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1、機械工程學(xué)院工程流體力學(xué)（5）2004年4月第5章有壓管路的水力計算管路中的能量損失＝沿程損失＋局部損失一般情況下的水力計算都應(yīng)考慮沿程損失，局部損失因管路的情況不同有很大的差異。管路計算時可分：長管和短管長管是指流體在管路中流動時，局部損失與速度水頭的總和與沿程損失相比很小，可略去不計。短管是指流體在管路中流動時，局部損失與速度水頭的總和超過沿程損失或與沿程損失相差不大，在管路計算時，不能忽略局部損失和速度水頭。5.1簡單管路的水力計算簡單管路：直徑不變而且沒有支管分出即流量沿流程不變的管路。簡單管路是管路中最簡單的一種情況，是計算各種
2、管路的基礎(chǔ)。1.簡單管路的基本計算關(guān)系(1)水池液面1-1與管路出口斷面2-2伯努利方程(2)長管的全部作用水頭用于克服沿程阻力損失（測壓管水頭線與總水頭線重合）(3)管路的沿程損失hf（由達西公式確定）(4)簡單管路的流量（由蔡西公式確定）K：流量模數(shù)或特性流量，表示水力坡度等于1時的流量。5.1簡單管路的水力計算（5）長管水力計算的基本公式阻力系數(shù)與蔡西系數(shù)c的關(guān)系c值可按巴甫洛夫公式計算，即R：水力直徑，適用范圍為0.1m≤R≤3m；n：粗糙系數(shù)，由各種壁面材料的粗糙情況而定；y：與R及n有關(guān)的指數(shù)。與R及n有關(guān)的指數(shù)y由下式確定：
3、（1)精確計算公式（1)近似計算公式對于一般輸水管道，常取粗糙系數(shù)n值是表征邊界表面影響水流阻力的各種因素的一個綜合參數(shù)，其隨管壁材料、內(nèi)壁加工情況和鋪設(shè)方法的不同而異。一般工程初步估算時可采用下列數(shù)值：混凝土和鋼筋混凝土管路n=0.0125焊接金屬管路n=0.012鉚接金屬管路n=0.013大直徑木質(zhì)管路n=0.013巖石中不砌襯的壓力管路n=0.025-0.04特性流量Q是管徑d和壁面粗糙度n的函數(shù)，為方便管路水力計算，可對不同粗糙度和不同直徑的管道，可預(yù)先將特性流量系數(shù)K計算列成數(shù)值表。簡單管路計算可以解決以下三類問題：（1）已知流
4、量Q、作用水頭H、管長l及管壁粗糙度系數(shù)n，通過特性流量K求出管路直徑d；（2）已知流量Q、管長l和管徑d時，可求出能量損失hf（或作用水頭H）；（3）已知管長l、管徑d和作用水頭H時，可求出流量Q。5.2串聯(lián)管路的水力計算串聯(lián)管路是由不同直徑的管段順次連接而成的管路。如城市、工礦企業(yè)的供水管、送風(fēng)系統(tǒng)的干管，都屬于這類管路。串聯(lián)管路的流量可以是沿流程不變，也可由于沿管路每隔一定的距離有流量分出，從而各段有不同的流量。隨著沿程流量的減少，所采用的管徑也相應(yīng)減小，各段管路中的流速也不相同。串聯(lián)管路中的每一段管路都是簡單管路(1)任一管段的水
5、頭損失(2)總作用水頭（等于各管段的水頭損失之和）(3)流量關(guān)系（按連續(xù)性條件求出）(4)沿程無流量（qi＝0）分出時的水頭損失串聯(lián)管路的水力計算基本計算公式串聯(lián)管路水力計算解決的問題(1)已知作用水頭H和各管段的di、li和qi，求每段的Qi；(2)已知各管段的Qi、di、li和qi，求所有各段的作用水頭H；(3)已知作用水頭H和各管段的Qi、li和ni，可求某段的管徑di（其它各管段直徑為已知）。串聯(lián)管路的測壓管水頭線與總水頭線重合，整個管路的水頭線呈折線形（各管段流速不同，其水力坡度也不相同）。5.3并聯(lián)管路水力計算并聯(lián)管路：兩條或
6、兩條以上的管道在同一節(jié)點分出又在另一節(jié)點匯合。各管段的流量一般來說是各不相同的。并聯(lián)管路一般按管長計算。并聯(lián)管路水流特點：液體通過并聯(lián)段每一支管的水頭損失皆相等。并聯(lián)管路基本計算公式（1）并聯(lián)管路兩節(jié)點A與B間的水頭損失。（2）支管的流量與總流量間應(yīng)滿足連續(xù)性方程。若，流量關(guān)系式為（3）管路系統(tǒng)總水頭損失等于系統(tǒng)中并聯(lián)管路水頭損失與其它管段水頭損失之和。注意：并聯(lián)管路各管段的水頭損失相等，只表明通過每一管段的單位重量液體的機械能損失相等。由于通過各管段的流量并不一定相等，所以各管段上的總機械能損失（全部液體重量）也不一定相同，即流量大的管
7、段，其總機械損失也大；反之亦然。5.4連續(xù)均勻出流管路通過流量：在一個管段內(nèi)通過固定不變的流量連續(xù)出流管路：通過流量外，有時還要沿管長連續(xù)不斷地向外泄出流量連續(xù)均勻出流管路：管段單位長度上的泄出流量均相等連續(xù)均勻出流管路能量損失連續(xù)均勻出流管路水力計算的基本公式（1）距起點A為x處的M點流量（2）長度為dx微段上的水頭損失（3）在長度l的管路上的水頭損失近似公式或（4）實際計算流量QC：（5）用計算流量表示的水頭損失：（6）通過流量QT等于零時的水頭損失：當(dāng)流量全部沿程均勻泄出時，其水頭損失只等于全部流量集中在端泄出時水頭損失的（因沿管路
8、流速遞減）。5.5管網(wǎng)的水力計算基礎(chǔ)管網(wǎng)是一種復(fù)雜的管路，分為兩種類型：枝狀管網(wǎng)和環(huán)狀管網(wǎng)。枝狀管網(wǎng)：管線于某點分開后不再匯合在一起，呈一樹枝形狀。枝狀管網(wǎng)的總長度較短，建筑費用較低，但當(dāng)某處
