 。最終仍可能滿足。最終仍可能滿足hfO-B=hf。確保管路正常運(yùn)

19、行。確保管路正常運(yùn)行。hfHOAB未增流量前未增流量前hfO-BhfO-A增加流量后增加流量后第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算5、串、并聯(lián)管路的管路特性曲線、串、并聯(lián)管路的管路特性曲線已知單管路已知單管路1 1、2 2的管路特性曲線，根據(jù)串、并聯(lián)管路的水力特性有：的管路特性曲線，根據(jù)串、并聯(lián)管路的水力特性有：1212hf1=hf2=hf1=2第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算不計(jì)水頭損失情況下，哪種管路的流量大？不計(jì)水頭損失情況下，哪種管路的流量大？只計(jì)沿程水頭損失的情況下，哪種管路的流量大？只計(jì)沿程水頭損失的情況下，哪種管路的流量大？H123（a）H123（

20、b）答案：答案：QaQb答案：答案：Qa=Qb分析兩種串聯(lián)管路分析兩種串聯(lián)管路：第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算 水力特性：水力特性：各節(jié)點(diǎn)處流量平衡：各節(jié)點(diǎn)處流量平衡：2. 沿一條干線上總水頭損失為各點(diǎn)水頭損失之和：沿一條干線上總水頭損失為各點(diǎn)水頭損失之和：三、分支管路三、分支管路12ifffffnhhhhh0iQ ABCDE 定義：定義：各支管只在流體入口或各支管只在流體入口或出口處連接在一起，而另一端分出口處連接在一起，而另一端分開不相連接的管路。開不相連接的管路。第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算5.3 5.3 短管的水力計(jì)算短管的水力計(jì)算掌握掌握許多

21、室內(nèi)管線，集油站及壓水站內(nèi)管線管件較多，屬于短管。許多室內(nèi)管線，集油站及壓水站內(nèi)管線管件較多，屬于短管。在短管的水力計(jì)算中，必須考慮局部水頭損失以及流速水頭。在短管的水力計(jì)算中，必須考慮局部水頭損失以及流速水頭。一、綜合阻力系數(shù)一、綜合阻力系數(shù)根據(jù)伯努利方程，有：根據(jù)伯努利方程，有：其中管路水頭損失：其中管路水頭損失：可記為：可記為： 。c 稱為綜合阻力系數(shù)。稱為綜合阻力系數(shù)。wfjhhh1222121222wvvppzzhgg22wcvhg2第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算已知：如圖所示短管，大直徑管段：直徑已知：如圖所示短管，大直徑管段：直徑d1，長(zhǎng)，長(zhǎng)l1，小直徑管段：

22、直，小直徑管段：直徑徑d2，長(zhǎng)，長(zhǎng)l2，孔板直徑，孔板直徑d，各局部管件阻力系數(shù)如下：，各局部管件阻力系數(shù)如下：大閘頭：大閘頭：1孔板：孔板： 2大小頭：大小頭： 3 彎頭：彎頭：4、5、6 小閘門：小閘門： 7 求：全管路的總水頭損失求：全管路的總水頭損失第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算解：解：22112212122221213456722222wfjlvlvhhhdgdgvvvggg孔孔以出口速度作為標(biāo)準(zhǔn)，把其它速度化成出口速度表示的形式。以出口速度作為標(biāo)準(zhǔn)，把其它速度化成出口速度表示的形式。22222122211,AddvvvvvAdd孔孔442122221123456

23、71122222wclddlvhddddgvg孔孔（c 即為綜合阻力系數(shù)即為綜合阻力系數(shù)）第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算二、短管實(shí)用計(jì)算通式二、短管實(shí)用計(jì)算通式由由1、2斷面的伯努利方程，有：斷面的伯努利方程，有：記作用水頭：記作用水頭：則有：則有：得：得： 為流量系數(shù)。為流量系數(shù)。1222221212222cvvvppzzggg12120122vppHzzg2222021122ccvQHQggA001221cQAgHAgH11c第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算5.4 5.4 孔口和管嘴泄流孔口和管嘴泄流中心內(nèi)容：中心內(nèi)容： 孔口、管嘴流量計(jì)算公式孔口、管

