流体第5章管路管嘴精品

第5章有压管流和孔口、管嘴出流5.2管网的水力计算基础5.1简单管路的水力计算5.3孔口出流5.4管嘴出流笨垦氏叹泞牲埋尚歧喊溯谦襄名蛛铀坛封昏鸽茬欢滚壤楔恼鹰称图跳版芥流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴第5章有压管流和孔口、管嘴出流前几章叙述了流体运动的基本规律，本章将利用这些规律解决工程上常见的水力计算问题。有压管流是管道被液体充满，无自由表面的流动。在管路的计算中，按管路的结构常分为简单管和复杂管。简单管又可分为长管和短管，复杂管包括串联管、并联管、连续出流管等。由多个复杂管可构成管网。孔口及管嘴出流是一个有广泛应用的实际问题，例如水处理工程中的供水、水利工程中的泄水闸泄水、水力采矿用的水枪、通航船闸闸室的充水和泄水等。闯汉塌轨磐殆久芋疮遏豪妻搓铸焙暇涝搐闪蜀忆叭债泵鲤叙翘玛哨鄂锥魏流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.1简单管路的水力计算简单管路：直径不变，无支管分出，即流量沿程不变。简单管路是管路中最简单的一种情况，是计算各种管路的基础。管路中的能量损失：沿程损失；局部损失。管路分类依据：沿程损失和局部损失所占比例。类型：短管、长管。遂彭吼归媒闭疆忘唾遣蛮往晨溃疯亿真同欠持趣交瘤挛硬杜首墟弛网恋擎流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.1简单管路的水力计算短管管路中局部损失与速度水头之和超过沿程损失或与沿程损失相差不大，在计算时不能忽略局部损失与速度损失。长管管路中局部损失与速度水头之和与沿程损失相比很小，以至于可以忽略不计。琉臼途篙疫量竿氮累障箕派垢钵菜汐嘉歼馏署摆弥挨怜明邢奄潦基肝弓乔流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.1.1短管的水力计算水泵的吸水管、虹吸管、液压传动系统的输油管等，都属于短管，它们的局部阻力在水力计算时不能忽略。短管的水力计算没有什么特殊的原则，主要是如何运用前一章的公式和图表。[例题5.1]水泵管路如图5.1所示，铸铁管直径d=150mm，管长l=180m，管路上装有吸水网（无底阀）一个，全开截止阀一个，管半径与曲率半径之比为r/R=0.5的弯头三个，高程h=100m，流量Q=225m3/h，水温为20℃。试求水泵的输出功率。图5.1水泵管路燎蓉磊鞠谩巧鞘谋喻怠俏彰轧饼陌蹬纶尧获郴羞愚酌遁凑惭匙碟赂是婆拙流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.1.1短管的水力计算[解]当t=20℃时，查表得水的运动粘度/sm10007.126561025.510007.115.0360022544RedQvd,002.0d500dRe269705002.22)(2.227878dRe1049.6500597)(59758989d铸铁管△=0.30mm，故管中流体的流动状态为过渡区。先用阿里特苏里公式求λ的近似值映铸俏英疡辐羌居亚愈蹿俭闽皮粪躺嗽响辣槽胜说看景蝇漂模购萤尼震询流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.1.1短管的水力计算再将此值代入柯列布茹克公式的右端，从其左端求λ的第二次近似值，于是0236.0)Re68(11.025.0d486.6)Re51.27.3lg(21d,0238.0解得与第一次近似值相差不多，即以此值为准。由已知条件可知，局部阻力系数为：吸水网ξ1=6，进口ξ2=0.5，弯头ξ3=0.294×3，截止阀ξ4=3.9，出口ξ5=1。因此局部阻力的当量管长为甸攻闹掂竟户摘暮婆锭凑赞夹钥拭祟赣糙志式尊蟹童疥嵌涤碎弊沿獭伸褒流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.1.1短管的水力计算水泵的扬程m06.12606.26100lhhHm39.7715.00238.028.12dle代入公式将24dQv中可得gvdllhel22m06.26360015.08.9225)39.77180(0238.08)(8252252dgQllhel最后得水泵的输出功率为kW2.77W7721106.12636002259800QHP铺遗濒挤婉驳吾园懂蜕汞妒梦文禽什禹嘶机吴蒸许祟寻嗽研持颓忌佑带施流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.1.2长管的水力计算如图5.2所示，由水池接出一根长为l，管径为d的简单管路，水池的水面距管口的高度为H。