水力学第四章第一部分.ppt

水力学 山东交通学院 主要内容 4.1 概述 4.2 有压管道中液体的恒定流 4.3 水泵装置的水力计算 ③ 并联管道的水力计算 ④ 分叉管道的水力计算 ⑤ 沿程均匀泄流管道的水力计算 ⑥ 管网 管网分为枝状管网和环状管网。 枝状管网应按最不利点设计干管，在干管各段的流量分配给定，管径由经济流速确定的情况下，可以决定所需作用水头。此后的支管设计就成为已知水头和流量求管径的问题。 3 有压管道水力计算的基本类型 解：（1）确定水泵的允许安装高度hs。 　　吸水管道直径 　　（2）计算上下游水位差H 　　选取倒虹吸管上下游渠中断面1－1和2－2，如图所示，以下游水面为基准面0－0，建立能量方程 4.2 有压管道中液体的恒定流 故 而 4.2 有压管道中液体的恒定流 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 根据能量方程，管路中任意断面处的测压管水头为： 4.2 有压管道中液体的恒定流 v 0 总水头线 测压管水头线 H H 0 基准面 v 0 2 2g 管路中任意断面i处的测压管水头等于总水头H0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。 4.2 有压管道中液体的恒定流 虹吸管是一种压力输水管道，顶部弯曲且其高程高于上游供水水面。 附 虹吸管的水力计算 虹吸原理？ 1 压强差 2 分子引力 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。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。 附 虹吸管的水力计算 虹吸管的水力计算包括： 已知上下游水位差，管径，确定输水流量； 由公式 进行计算。 由虹吸管的允许真空度，确定管顶最大安装高度； 或者已知安装高度，校核最大真空。 列能量方程： 得到 附 虹吸管的水力计算 例2 用虹吸管自钻井输水至集水池。虹吸管长l=lAB+lBC=30+40=70m，d=200mm。钻井至集水池间的恒定水位高差H=1.60m。又已知λ=0.03，管路进口120°弯头90°弯头及出口处的局部阻力系数分别为：ζ1=0.5，ζ2=0.2，ζ3=0.5，ζ4=1.0。 试求: （1）流经虹吸管的流量； （2）如虹吸管顶部B点的安装高度hB=4.5m ，校核其真空度。 附 虹吸管的水力计算 （1）列1-1，3-3能量方程，忽略行进流速v0=0 附 虹吸管的水力计算 （2）假设2-2中心与B点高度相当，离管路进口距离与B点也几乎相等， ???列1-1，2-2能量方程： 所以虹吸管可正常工作。 附 虹吸管的水力计算 2 长管的水力计算公式 4.2 有压管道中液体的恒定流 如果作用水头的95%以上用于沿程水头损失，局部损失及出口速度水头可省略，认为全部作用水头消耗在沿程，这样的管道流动称为水力长管。否则为水力短管。 忽略局部水头损失 及流速水头损失。有 水利工程的有压输水管道水流一般属于紊流的水力粗糙区，其水头损失可直接按谢才公式计算，用 则 令 ，即得 或 在水力学中K称为流量模数或特性流量。它综合反映了管道断面形状、尺寸及边壁粗糙对输水能力的影响。 4.2 有压管道中液体的恒定流 管道比阻 4.2 有压管道中液体的恒定流 比较可得 　或　 S的物理意义：单位流量通过单位长度管道所损失的水头。反映了管道的阻力特性，S越大，管道流动阻力越大。 s2/m6 给水管道中的水流，一般流速不太大，可能属于紊流的粗糙区或过渡粗糙区。可近似认为当v＜1.2m/s时，管流属于过渡粗糙区，hf约与流速v的1.8次方成正比。故当按常用的经验公式计算谢才系数C求hf应在右端乘以修正系数k，即 管道的流量模数K，以及修正系数k可根据相关手册资料得到。 4.2 有压管道中液体的恒定流 长管路可分为简单管路和复杂管路 均匀管路 串联管路 并联管路 分叉管路 沿程泄流管 管网 4.2 有压管道中液体的恒定流 串联管道（pipes in series）：由直径不同的几段管段顺次连接而成的管道称为串联管道，如图 4.2 有压管道中液体的恒定流 　　串联管道的水头线是一条折线，这是因为各管段的水力坡度不等之故。 均匀管路 串联管道的水力计算 串联管路的特点：总水头损失等于各管段的水头损失之