第六章-能量損失及管路計算yc課件

第六章能量損失及管路計算

任務(wù)：首先討論沿程阻力系數(shù)λ和局部阻力系數(shù)ζ的確定方法，然后著重討論總流伯諾里方程和能量損失方程在管路計算中的應(yīng)用。內(nèi)容：第一節(jié)沿程阻力系數(shù)第二節(jié)局部阻力系數(shù)第三節(jié)管路計算第四節(jié)有壓管路中的水擊1第六章能量損失及管路計算任務(wù)：首先討論沿程阻力系數(shù)λ和局第一節(jié)沿程阻力系數(shù)一、尼古拉茨實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模害恕玆e、Δ/d實(shí)驗(yàn)裝置：人工粗糙管－－把經(jīng)過篩選的大小均勻一致

的固體顆粒粘貼在管壁上，這樣的管路稱為

人工粗糙管。實(shí)驗(yàn)原理：能量方程

2第一節(jié)沿程阻力系數(shù)一、尼古拉茨實(shí)驗(yàn)2一、尼古拉茨實(shí)驗(yàn)層流區(qū)第一過渡區(qū)第二過渡區(qū)水力光滑區(qū)水力粗糙區(qū)紊流區(qū)3一、尼古拉茨實(shí)驗(yàn)層流區(qū)第一過渡區(qū)第二過渡區(qū)水力光滑區(qū)水力粗糙一、尼古拉茨實(shí)驗(yàn)Ⅰ區(qū)——層流區(qū)，Re＜2320。λ=64/Re

Ⅱ區(qū)——第一過渡區(qū)，2320≤Re＜4000。實(shí)驗(yàn)點(diǎn)無明

顯規(guī)律。。

布拉休斯公式(適用于Re=4000～105)

Ⅲ區(qū)——水力光滑區(qū)，尼古拉茨光滑管公式(適用于Re=105～3×106)4一、尼古拉茨實(shí)驗(yàn)Ⅰ區(qū)——層流區(qū)，Re＜2320。λ=64/R一、尼古拉茨實(shí)驗(yàn)

Ⅳ區(qū)——第二過渡區(qū)，

Ⅴ區(qū)——水力粗糙區(qū)

闊爾布魯克公式尼古拉茨粗糙管公式5一、尼古拉茨實(shí)驗(yàn)Ⅳ區(qū)——第二過渡區(qū)，Ⅴ區(qū)——水力粗糙區(qū)二、莫迪圖

實(shí)驗(yàn)裝置：工業(yè)管道。當(dāng)量粗糙度：在紊流粗糙區(qū)，與相同直徑人工粗糙管

具有相同λ，則把該人工粗糙管的相對

粗糙度定義為該工業(yè)管道的當(dāng)量粗糙度。6二、莫迪圖實(shí)驗(yàn)裝置：工業(yè)管道。6二、莫迪圖7二、莫迪圖7例6-1直徑d=0.2m的普通鍍鋅管長l=2000m，用來輸送v=35×10-6m2/s的重油。當(dāng)流量Q=0.035m3/s時，求沿程損失hf。若油的重度為γ=8374N/m3，壓力損失是多少?解：故流動位于水力光滑區(qū)。用布拉休斯公式λ=0.3164Re-0.25=0.3164×6366-0.25=0.0354查表得普通鍍鋅管的當(dāng)量粗糙度Δ=0.39mm。8例6-1直徑d=0.2m的普通鍍鋅管長l=2000m例6-2某梯形巷道長l=300m，過流斷面面積A=6.5m2，濕周長度χ=10.6m，當(dāng)量粗糙度Δ=8mm。當(dāng)粘度ν=1.57×10-5m2/s，ρ=1.17kg/m3的空氣以v=6m/s在其中流動時，求壓力損失Δp。(m)(Pa)解

水力直徑故流動位于水力粗糙區(qū)，用尼古拉茲粗糙管公式9例6-2某梯形巷道長l=300m，過流斷面面積A=6補(bǔ)充例題一圓管直徑d=78.5mm，阻力平方區(qū)的λ＝0.0215，求管壁材料的Δ值。解：10補(bǔ)充例題一圓管直徑d=78.5mm，阻力平方區(qū)的λ＝0.第二節(jié)局部阻力系數(shù)

