第五章有压管道.ppt

* * 第五章 有压管道中的恒定流 5-1 概述 有压管道：管道周界上的各点均受到液体压强的作用。 有压管中的恒定流：有压管中液体的运动要素不随时间而变。 管道根据其布置情况可分为：简单管道与复杂管道。 复杂管道又可分为：串联管道、并联管道、分叉管道、均匀泄流管道。 根据hf与hj两种水头损失在损失中所占比重的大小，将管道分为长管及短管两类。 简单管道水力计算的基本类型 对恒定流，有压管道的水力计算 主要有下列几种。 一、输水能力计算 已知管道布置、断面尺寸及作用水头时，要求确定管道通过的流量。计算如上节例题。 二、当已知管道尺寸和输水能力时，计算水头损失；即要求确定通过 一定流量时所必须的水头。 三、管道直径的确定 四、对一个已知管道尺寸、水头和流量的管道，要求确定管道各断面压强的大小。 先分析沿管道总流测压管水头的变化情况，再计算并绘制测压管水头线。 因为流量和管径均已知各断面的平均流速即可求出，入口到任一断面的全部水头损失也可算出。该点压强为 由此可绘出总水头线和测压管水头线。管内压强可为正值也可为负值。当管内存在有较大负压时，可能产生空化现象。 5-2 简单短管的水力计算 简单管道：指管道直径不变且无分支的管道。 简单管道的水力计算可分为自由出流和淹没出流。 一、自由出流 对1-1断面和2-2断面 建立能量方程 令 且因 故 上式表明，管道的总水头将全部消耗于管道的水头损失和保持出口的动能。 因为沿程损失 局部水头损失 有 取 则 管中流速 通过管道流量 式中 称为管道系统的流量系数。 当忽略行近流速时，流量计算公式变为 二、淹没出流 管道出口淹没在水下称为淹没出流。 取符合渐变流条 件的断面1-1和2-2 列能量方程 因 则有 在淹没出流情况下，包括行进流速的上下游水位差z0完全消耗于沿程损失及局部损失。 因为 整理后可得管内平均流速 通过管道的流量为 式中， 称为管道系统的流量系数。 当忽略掉行近流速时，流量计算公式为 注： Z 淹没出流 H 自由出流 水头 比较 相同条件下，淹没出流还是自由出 流流量系数值是相等的。 三、管径的确定 管线布置已定，当要求输送一定流量时，确定所需的断面尺寸（圆形管道即确定管道直径）。这时可能出现下述两种情况： 1．管道的输水能力、管长l及管道的总水头H均已确定。 管道直径， 流量系数 与管径有关，需用试算法确定。 2．管道的输水量Q，管长l已知，要求选定所需的管径及相应的水头。从技术和经济条件综合考虑。 (1) 管道使用要求： 管中流速大产生水击，流速小泥沙 淤积。 (2) 管道经济效益：管径小，造价低，但流速大，水头损失也大，抽水耗费也增加。反之管径大，流速小，水头损失减少，运转费用少，但管道造价高。 当根据技术要求确定流速后管 道直径即可由右式计算： 四、绘制总水头线和侧压管水头线