第6章 孔口管嘴和有压管道流动 工程流体力学电子教案.pptVIP

一、概念 孔口出流（orifice discharge） 在容器壁上开孔，水经孔口流出 的水力现象就称为孔口出流。 薄壁孔口（thin-wall orifice） 当孔口具有锐缘时，孔壁与水流 仅在一条周线上接触，即孔口的 壁厚对出流并不发生影响。这种 孔口叫做薄壁孔口。 §6-8 水击简介 ??水击现象（Water-hammer Phenomena） ： 在有压管道系统中，由于某一管路中的部件工作状态的突然改变，就会引起管内液体流速的急剧变化，同时引起液体压强大幅度波动，这种现象称为水击或称水锤。 如管道中的阀门突然关闭、水泵机组突然停车等。 由于水击而产生的压强增加可达到管中原来正常压强的几十倍甚至几百倍，而且增压和减压交替频率很高，其危害很大，严重时会使管路发生破裂。 实际计算中，根据管路长度大小，可以按长管/短管计算。 按长管计算，只考虑沿程水头损失， A为比阻抗，可查管道水力特性表得知。 当管段的粗糙情况和直径不变，且流动处于阻力平方区时，则比阻抗A是常数，积分得 近似地，有 引入计算流量： 通过流量Qz=0时 说明：管路在只有沿程均匀途泄流量时，其水头损失仅为传输流量通过时水头损失的1/3。 1、枝状管网 在给水管道设计中，当管网布置好以后，管路地形、管线长度、用户的位置、用水量以及用户所需自由水头等是已知的，要求计算管道管径和管网起点的水压（或水塔高度）。方法是： （1）根据管网布置图，按用户接入点及分枝点，将枝状管网分段编号。 （2）用连续性方程，计算各管段通过流量。 （3）根据经济流速确定各管段管径。 （4）取标准管径后，计算流速和比阻值，按长管水力计算公式计算各管段 水头损失， （5）按串联管路计算干线中从起点（水泵站或水塔）到管网控制点的总水头损失，从而根据伯努力方程计算管网起点压力（水泵扬程或水塔高度）。 注：管网控制点是指在管网起点至该点的水头损失、地形标高和要求自由水头三项之和为最大点。 第六章 孔口管嘴管道流动 §6-6 管网水力计算基础 例1：图为某城市新建小区供水管网图。0点为城市给水干管，干管中水压不 低于294kpa。管接点0处标高z0=126 m，点4和点7标高相等z4=z7=120m，自由 水头同为 Hz=18m，管段长度见表。试计算各管段管径。 解：根据0点标高和水压和点4、点7处的标高和自由水头，计算平均水力坡度， 由于点4、点7处的标高及自由水头相等，从管路长度上判断点7为控制干线。 由 计算出各段管道比阻Si， 然后由 求出各段管径， 并取标准管径di。计算结果如下: 另外，可以根据经济流速选择各管段管径。 如：对于3—4管段，取经济流速v=1.0m/s，则管径 d=0.178m，采用d=200mm，管中实际流速v=1.0m/s，在经济流速范围内。进一步计算水头损失。 2.环状管网 （looping pipes ） 由许多条管段互相连接成闭合形状的管道系统称为环状管网或闭合管网。 假定分流都发生在节点，则环状管网水力计算的基本原则为： 1）在节点上应满足连续性方程??? 2）在管网的任一闭合环路中，以顺时针方向的水流所引起的水头损失（正）与逆时针方向的水流所引起的水头损失的代数和应等于零， 3）在环路中，任一根简单管道都根据长管计算 Hardy-Cross逐步渐进法计算环状管网的步骤 （1）初估各管道的流量，并使各节点满足式（8-19）的要求。 （2）依据初值流量，由式（8-22）计算各管道的水头损失（只计算沿程水头损失）。 （3）检查环路是否满足式（8-21）。若不满足，则根据计算修正流量对初值流量Q进行修正。重复步 骤（1）—（3），直到误差达到要求精度为止。 ??????????????????????????? §6-7 离心式水泵及其水力计算 水泵是输送和提升液体的机器。它把原动机的机械能转化为被输送液体的能量，使液体获得动能或势能。 按其作用原理分为三类： 1)叶片式水泵：离心泵 2)容积式水泵：活塞式往复泵 3)其它类型水泵：螺旋泵、射流泵(水射器) 在城镇及工业企业的给水排水工程中大量的、普遍使用的水泵是离心式和轴流式两种。 第六章 孔口管嘴管道流动 一、离心式水泵工作原理 1、构造：见图 水泵的叶轮一般是由两个圆形盖板所组成，盖板之间有若干片弯曲的叶片，叶片之间的槽道为过水的叶槽，叶轮的前盖板上有一个大圆孔，这就是叶轮的进水口，它装在泵壳的吸水口内，与水泵吸水管路相连通。 2、工作原理： 泵壳内灌满所