壓力管道水力計(jì)算匯總課件

1、壓力管道水力計(jì)算匯總壓力管道水力計(jì)算匯總有壓管道：管道被水充滿，管道周界各點(diǎn)受到液體壓強(qiáng)作用，其斷面各點(diǎn)壓強(qiáng)，一般不等于大氣壓強(qiáng)。 液 體管 壁有壓管道液體自由面 管 壁無壓管道壓力管道計(jì)算原理 工程中，常用各種有壓管道輸送液體，如水電站壓力引水鋼管；水庫有壓泄洪隧洞或泄水管；供給的水泵裝置系統(tǒng)及管網(wǎng)；輸送石油的管道。 有壓管道：管道被水充滿，管道周界各點(diǎn)受到液體壓強(qiáng)作用，其斷面 管道按布置分 簡單管道 復(fù)雜管道 串聯(lián)管道 并聯(lián)管道 分枝管道 短管 長管 兩種水頭損失大小比重局部水頭損失、流速水頭占總水頭損失比例較大（大于5%），計(jì)算時不能忽略沿程水頭損失水頭為主，局部損失和流速水頭在總水頭損

2、失中所占比重很小，計(jì)算時可忽略。 管道按布置分 簡單管道 復(fù)雜管道 串聯(lián)管道 并聯(lián)管道 1 長管和短管不按管道絕對長度決定。2 當(dāng)管道存在較大局部損失管件，例如局部開啟閘門、噴嘴、底閥等。既是管道很長，局部損失也不能略去，必須按短管計(jì)算。 3 長管：忽略局部水頭損失和流速水頭（沿程損失不能略去），計(jì)算工作大大簡化，其對結(jié)果又沒有多大影響。注意 1 長管和短管不按管道絕對長度決定。 壓力管道水力計(jì)算的主要內(nèi)容就是確定水頭損失，包括沿程水頭損失和局部水頭損失。 壓力管道水力計(jì)算的主要內(nèi)容就是確定水頭損失，包括沿程水5.1 管路特性曲線1管路系統(tǒng)的水力特性管路系統(tǒng)的性能曲線：管路系統(tǒng)流量和水頭損失關(guān)

3、系曲線（ qV hf）5.1 管路特性曲線1管路系統(tǒng)的水力特性管路系統(tǒng)的性能2泵的水力特性 泵性能曲線：水泵的出水流量qV分別與揚(yáng)程H、效率、軸功率N的關(guān)系曲線（ qV H， qV ， qV N曲線）。 其中：水泵的qV H關(guān)系曲線稱為水泵的水力性能曲線2泵的水力特性 泵性能曲線：水泵的出水流量q3泵與管路系統(tǒng)的水力耦合工況M點(diǎn)工況為設(shè)計(jì)工況;qVm為設(shè)計(jì)流量;Hm為設(shè)計(jì)水頭。工況點(diǎn)M變，則服務(wù)水頭Hz變；水泵水力性能曲線越平坦則供水越穩(wěn)定；在管網(wǎng)設(shè)計(jì)時，必須校驗(yàn)并使之滿足在最大流量下控制點(diǎn)的服務(wù)水頭滿足設(shè)計(jì)要求。 Hg = Hz +（ztz0） 3泵與管路系統(tǒng)的水力耦合工況M點(diǎn)工況為設(shè)計(jì)工況

4、;工況點(diǎn)M變5.2 長管的水力計(jì)算管道的種類:簡單管道串聯(lián)管道并聯(lián)管道一、簡單管道 管道直徑和管壁粗糙度均相同的一根管子或這樣的數(shù)根管子串聯(lián)在一起的管道系統(tǒng)。 計(jì)算基本公式連續(xù)方程沿程損失能量方程5.2 長管的水力計(jì)算管道的種類:簡單管道串聯(lián)管道并聯(lián)管5.2 長管的水力計(jì)算層流水力光滑水力粗糙混合摩擦列賓宗公式5.2 長管的水力計(jì)算層流水力光滑水力粗糙混合摩擦列賓宗三類計(jì)算問題（1）已知qV、l、d 、 ，求hf；（2）已知hf 、 l、 d 、 、 ，求qV；（3）已知hf 、 qV 、l、 ，求d。簡單管道的水力計(jì)算是其它復(fù)雜管道水力計(jì)算的基礎(chǔ)。三類計(jì)算問題（1）已知qV、l、d 、 ，求

