有壓管道中的恒定流課件

水力學(xué)第四章有壓管中的恒定流前進(jìn)有壓管道中的恒定流有壓管中的恒定流有壓管道無(wú)壓管道有壓流無(wú)壓流簡(jiǎn)單管道復(fù)雜管道長(zhǎng)管短管自由出流淹沒(méi)出流簡(jiǎn)單管道串聯(lián)管道并聯(lián)管道水頭損失以沿程水頭損失為主，局部水頭損失和流速水頭在總損失中所占比重很小，計(jì)算時(shí)可以忽略的管道局部損失及流速水頭在總損失中占有相當(dāng)?shù)谋戎?，?jì)算時(shí)不能忽略的管道前進(jìn)有壓管道中的恒定流主要內(nèi)容：簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算的基本公式簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算的基本類型簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算特例——虹吸管及水泵串聯(lián)管道的水力計(jì)算并聯(lián)管道的水力計(jì)算結(jié)束有壓管道中的恒定流簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算的基本公式自由出流1122HOO淹沒(méi)出流2211ZOO按短管計(jì)算時(shí)：其中按長(zhǎng)管計(jì)算時(shí)：或若令則返回有壓管道中的恒定流

即管路中任意斷面i處的測(cè)壓管水頭等于總水頭H0減去該斷面以前的沿程水頭損失與局部水頭損失，再減去該斷面的流速水頭。把各斷面的測(cè)壓管水頭連接起來(lái)，就得到整個(gè)管路的測(cè)壓管水頭線。（1）根據(jù)能量方程，管路中任意斷面處的測(cè)壓管水頭為：測(cè)壓管水頭線的定性分析有壓管道中的恒定流（2）測(cè)壓管水頭線和總水頭線的繪制步驟：a.根據(jù)各管的流量，計(jì)算相應(yīng)的流速，沿程水頭損失和局部水頭損失b.自管道進(jìn)口到出口，計(jì)算每一管段兩端的總水頭值，并繪出總水頭線。c.自總水頭線鉛直向下量取管道各個(gè)斷面的流速水頭值，即得測(cè)壓管水頭線。（3）繪制總水頭線和測(cè)壓管水頭線的原則有壓管道中的恒定流a.繪制總水頭線和測(cè)壓管水頭線時(shí)，沿管長(zhǎng)均勻分布；發(fā)生在局部的管段上，則在該斷面上有兩個(gè)總水頭，一個(gè)是局部損失前的，一個(gè)是局部損失后的。b.在繪制總水頭線時(shí)，應(yīng)注意進(jìn)口的邊界條件圖5-3管道的進(jìn)口邊界有壓管道中的恒定流3）在等直徑管段中，測(cè)壓管水頭線與總水頭線是平行的。4）在繪制總水頭線時(shí)，應(yīng)注意出口的邊界條件圖5-4管道出口的邊界返回!有壓管道中的恒定流OOHV0≈011前進(jìn)有壓管道中的恒定流V0≠0前進(jìn)有壓管道中的恒定流2211V0≠0V下≈0前進(jìn)有壓管道中的恒定流2211V0≠0V下≠0返回有壓管道中的恒定流1.輸水能力計(jì)算當(dāng)管道布置、斷面尺寸及作用水頭已知時(shí)，要求確定管道通過(guò)得流量。對(duì)于短管和長(zhǎng)管都可以用公式直接求解。

簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算的基本類型2.已知管道尺寸和輸水流量Q，求保證輸水流量的作用水頭H。實(shí)際是已知通過(guò)流量Q時(shí)，求管道的水頭損失，可以直接計(jì)算，但對(duì)于長(zhǎng)管需要先計(jì)算管內(nèi)流速，以判別是否要進(jìn)行修正。有壓管道中的恒定流對(duì)于短管

對(duì)于長(zhǎng)管按求得的流量模數(shù)，即可試算確定所需的管道直徑。上式中與管徑有關(guān)，所以需要試算。3.已知管線布置和輸水流量，求輸水管徑d。有壓管道中的恒定流這是工程中常見(jiàn)的實(shí)際問(wèn)題。通常是從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面綜合考慮，確定滿足技術(shù)要求的經(jīng)濟(jì)流速。有了經(jīng)濟(jì)流速就可以求出管徑，這樣求水頭H即轉(zhuǎn)化為第二類問(wèn)題。5.對(duì)于一個(gè)已知管道尺寸、水頭和流量的管道，要求確定管道各斷面壓強(qiáng)的大小。4.已知流量和管長(zhǎng)，求管徑d和水頭H；測(cè)壓管水頭線有壓管道中的恒定流例題一橫穿河道的鋼筋混凝土倒虹吸管，如圖所示。已知通過(guò)流量Q為3m3/s，倒虹吸管上下游渠中水位差z為3m，倒虹吸管長(zhǎng)l為50m，其中經(jīng)過(guò)兩個(gè)300的折角轉(zhuǎn)彎，其局部水頭損失系數(shù)ξb為0.20；進(jìn)口局部水頭損失系數(shù)ξe為0.5，出口局部水頭損失系數(shù)ξ0為1.0，上下游渠中流速v1及v2為1.5m/s，管壁粗糙系數(shù)n＝0.014。試確定倒虹吸管直徑d。