一、局部阻力系數(shù)及局部損失實(shí)驗(yàn)證明，流經(jīng)局部裝置時，流體一般都處于高紊流狀態(tài)。這表現(xiàn)為ξ只與局部裝置的結(jié)構(gòu)有關(guān)而與雷諾數(shù)無關(guān)。0.090.150.20.250.30.340.450.470.50.90.80.70.60.50.40.20.10.01突縮管突擴(kuò)管ζ的數(shù)值或計算公式示意圖類型11第二節(jié)局部阻力系數(shù)一、局部阻力系數(shù)及局部損失0.090.第二節(jié)局部阻力系數(shù)三、局部裝置的當(dāng)量管長將局部裝置的損失折算成長度為le的直管的沿程損失，則長度le便是該局部裝置的當(dāng)量管長。四、能量損失的疊加當(dāng)一條管路中包含有若干個局部裝置時，管路的總水頭損失等于沿程損失與所有管件的局部損失之和。12第二節(jié)局部阻力系數(shù)三、局部裝置的當(dāng)量管長四、能量損失的疊加補(bǔ)充例題二水箱泄水管，由兩段管子組成，直徑d1=150mm，直徑d2=75mm，管長l1=l2=50m，粗糙度是Δ=0.6mm，水溫20℃，管路出口速度是v2=2m/s，求：1）管段1和2的沿程阻力系數(shù)，及沿程損失。2）管路入口、變徑處的局部阻力系數(shù)，及局部損失。3）管路入口、變徑處的當(dāng)量管長。4）求總損失、水箱水頭H。5）并繪制水頭線。H1213補(bǔ)充例題二水箱泄水管，由兩段管子組成，直徑d1=150m補(bǔ)充例題二水箱泄水管，由兩段管子組成，直徑d1=150mm，直徑d2=75mm，管長l1=l2=50m，粗糙度是Δ=0.6mm，水溫20℃，管路出口速度是v2=2m/s，求：1）管段1和2的沿程阻力系數(shù)，及沿程損失。解：查表t=20℃時，水的運(yùn)動粘度ν=1.513×10-5m2/s根據(jù)連續(xù)方程：查莫迪圖λ1≈0.04，λ2≈0.0414補(bǔ)充例題二水箱泄水管，由兩段管子組成，直徑d1=150m補(bǔ)充例題二求：2）管路入口、變徑處的局部阻力系數(shù)，及局部損失。H12解查表突縮局部構(gòu)件，管路入口，變徑處，15補(bǔ)充例題二求：2）管路入口、變徑處的局部阻力系數(shù)，及局部損失補(bǔ)充例題二水箱泄水管，由兩段管子組成，直徑d1=150mm，直徑d2=75mm，管長l1=l2=50m，粗糙度是Δ=0.6mm，水溫20℃，管路出口速度是v2=2m/s，求：3）管路入口、變徑處的當(dāng)量管長。λ1≈0.04，λ2≈0.04解：對應(yīng)于d1，v1，λ1對應(yīng)于d2，v2，λ216補(bǔ)充例題二水箱泄水管，由兩段管子組成，直徑d1=150m補(bǔ)充例題二4）求總損失、水箱水頭H。H12解：0022列0-0，2-2截面的能量方程17補(bǔ)充例題二4）求總損失、水箱水頭H。H12解：0022列0-補(bǔ)充例題二5）并繪制水頭線。H＝5.912理想流體總水頭線0.00640.175.440.2實(shí)際流體總水頭線0.08570.01270.2測壓管水頭線18補(bǔ)充例題二5）并繪制水頭線。H＝5.912理想流體總水頭線0補(bǔ)充例題三測定一閥門的系數(shù)，在閥門的上下游裝設(shè)了3個測壓管，其l1=1m，l2=2m，若直徑d=50mm，▽1＝150cm，▽2=125cm，▽3＝40cm，流速v=3m/s，求閥門的局部阻力系數(shù)。▽1▽2▽3l1l2解：列1、2和2、3截面的能量方程13219補(bǔ)充例題三測定一閥門的系數(shù)，在閥門的上下游裝設(shè)了3個測壓第三節(jié)管路計算

一、管路的分類

1.按管路的布置分類

簡單管路：管徑沿程不變而且沒有分支的管路；

復(fù)雜管路：不符合簡單管路條件的管路。如：串聯(lián)管路、并聯(lián)管路和分支管路。20第三節(jié)管路計算一、管路的分類20第三節(jié)管路計算①已知管路布置(l,d)和通過的流量Q，計算水頭損失hw或作用水頭H。②已知管路尺寸(l,d)和作用水頭H，計算管路的通流能力Q。③在作用水頭H和流量Q給定的情況下，設(shè)計管路(已知管長l，確定管徑d；或已知管徑，求管長)。二、管路計算的任務(wù)

