水动力学基础课件：第七章－有压管中的恒定流(10).ppt

１　输水能力计算 　已知管道布置，断面尺寸和作用水头，要求确定管道通过的流量 四、工程管道计算的类型 ２　已知管道尺寸和输水能力，计算水头损失；即要求确定通过一定流量时所必须的水头 例：由水塔沿长度为3500m、直径为 3500m，直径为300mm的新铸铁管向 工厂输水．设安置水塔处的地面高程 为130m，厂区地面高程为110m，工厂 所需水头为25m。若须保证工厂供水量 为85l/s，求水塔高度。 例：一横穿河道的钢筋混凝土倒虹吸管，已知通过流量为3m3/s，上下游水位差为3m，倒虹吸管长50m，其中经过两个30°的折角转弯，其局部水头损失系数为0.20；进出口局部水头损失为0.5、1.0，上下游渠中流速均为1.5m/s，管壁粗糙系数为0.014。要求确定倒虹吸管直径。 ３　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（管道直径） ４　对已知管道尺寸、水头和流量的管道，要求确定管道各断面的压强。 可以判断是否有负压区，是否会产生空化现象 工程水力问题例举 １、虹吸管的水力计算 　有一渠道用两根直径为1m的混凝土虹吸管来跨过山丘，渠道上下游高程为100m和99m，虹吸管各段长为8m、12m和15m，中间有60°折角弯头两个，局部损失系数为0.365，进出口损失系数为0.5和1.0．要求 （１）每根虹吸管的输水能力； （２）若最大允许真空值为７米时，问虹　吸管最高安装高程 ２、水泵装置的水力计算 　用离心泵将湖水抽到水池，流量为0.2m3/s，湖面高程85m，水池水面高105m，吸水管长10m，水泵允许真空度为4.6m，吸水管底阀局部水头损失系数为2.5，直角弯头局部水头损失系数0.3，水泵入口前的渐变收缩段局部水头损失系数为0.1，吸水管沿程阻力系数为0.022，压力管道采用铸铁管直径为500mm，长度为1000m.要求确定： （１）吸水管的直径； （２）水泵安装高程 （３）带动水泵的动力机械功率 第8章　有压管中的恒定流 有压管特性 　管道的整个断面均被液体所充满，断面的周界为湿周；有压管道断面上各点压强一般不等于大气压 有压管类型 　有压管道分简单管道和复杂管道；复杂管分串联管道、并联管道、分叉管道 简单有压管类型 短管 f j h h g V )% 10 ~ 5 ( 2 2 ? + 长管: f h )% 10 ~ 5 ( j h g V 2 2 ? + j h g V 2 2 ? + 忽略不计 管流的计算任务 a) 求过流能力Q b) 确定作用水头H或管径d c) 计算管线各断面压强分布 一、简单管道水力计算 1. 小孔口恒定出流 μ—流量系数, μ=0.60~0.62 Z—上下游水位差 淹没出流 gz A Q 2 m = 自由出流 gH A Q 2 m = H C C d l 1 1 z l m + + = ? 一般简单短管流量系数 d l 1 z l m + = ? 自由出流 淹没出流 2. 管嘴恒定出流 流量公式 gH A Q 2 m ￠ = 工作条件: l=(3~4)d H C C L=(3 ～ 4)d μ￠ —管嘴流量系数 μ￠= 0.82 管嘴过流能力是空口的1.32倍 原因：管嘴收缩断面处出现真空，起到抽吸作用 管嘴使用条件：原因：空化、沿程损失 3、 长管水力计算 a) 基本公式 2 0 l Q S H = Q 2 2 H l K = 2 2 g v d l h H f l = = R AC K = 流量模数 5 2 0 8 d g S p l = 管道比阻 (b) 注意事项 当v1.2m/s l Q kS H 2 0 = l K Q k H 2 2 = k—修正系数 4、 水头线绘制 v 0 总水头线 测压管水头线 H H 0 基准面 v 0 2 2g 二、 复杂管道水力计算 a) 串联管道 b) 并联管道 c) 分叉管道 d) 沿程泄流管 e) 管网 例3: 倒虹吸管, 已知Q=0.5m3/s, n=0.014, l=70m, 上下游水位差 z=1.5m, z进口=0.4, z弯=0.2, z出口=1.0。 求:管径 z 解: gz A Q C 2 = m d l C 2 1 + + + = l z z z m 出口 弯 进口 d R n C ) 4 ( 014 . 0 1 1 6 1 6 1 = = d c 71 . 1 8 . 1 1 3 4 + = \ m d C g 0244 . 0 8 3 1 2 = = l s m / 5 . 0 3 = gz d d Q 2 4 71 . 1 8 . 1 1 2 3 4 + = p 采用试算法,可得d=0.53m 例4: 离心泵,已知 Q=0.02m3/s, 提水高度 z=18m, l吸=8m,