天津農(nóng)學(xué)院水利系水力學(xué)PPT04.ppt

1、水 力 學(xué),有壓管中的恒定流,4有壓管中的恒定流,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,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,分叉管道的水力計(jì)算,均勻?yàn)a流管道的水力計(jì)算,4.1簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算的基本公式,按短管計(jì)算時(shí)：,其中,按長(zhǎng)管計(jì)算時(shí)：,若令,則,自由出流,H,則,淹沒(méi)出流,若令,按短管計(jì)算時(shí)：,按長(zhǎng)管計(jì)算時(shí)：,z,自由出流和淹沒(méi)出流的比較,4.2簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算的

2、基本類型,當(dāng)已知管道尺寸和輸水能力時(shí)，計(jì)算水頭損失；即要求確定通過(guò)一定流量時(shí)所必須的水頭。 舉例,管線布置已定，當(dāng)要求輸送一定流量時(shí)，確定所需的斷面尺寸。(1)已知QLH，長(zhǎng)管： 短管： （2）已知QL，技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件確定,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)的流量。 舉例,對(duì)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。 圖示,例4-1 一簡(jiǎn)單管道，如圖所示。長(zhǎng)為800m，管徑為0.1m，水頭為20m，管道中間有二個(gè)彎頭，每個(gè)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(guò)管道的流量。,局部損失共包括進(jìn)口損失和彎頭損失。,例4-2 由水

3、塔沿長(zhǎng)度L為3500m，直徑d為300mm的新鑄鐵管向工廠輸水（見(jiàn)圖）。設(shè)安置水塔處的地面高程zb為130.0m，廠區(qū)地面高程zc為110.0m，工廠所需水頭Hc為25m。若須保證工廠供水量Q為85l/s，求水塔 高度（即地面至水塔水面的垂直距離）。,解：給水管道常按長(zhǎng)管計(jì)算。查得d300m的新鑄鐵管K1.144m3/s。,管道內(nèi)流速,故修正系數(shù)k1。,計(jì)算水頭損失,所需水塔高度為,24.3m,測(cè)壓管水頭線,總水頭線,總水頭線,測(cè)壓管水頭線,4.3簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算的特例 虹吸管的水力計(jì)算,主要內(nèi)容：,一、虹吸管的特點(diǎn),二、虹吸管的水力計(jì)算：,（1）流量的計(jì)算,（2）最大安裝超高的計(jì)算,一、虹吸

4、管的特點(diǎn)：,1、管道軸線的一部分高出上游無(wú)壓的供水水面,2、存在真空區(qū)段，最大真空高度不超過(guò)允許值hv是虹吸管正常過(guò)流的工作條件,二、虹吸管的水力計(jì)算,0,0,1,2,2,z1,z,虹吸管的流量：,最大超高：,zs,zc,c,c,為保證虹吸管正常工作須滿足 ，因此最大安裝超高和作用水頭，都受 的制約。,1在計(jì)算虹吸管的流量時(shí)，水頭損失應(yīng)該是整個(gè)管道的沿程與局部水頭損失之和。 2、在計(jì)算最大安裝超高和作用水頭時(shí)，水頭損失應(yīng)該是上游供水水面與控制面之間的沿程與局部水頭損失之和,1,例題：,如圖所示虹吸管，上下游水位差z為2m，管長(zhǎng)lAC為15m， lCB為20m，管徑d為200mm。入口損失系數(shù)e

5、1。各轉(zhuǎn)彎的損失系數(shù)b均為0.2，沿程阻力系數(shù)0.25，管頂最大允許真空高度hv=7m，試求通過(guò)流量及最大允許超高zs.,解：,例4-4 有一渠道用兩根直徑d為1.0m的混凝土虹吸管來(lái)跨過(guò)山丘（見(jiàn)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(zhǎng)度l1為8m，l2為12m，l3為15m，中間有600的折角彎頭兩個(gè)，每個(gè)彎頭的局部水頭損失系數(shù)b為0.365，若已知進(jìn)口水頭損失系數(shù)c為0.5；出口水頭損失系數(shù)0為1.0。試確定：,(1)每根虹吸管的 輸水能力； (2) 當(dāng)吸虹管中的最大允許真空值 hv為7m時(shí)，問(wèn)虹 吸管的最高安裝高程是多少？,則,故,解：,(1) 本題管

6、道出口淹沒(méi)在水面以下，為淹沒(méi)出流。當(dāng)不計(jì)行近流速影響時(shí)，可直接計(jì)算流量：,上下游水頭差為,先確定值，用滿寧公式,對(duì)混凝土管n0.014,管道系統(tǒng)的流量系數(shù)：,每根虹吸管的輸水能力：,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zs，對(duì)上游斷面0-0及斷面B-B列能量方程式中，lB為從虹吸管進(jìn)口至B-B斷面的長(zhǎng)度。,(2) 虹吸管中最大真空一般發(fā)生在管子最高位置。本題中最大真空發(fā)生在第二個(gè)彎頭前，即B-B斷面。,取,則,若要求管內(nèi)真空值不大于某一允許，即式中hv為允許真空值， hv7m。,故虹吸管最高點(diǎn)與上游水面高差應(yīng)滿足zs6.24m。,而,即,則,簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算特例水泵,

7、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。,0,0,1,1,2,2,3,3,4,4,吸水管的水力計(jì)算：,壓水管的水力計(jì)算：,4.4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)短計(jì)）,4.5并聯(lián)管道的水力計(jì)算,（一般按長(zhǎng)管計(jì)）,各支管的流量與總流量應(yīng)滿足連續(xù)性方程,各支管的水頭損失相等,水流滿足能量方程,或,4.6分叉管道的水力計(jì)算 水電站引水系統(tǒng)中，經(jīng)常碰到由一根總管從壓力前池引水，然后按水輪機(jī)臺(tái)數(shù)分成數(shù)根支管，每根支管供水給一臺(tái)水輪機(jī)，這種分叉后不再匯合的管道稱為分叉管道。,如圖所示管道AB長(zhǎng)為l，水頭為H，管道末端流出的通過(guò)流