2.按能量損失的比例分類

長管：局部損失在總損失中占的比例較小的管路，如＜5%，這時常忽略局部損失。

短管：沿程損失、局部損失大小相當(dāng)，均需計及的管路。21第三節(jié)管路計算①已知管路布置(l,d)和通過的流量Q，第三節(jié)管路計算三、簡單管段及其特性方程簡單管段是指管徑、管材不變的管段，且中間沒有分支，它可以含有若干局部構(gòu)件。22第三節(jié)管路計算三、簡單管段及其特性方程22第三節(jié)管路計算四、簡單管路：以某一簡單管段為管路。vOO1122H用于支付出口速度水頭和全部水頭損失（包括沿程損失及所有局部損失）的能量。

作用水頭設(shè)23第三節(jié)管路計算四、簡單管路：以某一簡單管段為管路。vOO1第三節(jié)管路計算一、簡單管路vOO1122H24第三節(jié)管路計算一、簡單管路vOO1122H24第三節(jié)管路計算例6-4對圖6-6所示的管路系統(tǒng)。若已知H=50m，管長l=2000m，水溫20℃(=10-6m2/s)。為保證供水量Q=0.2m2/s，應(yīng)選多大的鑄鐵管(=0.4mm)。結(jié)束并圓整。解：25第三節(jié)管路計算例6-4對圖6-6所示的管路系統(tǒng)。若已知第三節(jié)管路計算例6-4對圖6-6所示的管路系統(tǒng)。若已知H=50m，管長l=2000m，水溫20℃(=10-6m2/s)。為保證供水量Q=0.2m2/s，應(yīng)選多大的鑄鐵管(=0.4mm)。解：31513110.02210.00138200002.62312123120.02250.001338490002.83300d1(mm)λΔ/dRev(m/s)d(mm)1dd-結(jié)束并圓整。26第三節(jié)管路計算例6-4對圖6-6所示的管路系統(tǒng)。若已知第三節(jié)管路計算二、串聯(lián)管路

將直徑不同的簡單管段首尾相接便構(gòu)成串聯(lián)管路。所以，串聯(lián)管路的特點(diǎn)是：各條管路中的流量相等，等于總流量；各管的水頭損失之和等于管路的總損失，即27第三節(jié)管路計算二、串聯(lián)管路所以，串聯(lián)管路的特點(diǎn)是：各條例6-5礦井排水管路系統(tǒng)，排水管出口到吸水井液面的高差(稱為測地高度)為Hc=530m，吸水管直徑d1=0.25m，水力長度L1=40m，1=0.025。排水管直徑d2=0.2m，水力長度L2=580m，2=0.028。不計空氣造成的壓力差。當(dāng)流量Q=270m3/h時，求水泵所需的揚(yáng)程(即水泵給單位重量流體所提供的能量)H。解：(s2/m5)

(s2/m5)

28例6-5礦井排水管路系統(tǒng)，排水管出口到吸水井液面的高差第三節(jié)管路計算

三、并聯(lián)管路并聯(lián)管路是由若干條簡單管路(或串聯(lián)管路)首、尾分別連接在一起而構(gòu)成的。所以，并聯(lián)管路的特點(diǎn)是：各條管路中的流量之和，等于總流量；各管的水頭損失之相等，等于管路的總損失，即AB29第三節(jié)管路計算三、并聯(lián)管路所以，并聯(lián)管路的特點(diǎn)是：各條第三節(jié)管路計算三、并聯(lián)管路

30第三節(jié)管路計算三、并聯(lián)管路30補(bǔ)充例題四某并聯(lián)管路，已知l1＝1100m，d1＝350mm，l2＝800m，d2＝300mm，l3＝900m，d3＝400mm，沿程阻力系數(shù)均為0.02，局部阻力可忽略不計，若總流量Q＝600l/s，求并聯(lián)管路的能量損失及各管的流量。解：31補(bǔ)充例題四某并聯(lián)管路，已知l1＝1100m，d1＝350第三節(jié)管路計算四、分支管路各條支管在分流節(jié)點(diǎn)分開后不再匯合的管路就是分支管路。32第三節(jié)管路計算四、分支管路各條支管在分流節(jié)點(diǎn)分開后不再第三節(jié)管路計算例6-7水箱A中的水通過管路放出。管路2的出口通大氣。各有關(guān)參數(shù)為z0=15m，z1=5m，z2=0,d0=150mm，l0=50m；d1=d2=100mm，l1=50m，l2=70m。各管的沿程阻力系數(shù)均為=0.025。若總流量Q0=0.053m3/s，按長管計算，則(1)求各管中的流量和泄流量q。(2)若關(guān)閉泄流口(即q=0)，問水箱B中的水面升高到多少時，Q1=0，此時的流量又是多少?四、分支管路33第三節(jié)管路計算例6-7水箱A中的水通過管例6-7

