流體力學(xué) 第五章 壓力管路的水力計(jì)算

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1、第五章壓力管路的水力計(jì)算主要內(nèi)容長(zhǎng)管水力計(jì)算短管水力計(jì)算串并聯(lián)管路和分支管路孔口和管嘴出流基本概念：1、壓力管路：在一定壓差下，液流充滿全管的流動(dòng)管路。（管路中的壓強(qiáng)可以大于大氣壓，也可以小于大氣壓）注：輸送氣體的管路都是壓力管路。2、分類：l按管路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分為簡(jiǎn)單管路：等徑無分支復(fù)雜管路：串聯(lián)、并聯(lián)、分支l按能量比例大小，分為長(zhǎng)管：和沿程水頭損失相比，流速水頭和局部水頭損失可以忽略的流動(dòng)管路。短管：流速水頭和局部水頭損失不能忽略的流動(dòng)管路。第一節(jié)管路的特性曲線一、定義：水頭損失與流量的關(guān)系曲線稱

2、為管路的特性曲線。二、特性曲線（1）把代入上式得：（2）把上式繪成曲線得圖。第二節(jié)長(zhǎng)管的水力計(jì)算一、簡(jiǎn)單長(zhǎng)管1、定義：由許多管徑相同的管子組成的長(zhǎng)輸管路，且沿程損失較大、局部損失較小，計(jì)算時(shí)可忽略局部損失和流速水頭。2、計(jì)算公式：簡(jiǎn)單長(zhǎng)管一般計(jì)算涉及公式（3）（4）（5）說明：有時(shí)為了計(jì)算方便，hf的計(jì)算采用如下形式：（6）其中，β、m值如下流態(tài)βm層流4.151（a）水力光滑0.02460.25（b）混合摩擦0.0802A0.123（c）水力粗糙0.0826λ0（d）l公式（6）的推導(dǎo)：因?yàn)榍宜裕?/p>

3、7）a.層流時(shí)，代入（7）式得：即：β＝4.15，m＝1b.水力光滑區(qū)，代入（7）式得：即：β＝0.0246，m＝1c.由大慶設(shè)計(jì)院推得經(jīng)驗(yàn)公式，在混合區(qū)：即：β＝0.0802A，m＝0.123其中，d.粗糙區(qū)即：β＝0.0826λ，m＝03、簡(jiǎn)單長(zhǎng)管的三類計(jì)算問題（1）第一類：已知：輸送流體的性質(zhì)μ，γ管道尺寸d，L，Δ地形Δz流量Q，，求：hf，Δp，i解：Q→V→→確定流態(tài)→β，m，λ→hf→伯努利方程求Δp（2）第二類：已知：μ，γ，d，L，Δ，Δz，Δp求：Q解：Q未知→流態(tài)也未知→β，m，

4、λ無法確定→試算法或繪圖法A.試算法a、先假設(shè)一流態(tài)，取β，m值，算出Q’b、Q’→→→β’，m’，校核流態(tài)如由Q’→Re’和假設(shè)一致，Q’即為所求Qc、如由Q’→定出的流態(tài)和假設(shè)不一致，重復(fù)a。B.繪圖法按第一類問題的計(jì)算方法，選取足夠多Q，算出hf值，然后繪制圖形。使用時(shí)由hf查找Q即可。（3）第三類：已知：Q，Δp，Δz，Δ，L，μ，γ求：經(jīng)濟(jì)管徑d解：考慮兩方面的問題①d↑，材料費(fèi)↑，施工費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)↑V↓，損失↓，管理費(fèi)用↓②d↓，一次性費(fèi)用↓V↑，損失↑，設(shè)備（泵）費(fèi)↑如何解決這一矛盾，正是

5、一個(gè)管徑優(yōu)選問題。鉆、采專業(yè)大綱要求一般了解。二、串、并聯(lián)管路1、串聯(lián)管路①定義：由不同管徑的管道依次連接而成的管路。②水力特征：a、各聯(lián)結(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）處流量出入平衡，即進(jìn)入節(jié)點(diǎn)的總流量等于流出節(jié)點(diǎn)的總流量。其中，進(jìn)為正，出為負(fù)，它反映了連續(xù)性原理。b、全線水頭損失為各分段水頭損失之和，即：它反映了能量守恒原理。2、并聯(lián)管路①定義：兩條以上的管路在同一處分離，以后又匯合于另一處，這樣的組合管道，叫并聯(lián)管路。②水力特征：a、進(jìn)入各并聯(lián)管的總流量等于流出各并聯(lián)管的總流量之和，即b、不同并聯(lián)管段A→B，單位重

6、量液體的能量損失相同，即：3、分支管路①定義：自一點(diǎn)分開不再匯合的管路②水力特征：a、節(jié)點(diǎn)處流出與流入的流量平衡b、沿一條干線上總水頭損失為各段水頭損失為各段水頭損失總和c、節(jié)點(diǎn)處：4、串、并聯(lián)管路的水力計(jì)算①串聯(lián)管路——屬于長(zhǎng)管計(jì)算第一類問題已知：Q求：d解：確定合理流速V合理＝？→合理d②并聯(lián)管路——屬于長(zhǎng)管計(jì)算第二類問題5、串、并聯(lián)管路在長(zhǎng)輸管線上的應(yīng)用①增加輸送流量②延伸輸送距離③克服翻越點(diǎn)例1：某水罐1液面高度位于地平面以上z1＝60m，通過分支管把水引向高于地平面z2＝30m和z3＝15m

7、的水罐2和水罐3，假設(shè)l1=l2=l3=2500m,d1=d2=d3=0.5m,各管的沿程阻力系數(shù)均為λ＝0.04。試求引入每一水罐的流量。解：取1-1、2-2兩液面列伯努利方程：所以，（1）取1-1、3-3兩液面列伯努利方程：所以，（2）又e（3）得e第三節(jié)短管水力計(jì)算許多室內(nèi)管線，集油站及壓水站內(nèi)管線管件較多，屬于短管。短管計(jì)算問題，多涉及到能量方程的利用：一、綜合阻力系數(shù)已知：大直徑管段：直徑d1，長(zhǎng)l1小直徑管段：直徑d2，長(zhǎng)l2孔板直徑：d孔則全管路總水頭損失為：為了計(jì)算方便，一般以出口速度

8、作為標(biāo)準(zhǔn)，把其它速度化成出口速度表示的形式，由連續(xù)性方程：ζc——綜合阻力系數(shù)二、短管實(shí)用計(jì)算通式由圖A→B，1－1～2－2斷面列能量方程：令——稱之為作用水頭。則所以令——為流量系數(shù)，則：例題：書本P162書本例5－5有錯(cuò)P163（3）泵的揚(yáng)程應(yīng)為：N＝γQH＝9800×0.2×5.607/60=183.162W（N＝γQH/735＝0.2492馬力）第四節(jié)孔口和管嘴泄流基本概念：?自流管路：完全靠自然位差獲得能量來源輸送或排泄液體的管路。?孔口：儲(chǔ)液