5、hf；（第一類問題的計(jì)算步驟（1）已知qV、l、d 、 ，求hf；qV、l、d計(jì)算Re計(jì)算計(jì)算 hf第一類問題的計(jì)算步驟（1）已知qV、l、d 、 ，求第二類問題的計(jì)算步驟（2）已知hf 、 l、 d 、 、 ，求qV；假設(shè) 由hf計(jì)算 v 、Re計(jì)算New校核 New= NewNY由hf計(jì)算 v 、 qV第二類問題的計(jì)算步驟（2）已知hf 、 l、 d 、 、 第三類問題的計(jì)算步驟（3）已知hf 、 qV 、l、 ，求d。hf qV l 計(jì)算 與 d的函數(shù)曲線計(jì)算New校核 New= NewNY由hf計(jì)算 v 、 qV第三類問題的計(jì)算步驟（3）已知hf 、 qV 、l、 二、串聯(lián)管道 由不同

6、管道直徑和管壁粗糙度的數(shù)段根管子連接在一起的管道。ABH21串聯(lián)管道特征1.各管段的流量相等2.總損失等于各段管 道中損失之和二、串聯(lián)管道 由不同管道直徑和管壁粗糙度的數(shù)段根管子連接兩類計(jì)算問題ABH21（1）已知串聯(lián)管道的流量qV，求總水頭H ；（2）已知總水頭H，求串聯(lián)管道的流量qV 。兩類計(jì)算問題ABH21（1）已知串聯(lián)管道的流量qV，求總水頭v0Q1Q2Q3q1q2l1 d1l2 d2l3 d3hf1hf2hf 3H11按長管計(jì)算v0Q1Q2Q3q1q2l1 d1l2 d2l 上式是串聯(lián)管道的基本公式，聯(lián)立以上三式，可解算Q、d、H 等問題。 IR1UIR2IR3 上式是串聯(lián)管道的基本

7、公式，聯(lián)立以上三式，可v0Q1Q2Q3q1q2l1 d1l2 d2l3 d3hf1hf2hf 3H11 在長管的條件下，各段的測壓管水頭線與總水頭線重合，管道水頭線呈折線，因?yàn)楦鞴芏瘟魉俨煌?，水頭線坡度也各不相同。v0Q1Q2Q3q1q2l1 d1l2 d2lv01l1 d1 v1l2 d2 v2l3 d3 v3v3H12 v222g1 v122g3 v322g 按短管計(jì)算 v01l1 d1 v1l2 d2 v2l3 d3 v01l1 d1 v1l2 d2 v2l3 d3 v3v3H12 v222g1 v122g3 v322g對上游斷面和出口斷面列能量方程，則 v01l1 d1 v1l2 d2

8、 v2l3 d3 三、并聯(lián)管道 由幾條簡單管道或串聯(lián)管道，入口端與出口端分別連接在一起的管道系統(tǒng)。并聯(lián)管道特征1.總流量是各分管段流量之和。2.并聯(lián)管道的損失等于各分管道的損失。AQQ1 d1 hw1Q2 d2 hw2Q3 d3 hw3BQ特點(diǎn)：一般按長管進(jìn)行水力計(jì)算三、并聯(lián)管道 由幾條簡單管道或串聯(lián)管道，入口端與出口端兩類計(jì)算問題（1）已知A點(diǎn)和B點(diǎn)的靜水頭線高度（即z+p/g)，求總流量qV；AQQ1 d1 hw1Q2 d2 hw2Q3 d3 hw3BQ假設(shè) 由hf計(jì)算 v 、Re由Re、查莫迪圖得New校核 New= NewNY由hf計(jì)算 v 、 qV 求解方法相當(dāng)于簡單管道的第二類計(jì)算

9、問題。兩類計(jì)算問題（1）已知A點(diǎn)和B點(diǎn)的靜水頭線高度（即z+p/（2）已知總流量qV ，求各分管道中的流量及能量損失 。假設(shè)管1的 qV1 由qV1計(jì)算管1的hf1 由hf1求qV2和 qV3hf1= hf2 = hf3qV1 = qV1N結(jié)束計(jì)算按qV1 、qV2 和qV3的比例計(jì)算qV1 、qV2 和qV3計(jì)算hf1 、 hf2和hf3 YAQQ1 d1 hw1Q2 d2 hw2Q3 d3 hw3BQ（2）已知總流量qV ，求各分管道中的流量及能量損失 。假設(shè)QhfQHABhfAhf1=hf2=hf3=hfl1 d1 Q1l3 d3 Q3l2 d2 Q2HBHA設(shè)各管徑、流量為di、Qi

10、，i =1，3 ，考慮能量方程，則 QhfQHABhfAhf1=hf2=hf3=hfl1 d1 QhfQHABhfAhf1=hf2=hf3=hfl1 d1 Q1l3 d3 S3 Q3l2 d2 K2 Q2HBHA各支的流量與總流流量之間應(yīng)滿足連續(xù)方程，即 QhfQHABhfAhf1=hf2=hf3=hfl1 d1 各支水頭損失，按長管計(jì)算，則 各支的流量與總流流量之間應(yīng)滿足連續(xù)方程，即 設(shè)各管徑、流量分別為di、Qi ，i =1，3 。 考慮每一支的能量方程，則 各支水頭損失，按長管計(jì)算，則 各支的流量與總流流量之間應(yīng)滿足 hf 求出后，再求出各支管的流量 若總流的流量及各并聯(lián)支管的直徑、長度