解：列斷面0-0和1-1能量方程：不計管2出口動能，寫出斷面0—0和2—2的伯諾里方程，q=Q0－Q1－Q2=0.0008(m3/s)

(m3/s)(m3/s)(1)求各管中的流量和泄流量q。連續(xù)方程34例6-7解：列斷面0-0和1-1能量方程：不計管2出例6-7(2)若關(guān)閉泄流口(即q=0)，問水箱B中的水面升高到多少時Q1=0，此時的流量又是多少?解：當(dāng)q=Q1=0時，Q0=Q2=Qm3/s35例6-7(2)若關(guān)閉泄流口(即q=0)，問水箱B中的水面習(xí)題6-21兩水池圖示的管路相連。已知H=24m，l1=l4=150m，d1=d4=0.15m，l2=l3=100m，d2=d3=100mm。沿程阻力系數(shù)均為=0.03。不計其他局部阻力，則(1)閥門處的局部阻力系數(shù)是30時，管中的總流量是多少?(2)若閥門關(guān)閉，管中的流量又是多少?解：(1)36習(xí)題6-21兩水池圖示的管路相連。已知H=24m，l1習(xí)題6-21兩水池圖示的管路相連。已知H=24m，l1=l4=150m，d1=d4=0.15m，l2=l3=100m，d2=d3=100mm。沿程阻力系數(shù)均為=0.03。不計其他局部阻力，則(1)閥門處的局部阻力系數(shù)是30時，管中的總流量是多少?(2)若閥門關(guān)閉，管中的流量又是多少?解：(2)37習(xí)題6-21兩水池圖示的管路相連。已知H=24m，l1第四節(jié)有壓管路中的水擊

管路中因某種原因使液體壓力交替劇變這一現(xiàn)象稱為水力錘擊，簡稱水擊。一、水擊現(xiàn)象和水擊壓力的傳播(1)減速、升壓過程(0≤t＜l／c)(2)壓力恢復(fù)過程(l/c≤t＜2l/c）38第四節(jié)有壓管路中的水擊管路中因某種原因使液體壓力交替第四節(jié)有壓管路中的水擊根據(jù)t′與波相t0的大小，常將水擊分為直接水擊(t′≤t0)和間接水擊(t′＞t0)。(3)壓力降低過程(2l/c≤t＜3l/c)(4)壓力恢復(fù)過程(3l/c≤t＜4l/c)39第四節(jié)有壓管路中的水擊根據(jù)t′與波相t0的三、減弱水擊的措施①在靠近可能產(chǎn)生水擊的地方裝設(shè)蓄能器或安全閥，以縮小水擊波影響的范圍或釋放部分水擊能量。②盡量使閥門動作平緩。在條件允許的情況下，延長閥門動作的時間，避免發(fā)生直接水擊。③在管道上安裝調(diào)壓塔，使水擊壓力盡快衰減。40三、減弱水擊的措施①在靠近可能產(chǎn)生水擊的地方裝設(shè)蓄能器或第六章小結(jié)1.沿程阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù)層流區(qū)第一過渡區(qū)第二過渡區(qū)水力光滑區(qū)水力粗糙區(qū)紊流區(qū)41第六章小結(jié)1.沿程阻力系數(shù)和局部阻力系數(shù)層流區(qū)第一過渡第六章小結(jié)2.管路計算管路按其布置可分為簡單管路和復(fù)雜管路。復(fù)雜管路包括串聯(lián)、并聯(lián)和分支管路。計算時應(yīng)熟知各種管路的特點(diǎn)：簡單管路方程串聯(lián)管路Q=Q1=Q2=…=Qn；hw=hw1+hw2+…+hwn并聯(lián)管路Q=Q1+Q2+…+Qn；hw=hw1=hw2=…=hwn分支管路中，對任一個節(jié)點(diǎn)有Q進(jìn)=Q出。水頭損失應(yīng)分段計算。

42第六章小結(jié)2.管路計算42Hd第四節(jié)孔口及管嘴出流

一、孔口出流的分類小孔口出流大孔口出流定常出流非定常出流43Hd第四節(jié)孔口及管嘴出流一、孔口出流的分類定常出流4第四節(jié)孔口及管嘴出流

一、孔口出流的分類Hδd有限空間出流無限空間出流薄壁孔口出流管嘴出流自由出流淹沒出流44第四節(jié)孔口及管嘴出流一、孔口出流的分類Hδd有限空間二、定常薄壁小孔口自

