孔口、管嘴出流及有压管流.ppt

比阻S 由谢才公式和曼宁公式 对钢管和铸铁管 对塑料管材 阻力平方区 过渡粗糙区 【例】已知简单管路的l =2500m，H =30m，Q =250l/s， n =0.011。求管径d。 【解】 由 得 由谢才及曼宁公式，得 代入数据得 d ＝388mm 介于标准管径350mm～400mm之间 串联管路 并联管路 Q1 Q2 Q3 Q Q 1 1 2 2 H A B 1 1 2 2 H l1 d1 l2 d2 Q1 Q2 二、复杂管路 【例】已知简单管路的l =2500m，H =30m，Q =250l/s，n =0.011。求管径d。 【解】 由谢才及曼宁公式，得 其中取 d1=400mm，d2=350mm，得 采用串联管路，则 沿程均匀泄流管路 x dx 管路中任一点处流量 则 取比阻S为常量，上式积分得 水处理构筑物的多孔配水管，冷却塔的布水管，以及城市自来水管道的沿途泄流，隧道工程中长距离通风管道的漏风等水力计算。 若无转输流量Qz=0，则 H Qz Qy l 管网 树状管网： 环状管网： 管线短，管径相对大，投资小，但可靠性差 管线长，管径相对小，投资大，但可靠性好 分叉管路 H A B C D 各支管按串联算，支管之间按并联算。 第四节 水泵水力计算 装置原理 自灌式：水泵泵轴低于吸水池水面 吸入式：水泵泵轴高于吸水池水面 性能参数 Ht —— 扬程 Q —— 流量 N —— 轴功率 Nη——有效功率 η—— 效率 n —— 转速 hv—— 允许吸水真空度 【例】水泵功率N=25kW,流量Q =60L/s,效率ηp=75%,吸水管l1=8m, d1=250mm,压水管l2=50m,d2=200mm,λ=0.025,底阀ζfv=4.4,弯头ζb=0.2,阀门ζv=0.5,逆止阀ζsv=5.5,水泵允许真空度[hv] =6m。求水泵安装高度zs,水泵提水高度Hg。 Hs zs d1 d2 l1 l2 水泵 阀门 逆止阀 底阀 1 1 2 2 【解】 对1，2列伯努利方程 Hs zs d1 d2 l1 l2 水泵 阀门 逆止阀 底阀 1 1 3 3 对1，3列伯努利方程 水击：在有压管路中流动的液体，由于某种外界原因（如阀门突然关闭、水泵或水轮机组突然停车等），使得液体流速发生突然变化，并由于液体的惯性作用，引起压强急剧升高和降低的交替变化，这种现象称为水击。升压和降压交替进行时，对于管壁和阀门的作用如同锤击一样，因此水击也称为水锤。 水击现象是一种典型的有压管道非恒定流问题，在水击现象中，由于压强变化急剧，必须考虑流体的压缩性及管道的弹性。 第五节 水击现象及其预防 水击的危害：轻微时引起噪声和管路振动；严重时则造成阀门损坏，管路接头断开，甚至引起管路的爆裂。 水击引起的压强降低，使管内形成真空，有可能使管路扁缩而损坏。 有压管道流动的流量突变 流速突变 由于流动的惯性，造成压强大幅波动 水击现象的大致描述： 流体的压缩性和管道的弹性使波动在管道中以有限的速度传播 Δp 以阀门突然关闭为例，将有一个增压、增密度、增管道断面积、减流速的过程从阀门向上游传播，压强、流速、密度、管道断面积的间断面在管道中运动，这就是水击波。 水击危害的预防 （1）延长阀门关闭时间； （2）缩短管路长度； （3）在管路系统的适当位置装设蓄能器（空气罐或安全阀）； （4）在管路上装设调压塔。 水击的利用 例如，水击泵便是利用水击原理设计的一种无动力扬水 设备，这种设备对于无动力和电源的地方是很方便的。 本章作业 习题 5.2， 习题 5.4， 习题 5.10， 习题 5.16 第五章习题解答 5.2 薄壁孔口出流，直径d=2cm，水箱水位恒定H=2m。求 1、孔口流量Q；2、此孔口外接圆柱形管嘴的流量Qn; 3、管嘴收缩断面的真空。 解： 2、 3、 1、 解： 5.4 如图所示水箱用隔板分为左右两个水箱，隔板上开一直径d1=40mm的薄壁小孔口，水箱底接一直径d 2=30mm的外管嘴，管嘴长l=0.1m,H1=3m。试求在恒定出流时的水深H2和水箱出流流量Q1，Q2。 解： 5.10 如图所示虹吸管，上下游水池的水位差H=2.5m，管长LAC=15m,LCB=25m，管径d=200mm,沿程阻力系数λ=0.025，入口局部阻力系数ξc=1.0，各弯头局部阻力系数0.2，管顶允许真空度7m，求通过流量及最大允许超高hs。 最大允许超高： 5.16 如图已知水泵的功率N=25kW，流量Q=60L/s，水泵的效率ηp=75%,L1=8m,L2=50m,d1=250mm,d2=200mm, λ=0.0