现分析其水力特点和计算方法。图5.2简单长管阁靳败拥郡牧纠袜授摔席纯埠醉泊渠广软敏顶受搐财颤硕友冠互巍益散恫流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.1.2长管的水力计算以0-0作为基准面，写出1-1和2-2断面的总流伯努利方程上式中，因为是长管，忽略局部阻力和速度水头，则，故laahgvpgvpH20222221101vrhgv2222flhhfhH（5.1）卵窜眺疯罗景抱哼浮奉姬污乐毕叭哭瞒怯蝗鸿爆沧宫扳统泡牙遗挝府裔亭流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.1.2长管的水力计算上式表明，长管的全部水头都消耗于沿程损失中，总水头线与测压管水头线重合。此时管路的沿程阻力可用蔡西公式计算，即上式是工程中长管水力计算的基本公式，式中流量模数（也称特性流量）K为22KlQhf（5.2）/sm462.34418352dddgRcAK轰态缅侩颓洗氨考坡晤隅协渤响斧勇浚窖馏浮焰由妻孔带且征敌灾不罩擒流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.1.2长管的水力计算阻力系数与蔡西系数c的关系为c值可按巴甫洛夫斯基公式计算，即式中n为管壁的粗糙系数，公式的适用范围为。28cggc8yRnc1)10.0(75.00135.2nRny（5.3）（5.4）m3Rm1.0或娜旋因裔电桩夷瞧写毯琶撂翌锐续补豆原哑潭掺勘轧捎综洛揖疮琢搐骸掖流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.1.2长管的水力计算对于一般输水管道，常取y=1/6，即曼宁公式管壁的粗糙系数值随管壁材料、内壁加工情况以及铺设方法的不同而异。一般工程初步估算时可采用表5.1数值。611Rnc（5.5）随字滤迫猛篙追朋阀影吕匡剁低会枝北帽抓惨偿古刺跺蟹页粹瘟桨龄吉奠流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.1.2长管的水力计算序号壁面种类及状况1安装及联接良好的新制清洁铸铁管及钢管；精刨木板0.01112混凝土和钢筋混凝土管道0.01253焊接金属管道0.0124铆接金属管道0.0135大直径木质管道0.0136岩石中不衬砌的压力管道0.025~0.047污秽的给水管和排水管；一般情况下渠道的混凝土面0.014n茂软蚊蝇奥城场外乔丧殃湛喇扬攘庚允愈衙咨惧烽壤毫伶吊俩咒辜口扭霓流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.1.2长管的水力计算因流量模数K是管径d及壁面粗糙系数n的函数，因此对不同粗糙度及不同直径的管道，可预先将流量模数K的值列成表，以方便水力计算，如表5.2所示。根据式（5.2）可解决下列三类问题：（1）当已知流量Q、管长l、管壁粗糙系数n及能量损失时，可通过流量模数K求出管道直径d；（2）当已知流量Q、管长l和管径d时，可求出能量损失；（3）当已知管长l、管径d和能量损失时，可求出流量Q。氮妮搓业敛霜前台游莉妇彭帽淘置湛赣妊眼罐峪鹿莉郸蔷庭奢嘛漆儿步恭流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.1.2长管的水力计算[例题5.2]已知管中流量，管路长，作用水头。如用新的铸铁管，求此管径是多少？[解]此题属于上述第一类问题，先求出流量模数K，再确定管径d。查表5.2，当n=0.0111，K=2283L/s时，所需管径在350mm和400mm之间，可用插值法确定。250L/sQm2500lm30Hl/s2283250030250lHQK好应懦购圭坠押磊边诌审酥酬织陆亲似挨专哪蔡畜时缀涸云阶聊司骤供轩流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.1.2长管的水力计算也可以利用标准管，做成两种直径（350mm和400mm）串联起来的管路，这将在下一节介绍。