由無限空間出流第四節(jié)孔口及管嘴出流

出流特點(diǎn)：自由出流、出口收縮。Ca=A1/A＝0.62~0.64A:孔口面積作用水頭流速系數(shù)Cv＝0.96~0.99理論流速實(shí)際流速45二、定常薄壁小孔口自

由無限空間出流第四節(jié)孔口及管嘴二、定常薄壁小孔口自

由無限空間出流第四節(jié)孔口及管嘴出流

出流特點(diǎn)：自由出流、出口收縮。Ca=A1/A＝0.62~0.64A:孔口面積實(shí)際流量流量系數(shù)Cq=0.60~0.62理論流量46二、定常薄壁小孔口自

由無限空間出流第四節(jié)孔口及管嘴第四節(jié)孔口及管嘴出流Cd3～4DvCvc三.圓柱形外伸管嘴出流出流特點(diǎn)：管內(nèi)收縮,自由滿管出流，出口無收縮。Ca=A1/A=1，但Ac/A<10011H47第四節(jié)孔口及管嘴出流Cd3～4DvCvc三.圓柱形外伸管第四節(jié)孔口及管嘴出流Cd3～4DvCvc三.圓柱形外伸管嘴出流出流特點(diǎn)：管內(nèi)收縮、自由滿管出流、出口無收縮。Ca=10011H由于收縮斷面在管嘴內(nèi)，壓強(qiáng)要比孔口出流時的零壓低，必然會提高吸出流量的能力。48第四節(jié)孔口及管嘴出流Cd3～4DvCvc三.圓柱形外伸管補(bǔ)充例題五兩水箱用一直徑d1＝40mm的薄壁孔口連通，下水箱底部又接一直徑d2＝30mm的圓柱形管嘴，長l＝100mm，若上游水深H1＝3m保持恒定，求流動恒定后的流量Q和下游水深H2。解：在定常流時孔口和管嘴的流量均為Q對孔口有：對管嘴有：49補(bǔ)充例題五兩水箱用一直徑d1＝40mm的薄壁孔口連通，下第六章能量損失及管路計算

任務(wù)：首先討論沿程阻力系數(shù)λ和局部阻力系數(shù)ζ的確定方法，然后著重討論總流伯諾里方程和能量損失方程在管路計算中的應(yīng)用。內(nèi)容：第一節(jié)沿程阻力系數(shù)第二節(jié)局部阻力系數(shù)第三節(jié)管路計算第四節(jié)有壓管路中的水擊50第六章能量損失及管路計算任務(wù)：首先討論沿程阻力系數(shù)λ和局第一節(jié)沿程阻力系數(shù)一、尼古拉茨實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模害恕玆e、Δ/d實(shí)驗(yàn)裝置：人工粗糙管－－把經(jīng)過篩選的大小均勻一致

的固體顆粒粘貼在管壁上，這樣的管路稱為

人工粗糙管。實(shí)驗(yàn)原理：能量方程

51第一節(jié)沿程阻力系數(shù)一、尼古拉茨實(shí)驗(yàn)2一、尼古拉茨實(shí)驗(yàn)層流區(qū)第一過渡區(qū)第二過渡區(qū)水力光滑區(qū)水力粗糙區(qū)紊流區(qū)52一、尼古拉茨實(shí)驗(yàn)層流區(qū)第一過渡區(qū)第二過渡區(qū)水力光滑區(qū)水力粗糙一、尼古拉茨實(shí)驗(yàn)Ⅰ區(qū)——層流區(qū)，Re＜2320。λ=64/Re

Ⅱ區(qū)——第一過渡區(qū)，2320≤Re＜4000。實(shí)驗(yàn)點(diǎn)無明

顯規(guī)律。。

布拉休斯公式(適用于Re=4000～105)

Ⅲ區(qū)——水力光滑區(qū)，尼古拉茨光滑管公式(適用于Re=105～3×106)53一、尼古拉茨實(shí)驗(yàn)Ⅰ區(qū)——層流區(qū)，Re＜2320。λ=64/R一、尼古拉茨實(shí)驗(yàn)

Ⅳ區(qū)——第二過渡區(qū)，

Ⅴ區(qū)——水力粗糙區(qū)