11、、和粗糙度已知時，可求出總流量、支流量以及水頭損失； hf 求出后，再求出各支管的流量 若總流的流量四、分枝管路分支管道特征 流入?yún)R合點(diǎn)的流量等于自匯合點(diǎn)流出的流量。四、分枝管路分支管道特征 流入?yún)R合點(diǎn)的流量等于自匯合點(diǎn)計(jì)算問題新建管道，確定管徑、起點(diǎn)壓力 已知管網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式（地形、長度、用戶位置）、用量、用戶所需水頭，確定管徑和管網(wǎng)起點(diǎn)水壓。213Jz2z1z31 根據(jù)管網(wǎng)布置圖，將管網(wǎng)分段編號3 按照終點(diǎn)流量要求，確定各段流量4 以經(jīng)濟(jì)流速確定各段管徑5 取標(biāo)準(zhǔn)管徑后，計(jì)算流速和摩阻6 按長管計(jì)算各段水頭損失hw7 按串聯(lián)管道計(jì)算起點(diǎn)到控制點(diǎn)的總水頭損失。2 選定主干線，一般從起點(diǎn)到最遠(yuǎn)點(diǎn)計(jì)

12、算問題新建管道，確定管徑、起點(diǎn)壓力 已知管網(wǎng)結(jié)構(gòu)形壓力管道水力計(jì)算匯總壓力管道水力計(jì)算匯總歐洲天然氣管道 北海海底管網(wǎng)阿意輸氣管道歐洲天然氣管道北海海底管網(wǎng)阿意輸氣管道 美國天然氣管道 灣流管道系統(tǒng) 美國天然氣管道灣流管道系統(tǒng) 一個抽水系統(tǒng)通過水泵轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)輪的作用，在水泵進(jìn)水口形成真空，使水流在池面大氣壓強(qiáng)的作用下沿吸水管上升，流經(jīng)水泵時從水泵獲得新的能量，進(jìn)入壓力管，再流入水塔。 1 水泵吸水管的水力計(jì)算5.4 短管的水力計(jì)算吸水管和壓力水管 吸水管:短管 壓力水管:長管 一個抽水系統(tǒng)通過水泵轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)輪的作用，在水泵進(jìn)水口形成例1 如圖所示的離心泵，抽水流量qVh=306 m3/h，吸水管長度為

13、l=12 m,直徑d=0.3 m，沿程損失因數(shù)=0.016，局部損失因數(shù)：帶底閥吸水口1=5.5，彎頭2=0.3 。允許吸水真空度hv=6 m，試計(jì)算此水泵的允許安裝高度HS。 解：取基準(zhǔn)面，列斷面11、22的伯努利方程 其中 將=0.016， l=12 m， d=0.3 m， ，代入上式可得 例1 如圖所示的離心泵，抽水流量qVh=306 m3/h，5.5 孔口和管嘴泄流流體在水頭或壓差作用下流過器壁孔口或孔板都稱為孔口出流。薄壁孔口：厚壁孔口： 小孔口：大孔口：5.5 孔口和管嘴泄流流體在水頭或壓差作用下流過器壁孔口一、定水頭孔口泄流令收縮系數(shù) 一、定水頭孔口泄流令收縮系數(shù) 11 完善收縮

14、：不完善收縮：局部收縮：CDAaL3aBbL3bL3aL3b 完善收縮：不完善收縮：局部收縮：CDAaL3aBbL二、管嘴泄流管嘴出流流量公式二、管嘴泄流管嘴出流流量公式比較孔口和管嘴的流速系數(shù)和流量系數(shù) 管嘴=1 =0.82=0.82 孔口 =0.64 =0.97 =0.62二、管嘴泄流比較孔口和管嘴的流速系數(shù)和流量系數(shù) 管嘴 孔口二壓力管道水力計(jì)算匯總 柱狀管嘴內(nèi)的真空度列c-c,2-2斷面的伯努力方程突然擴(kuò)大： 柱狀管嘴內(nèi)的真空度列c-c,2-2斷面的伯努力方程突然壓力管道水力計(jì)算匯總壓力管道水力計(jì)算匯總各種管嘴的出流系數(shù)外伸管嘴薄壁孔口內(nèi)伸管嘴擴(kuò)張管嘴收縮管嘴流線性管嘴損失系數(shù)收縮系數(shù)Cc流速系數(shù)Cv流量系數(shù)Cq0.060.510.0940.040.63110.98110.970.820.710.960.450.980.610.820.710.950.450.98各種管嘴的