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1、工程流體力學第五章壓力管路的水力計算主講：劉恩斌2011年10月有壓管道：管道被水充滿，管道周界各點受到液體壓強作用，其斷面各點壓強，一般不等于大氣壓強。液體管壁有壓管道液體自由面管壁無壓管道壓力管道計算原理工程中，常用各種有壓管道輸送液體，如水電站壓力引水鋼管；水庫有壓泄洪隧洞或泄水管；供給的水泵裝置系統(tǒng)及管網(wǎng)；輸送石油的管道。管道按布置分簡單管道復雜管道串聯(lián)管道并聯(lián)管道分枝管道短管長管兩種水頭損失大小比重局部水頭損失、流速水頭占總水頭損失比例較大（大于5%），計算時不能忽略沿程水頭損失水頭為主，局部損失和流速水頭在總水頭損失中所占比重很小，計算時可忽略。1長管和短管不按管道絕
2、對長度決定。2當管道存在較大局部損失管件，例如局部開啟閘門、噴嘴、底閥等。既是管道很長，局部損失也不能略去，必須按短管計算。3長管：忽略局部水頭損失和流速水頭（沿程損失不能略去），計算工作大大簡化，其對結(jié)果又沒有多大影響。注意壓力管道水力計算的主要內(nèi)容就是確定水頭損失，包括沿程水頭損失和局部水頭損失。§5.1管路特性曲線1．管路系統(tǒng)的水力特性管路系統(tǒng)的性能曲線：管路系統(tǒng)流量和水頭損失關系曲線（qV~?hf）2．泵的水力特性泵性能曲線：水泵的出水流量qV分別與揚程H、效率?、軸功率N的關系曲線（qV~H，qV~?，qV~N曲線）。其中：水泵的qV~H關系曲線稱為水泵的水力性能曲線3
3、．泵與管路系統(tǒng)的水力耦合工況M點工況為設計工況;qVm為設計流量;Hm為設計水頭。工況點M變，則服務水頭Hz變；水泵水力性能曲線越平坦則供水越穩(wěn)定；在管網(wǎng)設計時，必須校驗并使之滿足在最大流量下控制點的服務水頭滿足設計要求。?Hg=Hz+（zt―z0）§5.2長管的水力計算管道的種類:簡單管道串聯(lián)管道并聯(lián)管道一、簡單管道管道直徑和管壁粗糙度均相同的一根管子或這樣的數(shù)根管子串聯(lián)在一起的管道系統(tǒng)。計算基本公式連續(xù)方程沿程損失能量方程§5.2長管的水力計算層流水力光滑水力粗糙混合摩擦列賓宗公式三類計算問題（1）已知qV、l、d、?、Δ，求hf；（2）已知hf、l、d、?、Δ，求qV；（3
4、）已知hf、qV、l、?、Δ，求d。簡單管道的水力計算是其它復雜管道水力計算的基礎。第一類問題的計算步驟（1）已知qV、l、d、?、Δ，求hf；qV、l、d計算Re計算?計算hf第二類問題的計算步驟（2）已知hf、l、d、?、Δ，求qV；假設?由hf計算v、Re計算?New校核?New?=?NewNY由hf計算v、qV第三類問題的計算步驟（3）已知hf、qV、l、?、Δ，求d。hfqVl?Δ計算?與d的函數(shù)曲線計算?New校核?New?=?NewNY由hf計算v、qV二、串聯(lián)管道由不同管道直徑和管壁粗糙度的數(shù)段根管子連接在一起的管道。ABH21串聯(lián)管道特征1.各管段的流量相等2.
5、總損失等于各段管道中損失之和兩類計算問題ABH21（1）已知串聯(lián)管道的流量qV，求總水頭H；（2）已知總水頭H，求串聯(lián)管道的流量qV。v0Q1Q2Q3q1q2l1d1l2d2l3d3hf1hf2hf3H11按長管計算上式是串聯(lián)管道的基本公式，聯(lián)立以上三式，可解算Q、d、H等問題。IR1UIR2IR3v0Q1Q2Q3q1q2l1d1l2d2l3d3hf1hf2hf3H11在長管的條件下，各段的測壓管水頭線與總水頭線重合，管道水頭線呈折線，因為各管段流速不同，水頭線坡度也各不相同。v01l1d1v1l2d2v2l3d3v3v3H1α2v222gα1v122gα3v322g按短管計算v
6、01l1d1v1l2d2v2l3d3v3v3H1α2v222gα1v122gα3v322g對上游斷面和出口斷面列能量方程，則三、并聯(lián)管道由幾條簡單管道或串聯(lián)管道，入口端與出口端分別連接在一起的管道系統(tǒng)。并聯(lián)管道特征1.總流量是各分管段流量之和。2.并聯(lián)管道的損失等于各分管道的損失。AQQ1d1hw1Q2d2hw2Q3d3hw3BQ特點：一般按長管進行水力計算兩類計算問題（1）已知A點和B點的靜水頭線高度（即z+p/?g)，求總流量qV；AQQ1d1hw1Q2d2hw2Q3d3hw3BQ假設?由hf計算v、Re由Re、?查莫迪圖得?New校核?New?=?NewNY由hf計算v、q
7、V求解方法相當于簡單管道的第二類計算問題。（2）已知總流量qV，求各分管道中的流量及能量損失。假設管1的q’V1由q’V1計算管1的h’f1由h’f1求q’V2和q’V3h’f1=h’f2=h’f3q’V1=qV1N結(jié)束計算按q’V1、q’V2和q’V3的比例計算qV1、qV2和qV3計算h’f1、h’f2和h’f3YAQQ1d1hw1Q2d2hw2Q3d3hw3BQQhfQHABhfAhf1=hf2=hf3=hfl1d1Q1l3d3Q3l2d2Q2HBHA設各管徑、流量為di、
