第4章 水头损失及管路水力计算 矿山流体机械.pptVIP

第4章 水头损失与管道水力计算 第4章 水头损失与管道水力计算 ★本章学习目标 掌握黏性流体的流动型态（层流、紊流）及其判别 掌握沿程水头损失计算和局部水头损失计算 掌握简单管路、串联管路和并联管路的水力计算 一、章目解析 从力学观点看，本章研究的是流动阻力。 产生流动阻力的原因： 内因——粘性+惯性 外因——外界干扰 从能量观看，本章研究的是能量损失（水头损失）。 二、研究内容 内流（如管流、明渠流等）：研究 的计算（本章重点）； 外流（如绕流等）：研究CD的计算。（本章不讨论） 三、水头损失的两种形式 hf ：沿程水头损失(由摩擦引起)； hm ：局部水头损失（由局部干扰引起）。 第一节 黏性流体的流动型态 一、雷诺实验简介 1883年英国物理学家雷诺按图示试验装置对粘性流体进行实验，提出了流体运动存在两种型态：层流和紊流。 §5.2 黏性流体的流动型态 （a）层流 （b）临界状态 （c）紊流 二、判别标准 第二节 流体在管路中的水头损失 水头损失的两种形式 hf ：沿程水头损失(由摩擦引起)； hj ：局部水头损失（由局部干扰引起）。 hw ：总水头损失 一、沿程水头损失的计算 圆管的计算公式： 式中：λ——沿程阻力系数 非圆管的计算公式： 式中：D——当量直径D=4R 沿程阻力系数的确定方法： 1、层流 对水 对油 2、紊流 对新钢管 对新铸铁管 对旧钢管和旧铸铁管 式中：K1——实验室和实际工作条件的差异系数 K2——管道接头系数 二、局部水头损失的计算 公计算式 式中：ε——局部阻力系数，查表4-1 v——流体通过局部管件后的平均流速 例题1 例题2 例题2 得流速 据连续性方程得流量 例题3 [例3] ：应用细管式粘度计测油的粘度，细管d=6mm，l=2m，Q=77cm3/s，水银压差计读值h=30cm，水银密度ρm=13600kg/m3，油的密度ρ=900kg/m3，求油的运动粘度υ. 例题4 [例4]：给水管长30m，直径d=75mm，材料为新铸铁管，流量Q=7.25L/s，水温t=10℃，求该管段的沿程水头损失。 例题4 第三节 管路水力计算 在管路的水力计算中将管路分为：长管、短管 长管：局部水头损失和速度水头的总和小于沿程水头损失的5%，管路计算时可直接取他们为沿程水头损失的某一百分数或忽略不计的管路。 短管：局部水头损失和速度水头的总和大于沿程水头损失的5%，管路计算时不可忽略的管路。 长管 简单管路 短管 管路 串联管路 复杂管路 并联管路 管网 一、简单管路水力计算 ★短管水力计算 短管的定义： 3、实例分析 1）水泵吸水管的水力计算 计算内容：已知 ，求水泵安装高度 。 ★长管的水力计算 长管的定义： 1、计算特点 1. 2. 2、计算类型（与短管相同） 简单管路 对于短管 对于长管 二、串联管路水力计算 1 .定义：由d不同的若干段管顺次联接的管路，称为串联管路。 三、并联管路 式中： 管路特性流量 2 .水力关系 类比电路 例：铸铁管长L=2500m，流量Q=0.25m3/s，作用水头H=25m，为充分利用水头，设计串联管道 解：（1）如按简单长管计算 水力计算表 aH1=0.105→d1=450mm　浪费水头，投资加大 aH2=0.196→d2=400mm　水头不够 * * 总水头损失： Osborne Reynolds (1842-1916) 下临界流速v下——临界流速 上临界流速v上 v上 v下 1.试验发现 结论：用雷诺数判断流态 2.判别标准 圆管：取 非圆管： 定义水力半径 为特征长度.相对于圆管有 层流 紊流 故取 例题1 例题2 例题4-3 例题4-4 [例1] 水流经变截面管道，已知d2/d1=2，则相应的Re2/Re1=? [解] 因 故 [例2]如图所示管流，已知：d、l、H、λ、ξ进、ξ阀门。 求：管道通过能力Q。 [解]从1→2建立伯努利方程 解： 设为层流 校核流态 计算成立 解得运动粘度 解： 水温t=10℃时，水的运动粘度υ=1.31×10-6m2/s ——紊流 新铸铁管，无接