闊爾布魯克公式尼古拉茨粗糙管公式54一、尼古拉茨實(shí)驗(yàn)Ⅳ區(qū)——第二過渡區(qū)，Ⅴ區(qū)——水力粗糙區(qū)二、莫迪圖

實(shí)驗(yàn)裝置：工業(yè)管道。當(dāng)量粗糙度：在紊流粗糙區(qū)，與相同直徑人工粗糙管

具有相同λ，則把該人工粗糙管的相對

粗糙度定義為該工業(yè)管道的當(dāng)量粗糙度。55二、莫迪圖實(shí)驗(yàn)裝置：工業(yè)管道。6二、莫迪圖56二、莫迪圖7例6-1直徑d=0.2m的普通鍍鋅管長l=2000m，用來輸送v=35×10-6m2/s的重油。當(dāng)流量Q=0.035m3/s時，求沿程損失hf。若油的重度為γ=8374N/m3，壓力損失是多少?解：故流動位于水力光滑區(qū)。用布拉休斯公式λ=0.3164Re-0.25=0.3164×6366-0.25=0.0354查表得普通鍍鋅管的當(dāng)量粗糙度Δ=0.39mm。57例6-1直徑d=0.2m的普通鍍鋅管長l=2000m例6-2某梯形巷道長l=300m，過流斷面面積A=6.5m2，濕周長度χ=10.6m，當(dāng)量粗糙度Δ=8mm。當(dāng)粘度ν=1.57×10-5m2/s，ρ=1.17kg/m3的空氣以v=6m/s在其中流動時，求壓力損失Δp。(m)(Pa)解

水力直徑故流動位于水力粗糙區(qū)，用尼古拉茲粗糙管公式58例6-2某梯形巷道長l=300m，過流斷面面積A=6補(bǔ)充例題一圓管直徑d=78.5mm，阻力平方區(qū)的λ＝0.0215，求管壁材料的Δ值。解：59補(bǔ)充例題一圓管直徑d=78.5mm，阻力平方區(qū)的λ＝0.第二節(jié)局部阻力系數(shù)

一、局部阻力系數(shù)及局部損失實(shí)驗(yàn)證明，流經(jīng)局部裝置時，流體一般都處于高紊流狀態(tài)。這表現(xiàn)為ξ只與局部裝置的結(jié)構(gòu)有關(guān)而與雷諾數(shù)無關(guān)。0.090.150.20.250.30.340.450.470.50.90.80.70.60.50.40.20.10.01突縮管突擴(kuò)管ζ的數(shù)值或計算公式示意圖類型60第二節(jié)局部阻力系數(shù)一、局部阻力系數(shù)及局部損失0.090.第二節(jié)局部阻力系數(shù)三、局部裝置的當(dāng)量管長將局部裝置的損失折算成長度為le的直管的沿程損失，則長度le便是該局部裝置的當(dāng)量管長。四、能量損失的疊加當(dāng)一條管路中包含有若干個局部裝置時，管路的總水頭損失等于沿程損失與所有管件的局部損失之和。61第二節(jié)局部阻力系數(shù)三、局部裝置的當(dāng)量管長四、能量損失的疊加補(bǔ)充例題二水箱泄水管，由兩段管子組成，直徑d1=150mm，直徑d2=75mm，管長l1=l2=50m，粗糙度是Δ=0.6mm，水溫20℃，管路出口速度是v2=2m/s，求：1）管段1和2的沿程阻力系數(shù)，及沿程損失。2）管路入口、變徑處的局部阻力系數(shù)，及局部損失。3）管路入口、變徑處的當(dāng)量管長。4）求總損失、水箱水頭H。5）并繪制水頭線。H1262補(bǔ)充例題二水箱泄水管，由兩段管子組成，直徑d1=150m補(bǔ)充例題二水箱泄水管，由兩段管子組成，直徑d1=150mm，直徑d2=75mm，管長l1=l2=50m，粗糙度是Δ=0.6mm，水溫20℃，管路出口速度是v2=2m/s，求：1）管段1和2的沿程阻力系數(shù)，及沿程損失。解：查表t=20℃時，水的運(yùn)動粘度ν=1.513×10-5m2/s根據(jù)連續(xù)方程：查莫迪圖λ1≈0.04，λ2≈0.0463補(bǔ)充例題二水箱泄水管，由兩段管子組成，直徑d1=150m補(bǔ)充例題二求：2）管路入口、變徑處的局部阻力系數(shù)，及局部損失。H12解查表突縮局部構(gòu)件，管路入口，變徑處，64補(bǔ)充例題二求：2）管路入口、變徑處的局部阻力系數(shù)，及局部損失補(bǔ)充例題二水箱泄水管，由兩段管子組成，直徑d1=150mm，直徑d2=75mm，管長l1=l2=50m，粗糙度是Δ=0.6mm，水溫20℃，管路出口速度是v2=2m/s，求：3）管路入口、變徑處的當(dāng)量管長。λ1≈0.04，λ2≈0.04解：對應(yīng)于d1，v1，λ1對應(yīng)于d2，v2，λ265補(bǔ)充例題二水箱泄水管，由兩段管子組成，直徑d1=150m補(bǔ)充例題二4）求總損失、水箱水頭H。H12解：0022列0-0，2-2截面的能量方程66補(bǔ)充例題二4）求總損失、水箱水頭H。H12解：0022列0-補(bǔ)充例題二5）并繪制水頭線。H＝5.912理想流體總水頭線0.00640.175.440.2實(shí)際流體總水頭線0.08570.01270.2測壓管水頭線67補(bǔ)充例題二5）并繪制水頭線。H＝5.912理想流體總水頭線0補(bǔ)充例題三測定一閥門的系數(shù)，在閥門的上下游裝設(shè)了3個測壓管，其l1=1m，l2=2m，若直徑d=50mm，▽1＝150cm，▽2=125cm，▽3＝40cm，流速v=3m/s，求閥門的局部阻力系數(shù)。▽1▽2▽3l1l2解：列1、2和2、3截面的能量方程13268補(bǔ)充例題三測定一閥門的系數(shù)，在閥門的上下游裝設(shè)了3個測壓第三節(jié)管路計算

