天津農(nóng)學院水利系水力學PPT04.ppt

1、水 力 學,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，計算時可以忽略的管道,局部損失及流速水頭在總損失中占有相當?shù)谋戎?，計算時不能忽略的管道,主要內(nèi)容：,簡單管道水力計算的基本公式,簡單管道水力計算的基本類型,簡單管道水力計算特例虹吸管及水泵,串聯(lián)管道的水力計算,并聯(lián)管道的水力計算,分叉管道的水力計算,均勻瀉流管道的水力計算,4.1簡單管道水力計算的基本公式,按短管計算時：,其中,按長管計算時：,若令,則,自由出流,H,則,淹沒出流,若令,按短管計算時：,按長管計算時：,z,自由出流和淹沒出流的比較,4.2簡單管道水力計算的

2、基本類型,當已知管道尺寸和輸水能力時，計算水頭損失；即要求確定通過一定流量時所必須的水頭。 舉例,管線布置已定，當要求輸送一定流量時，確定所需的斷面尺寸。(1)已知QLH，長管： 短管： （2）已知QL，技術經(jīng)濟條件確定,當管道布置、斷面尺寸及作用水頭已知時，要求確定管道通過的流量。 舉例,對一個已知管道尺寸、水頭和流量的管道，要求確定管道各斷面壓強的大小。 圖示,例4-1 一簡單管道，如圖所示。長為800m，管徑為0.1m，水頭為20m，管道中間有二個彎頭，每個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，試求通過管道的流量。,局部損失共包括進口損失和彎頭損失。,例4-2 由水

3、塔沿長度L為3500m，直徑d為300mm的新鑄鐵管向工廠輸水（見圖）。設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：給水管道常按長管計算。查得d300m的新鑄鐵管K1.144m3/s。,管道內(nèi)流速,故修正系數(shù)k1。,計算水頭損失,所需水塔高度為,24.3m,測壓管水頭線,總水頭線,總水頭線,測壓管水頭線,4.3簡單管道水力計算的特例 虹吸管的水力計算,主要內(nèi)容：,一、虹吸管的特點,二、虹吸管的水力計算：,（1）流量的計算,（2）最大安裝超高的計算,一、虹吸

4、管的特點：,1、管道軸線的一部分高出上游無壓的供水水面,2、存在真空區(qū)段，最大真空高度不超過允許值hv是虹吸管正常過流的工作條件,二、虹吸管的水力計算,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在計算虹吸管的流量時，水頭損失應該是整個管道的沿程與局部水頭損失之和。 2、在計算最大安裝超高和作用水頭時，水頭損失應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的混凝土虹吸管來跨過山丘（見圖），渠道上游水面高程1為100.0m，下游水面高程2為99.0m，虹吸管長度l1為8m，l2為12m，l3為15m，中間有600的折角彎頭兩個，每個彎頭的局部水頭損失系數(shù)b為0.365，若已知進口水頭損失系數(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) 當吸虹管中的最大允許真空值 hv為7m時，問虹 吸管的最高安裝高程是多少？,則,故,解：,(1) 本題管

6、道出口淹沒在水面以下，為淹沒出流。當不計行近流速影響時，可直接計算流量：,上下游水頭差為,先確定值，用滿寧公式,對混凝土管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面，令B-B斷面中心至上游渠道水面高差為zs，對上游斷面0-0及斷面B-B列能量方程式中，lB為從虹吸管進口至B-B斷面的長度。,(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。,故虹吸管最高點與上游水面高差應滿足zs6.24m。,而,即,則,簡單管道水力計算特例水泵,

7、通過水泵轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動的作用，在水泵進口端形成真空，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,吸水管的水力計算：,壓水管的水力計算：,4.4串聯(lián)管道的水力計算,各管段的聯(lián)接點水流符合連續(xù)性方程：,水流滿足能量方程：,（按短管計）,或,（按長短計）,4.5并聯(lián)管道的水力計算,（一般按長管計）,各支管的流量與總流量應滿足連續(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，然后按水輪機臺數(shù)分成數(shù)根支管，每根支管供水給一臺水輪機，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長為l，水頭為H，管道末端流出的通過流