24、嘴流量計(jì)算公式分析依據(jù)：分析依據(jù)： 連續(xù)性方程連續(xù)性方程 伯努利方程伯努利方程基本概念基本概念 自流管路：完全靠自然位差獲得能量來源輸送或排泄液體的管路。自流管路：完全靠自然位差獲得能量來源輸送或排泄液體的管路。 孔口：儲(chǔ)液罐壁或底部打開的小孔?？卓冢簝?chǔ)液罐壁或底部打開的小孔。 管嘴：在孔口處接出短管。管嘴：在孔口處接出短管。掌握掌握第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算HdHccd相同孔口直徑相同孔口直徑d、相同作用水頭、相同作用水頭H條件下，孔口、管嘴哪種條件下，孔口、管嘴哪種方式泄流量大？方式泄流量大？11孔口孔口 管嘴管嘴cc0000第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路

25、的水力計(jì)算界定條件：界定條件： 定水頭定水頭固定作用水頭固定作用水頭H，穩(wěn)定流（定常流），穩(wěn)定流（定常流） 薄壁薄壁孔口為銳緣，液體與孔口周圍只有線接觸孔口為銳緣，液體與孔口周圍只有線接觸 圓形小孔口圓形小孔口孔口直徑孔口直徑 （自由）或（自由）或 （淹沒）（淹沒） 分類：分類： 自由出流自由出流流體流經(jīng)孔口直接泄入大氣流體流經(jīng)孔口直接泄入大氣 淹沒出流淹沒出流流體流經(jīng)孔口進(jìn)入另一充滿流體的空間流體流經(jīng)孔口進(jìn)入另一充滿流體的空間110dH一、孔口泄流一、孔口泄流110dH第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算泄流特點(diǎn)：泄流特點(diǎn)： 孔口出流速度認(rèn)為均勻分布孔口出流速度認(rèn)為均勻分布 由

26、于流線具有不能折轉(zhuǎn)的特性，形由于流線具有不能折轉(zhuǎn)的特性，形成收縮斷面成收縮斷面cc，收縮斷面距出口，收縮斷面距出口約為約為d/2。記：。記： 為為斷面收縮系數(shù)。斷面收縮系數(shù)。 引入收縮斷面的意義：收縮斷面滿引入收縮斷面的意義：收縮斷面滿足緩變流斷面特性，可以應(yīng)用伯努足緩變流斷面特性，可以應(yīng)用伯努利方程。利方程。2()ccAdAd1、孔口自由出流、孔口自由出流Hdcc00dcp0第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算流量計(jì)算公式：流量計(jì)算公式： 取取00 、 cc 斷面列伯努利方程，以表壓計(jì)算，則有：斷面列伯努利方程，以表壓計(jì)算，則有：作用水頭：作用水頭： 為流速系數(shù)為流速系數(shù)222

27、00222ccpvvvHggg孔2200122cpvvHgg孔001221cvgHgH孔20002pvHHg第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算因此，孔口泄流計(jì)算公式如下：因此，孔口泄流計(jì)算公式如下：其中：其中： 為流量系數(shù)為流量系數(shù)ii 通常對(duì)于液池，有：通常對(duì)于液池，有：ii 若左端液池敞口于大氣中，則：若左端液池敞口于大氣中，則： 若液池封閉，則：若液池封閉，則：000222cccQA vAgHAgHAgH 00pHH0HH00v 第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算ii 為理論流速，孔口泄流的實(shí)際流量為：為理論流速，孔口泄流的實(shí)際流量為： 。其中，流量系數(shù)：

28、。其中，流量系數(shù)：ii實(shí)驗(yàn)證明：實(shí)驗(yàn)證明：ii對(duì)于理想流體：對(duì)于理想流體：02vgH理QAvQ理理QQ理10.06,0.97,1 0.060.62 0.64,0.60 0.62孔0,1,1,1孔第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算2、孔口淹沒出流、孔口淹沒出流H1d11p1H222p2第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算流量計(jì)算公式：流量計(jì)算公式： 取取11 、22 斷面列伯努利方程，以表壓計(jì)算，則有：斷面列伯努利方程，以表壓計(jì)算，則有：i i 通常對(duì)于液池，有：通常對(duì)于液池，有：ii 若左端液池敞口于大氣中，則：若左端液池敞口于大氣中，則： 若液池封閉，則：若液池