一、管路的分類

1.按管路的布置分類

簡單管路：管徑沿程不變而且沒有分支的管路；

復(fù)雜管路：不符合簡單管路條件的管路。如：串聯(lián)管路、并聯(lián)管路和分支管路。69第三節(jié)管路計算一、管路的分類20第三節(jié)管路計算①已知管路布置(l,d)和通過的流量Q，計算水頭損失hw或作用水頭H。②已知管路尺寸(l,d)和作用水頭H，計算管路的通流能力Q。③在作用水頭H和流量Q給定的情況下，設(shè)計管路(已知管長l，確定管徑d；或已知管徑，求管長)。二、管路計算的任務(wù)

2.按能量損失的比例分類

長管：局部損失在總損失中占的比例較小的管路，如＜5%，這時常忽略局部損失。

短管：沿程損失、局部損失大小相當(dāng)，均需計及的管路。70第三節(jié)管路計算①已知管路布置(l,d)和通過的流量Q，第三節(jié)管路計算三、簡單管段及其特性方程簡單管段是指管徑、管材不變的管段，且中間沒有分支，它可以含有若干局部構(gòu)件。71第三節(jié)管路計算三、簡單管段及其特性方程22第三節(jié)管路計算四、簡單管路：以某一簡單管段為管路。vOO1122H用于支付出口速度水頭和全部水頭損失（包括沿程損失及所有局部損失）的能量。

作用水頭設(shè)72第三節(jié)管路計算四、簡單管路：以某一簡單管段為管路。vOO1第三節(jié)管路計算一、簡單管路vOO1122H73第三節(jié)管路計算一、簡單管路vOO1122H24第三節(jié)管路計算例6-4對圖6-6所示的管路系統(tǒng)。若已知H=50m，管長l=2000m，水溫20℃(=10-6m2/s)。為保證供水量Q=0.2m2/s，應(yīng)選多大的鑄鐵管(=0.4mm)。結(jié)束并圓整。解：74第三節(jié)管路計算例6-4對圖6-6所示的管路系統(tǒng)。若已知第三節(jié)管路計算例6-4對圖6-6所示的管路系統(tǒng)。若已知H=50m，管長l=2000m，水溫20℃(=10-6m2/s)。為保證供水量Q=0.2m2/s，應(yīng)選多大的鑄鐵管(=0.4mm)。解：31513110.02210.00138200002.62312123120.02250.001338490002.83300d1(mm)λΔ/dRev(m/s)d(mm)1dd-結(jié)束并圓整。75第三節(jié)管路計算例6-4對圖6-6所示的管路系統(tǒng)。若已知第三節(jié)管路計算二、串聯(lián)管路

將直徑不同的簡單管段首尾相接便構(gòu)成串聯(lián)管路。所以，串聯(lián)管路的特點(diǎn)是：各條管路中的流量相等，等于總流量；各管的水頭損失之和等于管路的總損失，即76第三節(jié)管路計算二、串聯(lián)管路所以，串聯(lián)管路的特點(diǎn)是：各條例6-5礦井排水管路系統(tǒng)，排水管出口到吸水井液面的高差(稱為測地高度)為Hc=530m，吸水管直徑d1=0.25m，水力長度L1=40m，1=0.025。排水管直徑d2=0.2m，水力長度L2=580m，2=0.028。不計空氣造成的壓力差。當(dāng)流量Q=270m3/h時，求水泵所需的揚(yáng)程(即水泵給單位重量流體所提供的能量)H。解：(s2/m5)

