有压管道中的恒定流.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,水力学,第四章 有压管中的恒定流,前进,1,有压管中的恒定流,有压管道,无压管道,有压流,无压流,简单管道,复杂管道,长管,短管,自由出流,淹没出流,简单管道,串联管道,并联管道,水头损失以沿程水头损失为主，局部水头损失和流速水头在总损失中所占比重很小，计算时可以忽略的管道,局部损失及流速水头在总损失中占有相当的比重，计算时不能忽略的管道,前进,2,主要内容：,简单管道水力计算的基本公式,简单管道水力计算的基本类型,简单管道水力计算特例虹吸管及水泵,串联管道的水力计算,并联管道的水力计算,结束,3,简单管道水力计算的基本公式,自由出流,1,1,2,2,H,O,O,淹没出流,2,2,1,1,Z,O,O,按短管计算时：,其中,按长管计算时：,或,若令,则,返回,4,即管路中任意断面,i,处的测压管水头等于总水头H,0,减去该断面以前的沿程水头损失与局部水头损失，再减去该断面的流速水头。把各断面的测压管水头连接起来，就得到整个管路的测压管水头线。,（1）根据能量方程，管路中任意断面处,的测压管水头为,：,测压管水头线的定性分析,5,（2）测压管水头线和总水头线的绘制步骤：,a.根据各管的流量 ，计算相应的流速 ，,沿程水头损失 和局部水头损失,b.自管道进口到出口，计算每一管段两端的总水头值，并绘出总水头线。,c.自总水头线铅直向下量取管道各个断面的流速水头值，即得测压管水头线。,（3）绘制总水头线和测压管水头线的原则,6,a.绘制总水头线和测压管水头线时，沿管长均匀分布；发生在局部的管段上，则在该断面上有两个总水头，一个是局部损失前的，一个是局部损失后的。,b.在绘制总水头线时，应注意进口的边界条件,图5-3 管道的进口边界,7,3）在等直径管段中，测压管水头线与总水头线是平行的。,4）,在绘制总水头线时，应注意出口的边界条件,图5-4 管道出口的边界,返回!,8,O,O,H,V,0,0,1,1,前进9,V,0,0,前进,10,2,2,1,1,V,0,0,V,下,0,前进,11,2,2,1,1,V,0,0,V,下,0,返回,12,1.,输水能力,计算,当管道布置、断面尺寸及作用水头已知时，要求确定管道通过得流量。对于短管和长管都可以用公式,直接求解,。,简单管道水力计算的基本类型,2.已知管道尺寸和输水流量,Q,，求保证输水流量的,作用水头,H,。,实际是已知通过流量,Q,时，求管道的水头损失，可以直接计算，但对于长管需要先计算管内流速，以判别是否要进行修正。,13,对于短管,对于长管,按求得的流量模数，即可,试算,确定所需的管道直径。,上式中 与管径 有关，所以需要试算。,3.已知管线布置和输水流量，求输水管径,d,。,14,这是工程中常见的实际问题。通常是从,技术,和,经济,两方面综合考虑，确定满足技术要求的,经济流速,。有了经济流速就可以求出管径，这样求水头H即转化为第二类问题。,5.对于一个已知管道尺寸、水头和流量的管道，要求确定管道各断面压强的大小。,4.已知流量和管长，求管径d和水头H；,测压管水头线,15,例题,一横穿河道的钢筋混凝土倒虹吸管，如图所示。已知通过流量Q为3m,3,/s，倒虹吸管上下游渠中水位差z为3m，倒虹吸管长l为50m，其中经过两个30,0,的折角转弯，其局部水头损失系数,b,为0.20；进口局部水头损失系数,e,为0.5，出口局部水头损失系数,0,为1.0，上下游渠中流速v,1,及v,2,为1.5m/s，管壁粗糙系数n0.014。试确定倒虹吸管直径d。,16,因为沿程阻力系数或谢才系数C都是d的复杂函数，因此需用试算法。,解：倒虹吸管一般作短管计算。本题管道出口淹没在水下；而且上下游渠道中流速相同，流速水头消去。,17,先假设d0.8m，计算沿程阻力系数：,18,与假设不符,故再假设d=0.95m，重新计算,则采用管径d为0.95米,19,简单管道水力计算特例虹吸管及水泵,Z,Z,s,虹吸管是一种压力管，顶部弯曲且其高程高于上游供水水面。其顶部的真空值一般不大于78m水柱高。虹吸管,安装高度,Z,s,越大，顶部真空值越大。,虹吸管的优点在于能跨越高地，减少挖方。,虹吸管长度一般不长，故按短管计算。,1,1,2,2,通过水泵转轮转动的作用，在水泵进口端形成真空，使水流在池面大气压作用下沿吸水管上升，流经水泵时从水泵获得新的能量，从而输入压力管，再流入水塔。,安装高度,提水高度,安装高度,Z,Z,s,吸水管,压水管,水泵向单位重量液体所提供的机械能，称为水泵的扬程,返回,20,简单管道水力计算应用举例,虹吸管是一种,压力输水管道,，（如图）,顶部弯曲,且其,高程高于,上游供水水面。若在虹吸管内造成,真空,，使作用在上游水面的大气压强和虹吸管内压强之间产生压差，水流即能超过虹吸管最高处流向低处。虹吸管顶部的真空理论上不能大于最大真空值，即10米高水柱。实际上当虹吸管内压强接近该温度下的汽化压强时，液体将产生汽化，破坏水流的连续性。,1.虹吸管的水力计算,21,故一般不使虹吸管中的真空值大于7,8米。虹吸管的长度一般不大，故应按短管计算。,图5-5虹吸管的工作原理,22,求：（1）通过虹吸管的流量。（2）当虹吸管内最大允许真空值,h,v,=7.,0,m时，虹吸管的最大安装高度。,图5-6,例题1,图示用直径,d,=0.4m的钢筋混凝土虹吸管从河道向灌溉渠道引水，河道水位为120m，灌溉渠道水位118m，虹吸管各段长度为,l,1,=10m，,l,2,=5m，,l,3,=12m，虹吸管进口安装无底阀的滤网（=2.5）管道有两个60o的折角弯管（=0.55）。,23,解：（1）计算通过虹吸管的流量,24,（2）计算虹吸管的最大安装高度,列河道水面和虹吸管下游转弯前过水断面的能量方程,所以,25,（,1）吸水管的水力计算。吸水管的计算在于确定吸水管的管径及水泵的最大允许安装高程。,（2）压力水管的水力计算。压力水管的计算在于决定必需的管径及水泵的装机容量,2.水泵装置的水力计算,26,例题2,流量,Q，,吸水管长,l,1,，压水管长,l,2,，管径,d,，提水高度,z,，各局部水头损失系数，沿程水头损失,系数,要求水泵最大真空度不超过6m，,确定,水泵允许安装高度，计算水泵的扬程。,27,z,z,2,1,1,2,2,3,3,图 5-7,水泵扬程=,提水高度+,全部水头损失,28,串联管道的水力计算,各管段的联接点水流符合连续性方程：,水流满足能量方程：,（按短管计）,或,（按长管计）,按短管计,Q,2,Q,1,Q,3,q,1,q,2,H,Q,2,Q,1,Q,3,q,1,q,2,H,按长管计,返回,29,并联管道的水力计算,（一般按长管计）,各支管的流量与总流量应满足连续性方程,各支管的水头损失相等,Q,4,Q,1,Q,2,Q,3,Q,5,H,水流满足能量方程,或,返回,30,31,32,33,34,