29、封閉，則：i i 流動(dòng)阻力包括孔口斷面收縮以及收縮后再擴(kuò)大兩部分局部阻力：流動(dòng)阻力包括孔口斷面收縮以及收縮后再擴(kuò)大兩部分局部阻力：2211221222wpvpvHHhgg2222ccwvvhgg孔012HHHH120vv12012ppHHH第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算因此，對(duì)于敞口淹沒孔口出流，有：因此，對(duì)于敞口淹沒孔口出流，有：實(shí)驗(yàn)證明：各系數(shù)取值與自由出流相同。實(shí)驗(yàn)證明：各系數(shù)取值與自由出流相同。001221cvgHgH孔20(1)2cvHg孔0022c ccQAvAgHAgH1,1孔第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)圓柱型管嘴：自孔口接出一短管，

30、直徑與孔口直徑標(biāo)準(zhǔn)圓柱型管嘴：自孔口接出一短管，直徑與孔口直徑d相等，長(zhǎng)相等，長(zhǎng)度度 l（34）d。二、管嘴泄流二、管嘴泄流ccl=(34) ddHccd1100lp0第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算泄流特點(diǎn)：泄流特點(diǎn)： 流體在管嘴內(nèi)部先收縮，再擴(kuò)張充滿全管，最后封住管口均勻泄流體在管嘴內(nèi)部先收縮，再擴(kuò)張充滿全管，最后封住管口均勻泄出。與孔口出流的流態(tài)不同。出。與孔口出流的流態(tài)不同。 管嘴出流過程中，應(yīng)考慮流體收縮后再擴(kuò)大的局部水頭損失以及管嘴出流過程中，應(yīng)考慮流體收縮后再擴(kuò)大的局部水頭損失以及l(fā)長(zhǎng)度管嘴的沿程水頭損失。長(zhǎng)度管嘴的沿程水頭損失。管嘴的分類：管嘴的分類： 圓柱型

31、管嘴（內(nèi)伸、外伸）圓柱型管嘴（內(nèi)伸、外伸） 圓錐型管嘴（收縮、擴(kuò)張）圓錐型管嘴（收縮、擴(kuò)張） 流線型管嘴流線型管嘴第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算1 1、管嘴自由出流、管嘴自由出流流量計(jì)算公式：流量計(jì)算公式： 取取00 、11 斷面列伯努利方程，以表壓計(jì)算，則有：斷面列伯努利方程，以表壓計(jì)算，則有：i i 流動(dòng)阻力包括孔口斷面收縮、收縮后再擴(kuò)大兩部分局部水頭損失流動(dòng)阻力包括孔口斷面收縮、收縮后再擴(kuò)大兩部分局部水頭損失以及沿程水頭損失。記為：以及沿程水頭損失。記為： 則：則：212wvhg2200122wpvvHhgg220010(1)22pvvHHgg第五章第五章 壓力管路的

32、水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算1001221vgHgH1 10022QAvAgHAgH1,1,1 0.53,0.82,0.82實(shí)驗(yàn)證明：實(shí)驗(yàn)證明：以上公式適用于所有類型管嘴，流速及流量系數(shù)查表以上公式適用于所有類型管嘴，流速及流量系數(shù)查表5-4。第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算2 2、管嘴淹沒出流、管嘴淹沒出流流量計(jì)算公式：流量計(jì)算公式：212012(1)2ppvHHHg001221vgHgH0022QAvAgHAgH1,1,1 損失增加一項(xiàng)：管嘴到液池?cái)嗝嫱蝗粩U(kuò)大的局部水頭損失損失增加一項(xiàng)：管嘴到液池?cái)嗝嫱蝗粩U(kuò)大的局部水頭損失各系數(shù)取值與自由泄流相同。各系數(shù)取值與自由泄流相同。第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力管路的水力計(jì)算三、孔口、管嘴的流量比較三、孔口、管嘴的流量比較對(duì)于孔口、管嘴出流，相同作用水頭對(duì)于孔口、管嘴出流，相同作用水頭H0、相同孔口直徑、相同孔口直徑d條件下，流條件下，流量計(jì)算公式為：量計(jì)算公式為： 對(duì)于孔口：對(duì)于孔口： 對(duì)于管嘴：對(duì)于管嘴：因此：因此：02QAgH0.60 0.620.821.32QQ孔口管嘴第五章第五章 壓力管路的水力計(jì)算壓力