有壓管道中的恒定流因?yàn)檠爻套枇ο禂?shù)λ或謝才系數(shù)C都是d的復(fù)雜函數(shù)，因此需用試算法。解：倒虹吸管一般作短管計(jì)算。本題管道出口淹沒(méi)在水下；而且上下游渠道中流速相同，流速水頭消去。有壓管道中的恒定流先假設(shè)d＝0.8m，計(jì)算沿程阻力系數(shù)：有壓管道中的恒定流與假設(shè)不符故再假設(shè)d=0.95m，重新計(jì)算則采用管徑d為0.95米有壓管道中的恒定流簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算特例——虹吸管及水泵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。其頂部的真空值一般不大于7~8m水柱高。虹吸管安裝高度Zs越大，頂部真空值越大。虹吸管的優(yōu)點(diǎn)在于能跨越高地，減少挖方。虹吸管長(zhǎng)度一般不長(zhǎng)，故按短管計(jì)算。1122通過(guò)水泵轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的作用，在水泵進(jìn)口端形成真空，使水流在池面大氣壓作用下沿吸水管上升，流經(jīng)水泵時(shí)從水泵獲得新的能量，從而輸入壓力管，再流入水塔。安裝高度提水高度安裝高度ZZs吸水管壓水管水泵向單位重量液體所提供的機(jī)械能，稱為水泵的揚(yáng)程返回有壓管道中的恒定流簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算應(yīng)用舉例

虹吸管是一種壓力輸水管道，（如圖）頂部彎曲且其高程高于上游供水水面。若在虹吸管內(nèi)造成真空，使作用在上游水面的大氣壓強(qiáng)和虹吸管內(nèi)壓強(qiáng)之間產(chǎn)生壓差，水流即能超過(guò)虹吸管最高處流向低處。虹吸管頂部的真空理論上不能大于最大真空值，即10米高水柱。實(shí)際上當(dāng)虹吸管內(nèi)壓強(qiáng)接近該溫度下的汽化壓強(qiáng)時(shí)，液體將產(chǎn)生汽化，破壞水流的連續(xù)性。1.虹吸管的水力計(jì)算有壓管道中的恒定流

故一般不使虹吸管中的真空值大于7~8米。虹吸管的長(zhǎng)度一般不大，故應(yīng)按短管計(jì)算。圖5-5虹吸管的工作原理有壓管道中的恒定流求：（1）通過(guò)虹吸管的流量。（2）當(dāng)虹吸管內(nèi)最大允許真空值hv=7.0m時(shí)，虹吸管的最大安裝高度。圖5-6例題1圖示用直徑d=0.4m的鋼筋混凝土虹吸管從河道向灌溉渠道引水，河道水位為120m，灌溉渠道水位118m，虹吸管各段長(zhǎng)度為l1=10m，l2=5m，

l3=12m，虹吸管進(jìn)口安裝無(wú)底閥的濾網(wǎng)（ζ=2.5）,管道有兩個(gè)60o的折角彎管（ζ=0.55）。有壓管道中的恒定流解：（1）計(jì)算通過(guò)虹吸管的流量有壓管道中的恒定流（2）計(jì)算虹吸管的最大安裝高度列河道水面和虹吸管下游轉(zhuǎn)彎前過(guò)水?dāng)嗝娴哪芰糠匠趟杂袎汗艿乐械暮愣鳎?）吸水管的水力計(jì)算。吸水管的計(jì)算在于確定吸水管的管徑及水泵的最大允許安裝高程。（2）壓力水管的水力計(jì)算。壓力水管的計(jì)算在于決定必需的管徑及水泵的裝機(jī)容量2.水泵裝置的水力計(jì)算

有壓管道中的恒定流例題2流量Q，吸水管長(zhǎng)l1，壓水管長(zhǎng)l2，管徑d，提水高度z，各局部水頭損失系數(shù)，沿程水頭損失系數(shù)要求水泵最大真空度不超過(guò)6m，確定水泵允許安裝高度，計(jì)算水泵的揚(yáng)程。有壓管道中的恒定流zz2112233圖5-7

水泵揚(yáng)程=提水高度+全部水頭損失有壓管道中的恒定流串聯(lián)管道的水力計(jì)算各管段的聯(lián)接點(diǎn)水流符合連續(xù)性方程：水流滿足能量方程：（按短管計(jì)）或（按長(zhǎng)管計(jì)）按短管計(jì)Q2Q1Q3q1q2HQ2Q1Q3q1q2H