(s2/m5)

77例6-5礦井排水管路系統(tǒng)，排水管出口到吸水井液面的高差第三節(jié)管路計算

三、并聯(lián)管路并聯(lián)管路是由若干條簡單管路(或串聯(lián)管路)首、尾分別連接在一起而構(gòu)成的。所以，并聯(lián)管路的特點(diǎn)是：各條管路中的流量之和，等于總流量；各管的水頭損失之相等，等于管路的總損失，即AB78第三節(jié)管路計算三、并聯(lián)管路所以，并聯(lián)管路的特點(diǎn)是：各條第三節(jié)管路計算三、并聯(lián)管路

79第三節(jié)管路計算三、并聯(lián)管路30補(bǔ)充例題四某并聯(lián)管路，已知l1＝1100m，d1＝350mm，l2＝800m，d2＝300mm，l3＝900m，d3＝400mm，沿程阻力系數(shù)均為0.02，局部阻力可忽略不計，若總流量Q＝600l/s，求并聯(lián)管路的能量損失及各管的流量。解：80補(bǔ)充例題四某并聯(lián)管路，已知l1＝1100m，d1＝350第三節(jié)管路計算四、分支管路各條支管在分流節(jié)點(diǎn)分開后不再匯合的管路就是分支管路。81第三節(jié)管路計算四、分支管路各條支管在分流節(jié)點(diǎn)分開后不再第三節(jié)管路計算例6-7水箱A中的水通過管路放出。管路2的出口通大氣。各有關(guān)參數(shù)為z0=15m，z1=5m，z2=0,d0=150mm，l0=50m；d1=d2=100mm，l1=50m，l2=70m。各管的沿程阻力系數(shù)均為=0.025。若總流量Q0=0.053m3/s，按長管計算，則(1)求各管中的流量和泄流量q。(2)若關(guān)閉泄流口(即q=0)，問水箱B中的水面升高到多少時，Q1=0，此時的流量又是多少?四、分支管路82第三節(jié)管路計算例6-7水箱A中的水通過管例6-7

解：列斷面0-0和1-1能量方程：不計管2出口動能，寫出斷面0—0和2—2的伯諾里方程，q=Q0－Q1－Q2=0.0008(m3/s)

(m3/s)(m3/s)(1)求各管中的流量和泄流量q。連續(xù)方程83例6-7解：列斷面0-0和1-1能量方程：不計管2出例6-7(2)若關(guān)閉泄流口(即q=0)，問水箱B中的水面升高到多少時Q1=0，此時的流量又是多少?解：當(dāng)q=Q1=0時，Q0=Q2=Qm3/s84例6-7(2)若關(guān)閉泄流口(即q=0)，問水箱B中的水面習(xí)題6-21兩水池圖示的管路相連。已知H=24m，l1=l4=150m，d1=d4=0.15m，l2=l3=100m，d2=d3=100mm。沿程阻力系數(shù)均為=0.03。不計其他局部阻力，則(1)閥門處的局部阻力系數(shù)是30時，管中的總流量是多少?(2)若閥門關(guān)閉，管中的流量又是多少?解：(1)85習(xí)題6-21兩水池圖示的管路相連。已知H=24m，l1習(xí)題6-21兩水池圖示的管路相連。已知H=24m，l1=l4=150m，d1=d4=0.15m，l2=l3=100m，d2=d3=100mm。沿程阻力系數(shù)均為=0.03。不計其他局部阻力，則(1)閥門處的局部阻力系數(shù)是30時，管中的總流量是多少?(2)若閥門關(guān)閉，管中的流量又是多少?解：(2)86習(xí)題6-21兩水池圖示的管路相連。已知H=24m，l1第四節(jié)有壓管路中的水擊

管路中因某種原因使液體壓力交替劇變這一現(xiàn)象稱為水力錘擊，簡稱水擊。一、水擊現(xiàn)象和水擊壓力的傳播(1)減速、升壓過程(0≤t＜l／c)(2)壓力恢復(fù)過程(l/c≤t＜2l/c）87第四節(jié)有壓管路中的水擊管路中因某種原因使液體壓力交替第四節(jié)有壓管路中的水擊根據(jù)t′與波相t0的大小，常將水擊分為直接水擊(t′≤t0)和間接水擊(t′＞t0)。(3)壓力降低過程(2l/c≤t＜