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1、第6章孔口、管嘴及有壓管流工程實(shí)例高壓管嘴噴嘴主要內(nèi)容孔口出流管嘴恒定出流短管的水力計(jì)算長(zhǎng)管的水力計(jì)算離心式水泵及其水力計(jì)算知識(shí)點(diǎn)與難點(diǎn)★本章所用知識(shí)點(diǎn)連續(xù)性方程能量方程沿程水頭損失局部水頭損失★重點(diǎn)掌握孔口、管嘴恒定出流的水力計(jì)算有壓管路恒定流動(dòng)的水力計(jì)算離心式水泵的水力計(jì)算概述孔口小孔口大孔口管嘴管路短管長(zhǎng)管簡(jiǎn)單管路復(fù)雜管路※復(fù)雜管路串聯(lián)管路并聯(lián)管路管網(wǎng)枝狀管網(wǎng)環(huán)狀管網(wǎng)孔口的分類及其與管嘴、管流的關(guān)系小孔口出流、大孔口出流（按H/d是否大于10來(lái)判定）恒定出流、非恒定出流淹沒(méi)出流、非淹沒(méi)出流薄壁出流、厚壁出流如果壁厚達(dá)到3～4d，孔口就可以
2、稱為管嘴，收縮斷面將會(huì)在管嘴內(nèi)形成，而后再擴(kuò)展成滿流流出管嘴。管嘴出流的能量損失只考慮局部損失。如果管嘴再長(zhǎng)，以致必須考慮沿程損失時(shí)就是短管了。液體從孔口以射流狀態(tài)流出，流線不能在孔口處急劇改變方向，而會(huì)在流出孔口后在孔口附近形成收縮斷面，此斷面可視為處在漸變流段中，其上壓強(qiáng)均勻。§6—1孔口出流HH0OOCAACDCvCv0一.孔口出流的計(jì)算計(jì)算特點(diǎn)：出流特點(diǎn)：收縮現(xiàn)象1.自由式出流從1→C建立伯努利方程，有式中：為孔口流速系數(shù)，對(duì)于小孔口，式中：、分別為孔口收縮系數(shù)和流量系數(shù)由于邊壁的整流作用，它的存在會(huì)影響收縮系數(shù)，故有完全收縮與非完全收
3、縮之分，視孔口邊緣與容器邊壁距離與孔口尺寸之比的大小而定，大于3則可認(rèn)為完全收縮。流量系數(shù)是流速系數(shù)與小孔口斷面收縮系數(shù)的乘積ab完全收縮非完全收縮無(wú)收縮2.小孔口淹沒(méi)式出流從1→2建立伯努利方程，有（與自由式出流公式完全相同）（與自由式出流公式完全相同）大孔口出流的流量公式形式不變，只是相應(yīng)的水頭應(yīng)近似取為孔口形心處的值，具體的流量系數(shù)也與小孔口出流不同。由于孔口各點(diǎn)的作用水頭差異很大，如果把這種孔口分成若干個(gè)小孔口，對(duì)每個(gè)小孔口出流可近似用小孔口出流公式，然后再把這些小孔口的流量加起來(lái)作為大孔口的出流流量3.大孔口恒定出流大孔口出流的流量系
4、數(shù)，可查表大孔口形心的水頭4.孔口非恒定出流孔口非恒定出流一般應(yīng)考慮液面高度對(duì)孔口出流速度的影響。然而當(dāng)孔口面積遠(yuǎn)小于容器面積時(shí)，液體在dt時(shí)段內(nèi)的升降或壓強(qiáng)的變化緩慢，慣性力可忽略不計(jì)，此時(shí)可把整個(gè)變速的流動(dòng)過(guò)程劃分為許多小區(qū)間，在每個(gè)小區(qū)間仍可按恒定流處理。經(jīng)孔口流出的液體體積容器內(nèi)減少的液體體積對(duì)上式積分若H2=0,Qmax—開(kāi)始出流的最大流量變水頭出流的放空時(shí)間，等于在起始水頭作用下流出同體積的液體所需時(shí)間的兩倍。§6—2管嘴恒定出流在容器孔口上連接一段斷面與孔口形狀相似，長(zhǎng)度為(3-4)d的短管，這樣的短管稱為管嘴，液流流經(jīng)管嘴且在出
5、口斷面滿管流出的現(xiàn)象稱為管嘴出流。一、管嘴出流的計(jì)算計(jì)算特點(diǎn):出流特點(diǎn):在C-C斷面形成收縮，然后再擴(kuò)大，逐步充滿整個(gè)斷面。從1→2建立伯努利方程，有式中：為管咀流速系數(shù)，★管嘴正常工作條件式中：為管咀流量系數(shù)，例題1一.圓柱形外伸管嘴出流管嘴出流的局部損失由兩部分組成，即孔口的局部水頭損失及收縮斷面后擴(kuò)展產(chǎn)生的局部損失，水頭損失大于孔口出流。但管嘴出流為滿流，因此流量系數(shù)仍比孔口大，其出流公式為圓柱形外管嘴的流量系數(shù)圓柱形外管嘴的流速系數(shù)圓柱形外管嘴的局部阻力系數(shù)管嘴出流流量系數(shù)的加大也可以從管嘴收縮斷面處存在的真空來(lái)解釋，由于收縮斷面在管嘴
6、內(nèi)，壓強(qiáng)要比孔口出流時(shí)的零壓低，必然會(huì)提高吸出流量的能力。D3～4DvCvcC圓柱形外管嘴的真空度列c-c和2-2斷面的能量方程按突擴(kuò)計(jì)算對(duì)圓柱形外管嘴：由實(shí)驗(yàn)得：取a=1.0,則得：圓柱形外管嘴收縮斷面的真空度可達(dá)作用水頭的75%，管嘴的作用相當(dāng)于將孔口自由出流的作用水頭增加了0.75倍，這樣就提高了管嘴的出流能力。管嘴長(zhǎng)度為(3-4)d圓柱形外管嘴的正常工作條件有壓管道恒定流動(dòng)水力計(jì)算主要解決以下幾方面問(wèn)題：§6—3有壓管道恒定流動(dòng)的水力計(jì)算①計(jì)算管道輸水能力； ②確定作用水頭； ③計(jì)算沿程壓強(qiáng)分布。實(shí)際流體恒定總流能量方程沿程損失局部損失
7、已能定量分析，原則上解決了恒定總流能量方程中的粘性損失項(xiàng)。管道中的滿流管道水力計(jì)算的基本公式連續(xù)性方程伯努利方程式中E為外界（泵、風(fēng)機(jī)等）加給單位重量流體的機(jī)械能。能量損失一、管道系統(tǒng)分類1．按能量損失大小長(zhǎng)管：凡局部阻力和出口速度水頭在總的阻力損失中，其比例不足5％的管道系統(tǒng)，稱為水力長(zhǎng)管，也就是說(shuō)只考慮沿程損失。短管：在水力計(jì)算中，同時(shí)考慮沿程損失和局部損失的管道系統(tǒng)，稱為短管。2．按管道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單管道：管徑和粗糙度均相同的一根或數(shù)根管子串聯(lián)在一起的管道。復(fù)雜管道：除簡(jiǎn)單管道以外的管道系統(tǒng)，稱為復(fù)雜管道，又可分成：1）串聯(lián)管道：不同管徑或
8、不同粗糙度的數(shù)段管子串聯(lián)聯(lián)接所組成的管道系統(tǒng)。2）并聯(lián)管道：是指數(shù)段管道并列聯(lián)接所組成的管道系統(tǒng)。枝狀管道：各不相同的出口管段在不同位置分流，形狀如樹(shù)