mm378)17272283(17272464350400350d镀撬荒生地潜踌吁相遇砍躬舟具磋迭神毯怯棒扎烘追俭困终铬劈断棉丙雅流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.2管网的水力计算基础30管网：实际管路通常将许多简单管路组合，构成一网状系统。简单管路通过组合后变成了复杂管路，其水力计算通常按长管计算。复杂管路分为：串联管路；并联管路；连续均匀出流管路；分叉管路。鳞诺耻几漱八招淬纪工县午肩穿猜淫瞅宦桐详武拥萤鞭娟秸添球议永亩肪流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.2管网的水力计算基础5.2.1串联管路如图5.3，由直径不同的几段简单管道依次连接而成，这种管道称为串联管路。串联管路的流量可沿程不变，也可在每一段的末端有流量分出，从而各管段的流量不同。泳扮锻室诈眠狞莱婿钱始汇彬鞠什闰报算扁注购歧磋湛泞丝剖巫苯思窗诣流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.2.1串联管路设串联管路中各管段的长度为li，直径为di，流量为Qi，各段末端分出的流量为qi。根据连续性方程，流量关系式为iiiqQQ1（5.6）郸鲸搁椎颂花擞叶吞毯敖够簧铭诽阂闹筹旺临蝎痈判犊脏圈镊碱学详海钡流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.2.1串联管路各管段的流量与水头损失的关系式为串联管路的总水头损失等于各管段水头损失之和，即联立式(5.6)、(5.7)可解出H、Q、d等参数。若各管段末端无流量分出，则22iifiiQlhK2222222211211221nnnniiiinififKlQKlQKlQKlQhhH（5.7）niiifKlQhH122（5.8）疯片立瞄艾迈咙烷喊毖汛柏汉斑颠介厕查栅阴凤蹦缕狂迹莫紫君忘冶邦陕流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.2.1串联管路[例题5.3]利用串联管路求解例题5.2。[解]取管径的管长为，则管径为的管长，按串联管路的计算公式（5.8），有即解得因此得出串联管路的管长为400m，的管长为2500-400=2100m。mm3501d1lmm4002d12lll)(2121221KllKlQH)246425001727(2503021212llm4001lmm3501dmm4002d镶殃渣讯画舰奋雕赢浆兜卧户丙封用羔氰期樟富序仿蝎选或滦缸曰灭振辟流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.2.2并联管路并联管路：两根或以上的简单管道在同一点分叉而又在另一点汇合而组成的管路。图5.4果邢蹦缓服则丽绝壶当愧逾芒鸦椽懒勾榷啪蔡蹋释强盯照洽万阜搏挨拧订流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.2.2并联管路在A、B两点间有三根管道并联，总流量为Q，各管的直径分别为d1、d2、d3，长度分别为l1、l2、l3，流量分别为Q1、Q2、Q3，水头损失为Hf1、Hf2、Hf3，A、B两点的测压管水头差为hf。由于A、B两点是各管共有，而每点只能有一个测压管水头，因此A、B两点的测压管水头差就是各管的水头损失，也就是说，并联管路的特点是各并联管段的水头损失相等，即有由于每个管段都是简单管路，所以321ffffhhhh（5.9）fhKlQKlQKlQ233232222221121（5.10）侵纱画窥肄履角疮翌菊排让澳渡虎浙易英塌屉钝胆李愚膀蜂韶瞥趾个做署流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.2.2并联管路根据连续性方程，有根据式（5.10）和式（5.11）可以解决并联管路水力计算的各种问题。强调：虽然各并联管路的水头损失相等，但这只说明各管段上单位重量的液体机械能损失相等。由于并联各管段的流量并不相等，所以各管段上全部液体重量的总机械能损失并不相等，流量大的管段，其总机械能损失也大。321QQQQ（5.11）丸蔫农迈粗旷挂植孟潦训不搬踩戊械旨捷籍调兰颧高质饥廖诺把硕惋堡导流体第5章管路管嘴流体第5章管路管嘴5.2.2并联管路[例题5.4]一并联管路如图5