有壓管道中的恒定流

水力學第四章有壓管中的恒定流前進目前一頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點有壓管中的恒定流有壓管道無壓管道有壓流無壓流簡單管道復雜管道長管短管自由出流淹沒出流簡單管道串聯(lián)管道并聯(lián)管道水頭損失以沿程水頭損失為主，局部水頭損失和流速水頭在總損失中所占比重很小，計算時可以忽略的管道局部損失及流速水頭在總損失中占有相當?shù)谋戎?，計算時不能忽略的管道前進目前二頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點主要內(nèi)容：簡單管道水力計算的基本公式簡單管道水力計算的基本類型簡單管道水力計算特例——虹吸管及水泵串聯(lián)管道的水力計算并聯(lián)管道的水力計算結(jié)束目前三頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點簡單管道水力計算的基本公式自由出流1122HOO淹沒出流2211ZOO按短管計算時：其中按長管計算時：或若令則返回目前四頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點

即管路中任意斷面i處的測壓管水頭等于總水頭H0減去該斷面以前的沿程水頭損失與局部水頭損失，再減去該斷面的流速水頭。把各斷面的測壓管水頭連接起來，就得到整個管路的測壓管水頭線。（1）根據(jù)能量方程，管路中任意斷面處的測壓管水頭為：測壓管水頭線的定性分析目前五頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點（2）測壓管水頭線和總水頭線的繪制步驟：a.根據(jù)各管的流量，計算相應的流速，沿程水頭損失和局部水頭損失b.自管道進口到出口，計算每一管段兩端的總水頭值，并繪出總水頭線。c.自總水頭線鉛直向下量取管道各個斷面的流速水頭值，即得測壓管水頭線。（3）繪制總水頭線和測壓管水頭線的原則目前六頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點a.繪制總水頭線和測壓管水頭線時，沿管長均勻分布；發(fā)生在局部的管段上，則在該斷面上有兩個總水頭，一個是局部損失前的，一個是局部損失后的。b.在繪制總水頭線時，應注意進口的邊界條件圖5-3管道的進口邊界目前七頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點3）在等直徑管段中，測壓管水頭線與總水頭線是平行的。4）在繪制總水頭線時，應注意出口的邊界條件圖5-4管道出口的邊界返回!目前八頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點OOHV0≈011前進目前九頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點V0≠0前進目前十頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點2211V0≠0V下≈0前進目前十一頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點2211V0≠0V下≠0返回目前十二頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點1.輸水能力計算當管道布置、斷面尺寸及作用水頭已知時，要求確定管道通過得流量。對于短管和長管都可以用公式直接求解。

簡單管道水力計算的基本類型2.已知管道尺寸和輸水流量Q，求保證輸水流量的作用水頭H。實際是已知通過流量Q時，求管道的水頭損失，可以直接計算，但對于長管需要先計算管內(nèi)流速，以判別是否要進行修正。目前十三頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點對于短管

對于長管按求得的流量模數(shù)，即可試算確定所需的管道直徑。上式中與管徑有關(guān)，所以需要試算。3.已知管線布置和輸水流量，求輸水管徑d。目前十四頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點這是工程中常見的實際問題。通常是從技術(shù)和經(jīng)濟兩方面綜合考慮，確定滿足技術(shù)要求的經(jīng)濟流速。有了經(jīng)濟流速就可以求出管徑，這樣求水頭H即轉(zhuǎn)化為第二類問題。5.對于一個已知管道尺寸、水頭和流量的管道，要求確定管道各斷面壓強的大小。4.已知流量和管長，求管徑d和水頭H；測壓管水頭線目前十五頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點例題一橫穿河道的鋼筋混凝土倒虹吸管，如圖所示。已知通過流量Q為3m3/s，倒虹吸管上下游渠中水位差z為3m，倒虹吸管長l為50m，其中經(jīng)過兩個300的折角轉(zhuǎn)彎，其局部水頭損失系數(shù)ξb為0.20；進口局部水頭損失系數(shù)ξe為0.5，出口局部水頭損失系數(shù)ξ0為1.0，上下游渠中流速v1及v2為1.5m/s，管壁粗糙系數(shù)n＝0.014。試確定倒虹吸管直徑d。

目前十六頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點因為沿程阻力系數(shù)λ或謝才系數(shù)C都是d的復雜函數(shù)，因此需用試算法。解：倒虹吸管一般作短管計算。本題管道出口淹沒在水下；而且上下游渠道中流速相同，流速水頭消去。目前十七頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點先假設(shè)d＝0.8m，計算沿程阻力系數(shù)：目前十八頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點與假設(shè)不符故再假設(shè)d=0.95m，重新計算則采用管徑d為0.95米目前十九頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點簡單管道水力計算特例——虹吸管及水泵ZZs

虹吸管是一種壓力管，頂部彎曲且其高程高于上游供水水面。其頂部的真空值一般不大于7~8m水柱高。虹吸管安裝高度Zs越大，頂部真空值越大。虹吸管的優(yōu)點在于能跨越高地，減少挖方。虹吸管長度一般不長，故按短管計算。1122通過水泵轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動的作用，在水泵進口端形成真空，使水流在池面大氣壓作用下沿吸水管上升，流經(jīng)水泵時從水泵獲得新的能量，從而輸入壓力管，再流入水塔。安裝高度提水高度安裝高度ZZs吸水管壓水管水泵向單位重量液體所提供的機械能，稱為水泵的揚程返回目前二十頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點簡單管道水力計算應用舉例

虹吸管是一種壓力輸水管道，（如圖）頂部彎曲且其高程高于上游供水水面。若在虹吸管內(nèi)造成真空，使作用在上游水面的大氣壓強和虹吸管內(nèi)壓強之間產(chǎn)生壓差，水流即能超過虹吸管最高處流向低處。虹吸管頂部的真空理論上不能大于最大真空值，即10米高水柱。實際上當虹吸管內(nèi)壓強接近該溫度下的汽化壓強時，液體將產(chǎn)生汽化，破壞水流的連續(xù)性。1.虹吸管的水力計算目前二十一頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點

故一般不使虹吸管中的真空值大于7~8米。虹吸管的長度一般不大，故應按短管計算。圖5-5虹吸管的工作原理目前二十二頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點求：（1）通過虹吸管的流量。（2）當虹吸管內(nèi)最大允許真空值hv=7.0m時，虹吸管的最大安裝高度。圖5-6例題1圖示用直徑d=0.4m的鋼筋混凝土虹吸管從河道向灌溉渠道引水，河道水位為120m，灌溉渠道水位118m，虹吸管各段長度為l1=10m，l2=5m，l3=12m，虹吸管進口安裝無底閥的濾網(wǎng)（ζ=2.5）,管道有兩個60o的折角彎管（ζ=0.55）。目前二十三頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點解：（1）計算通過虹吸管的流量目前二十四頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點（2）計算虹吸管的最大安裝高度列河道水面和虹吸管下游轉(zhuǎn)彎前過水斷面的能量方程所以目前二十五頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點（1）吸水管的水力計算。吸水管的計算在于確定吸水管的管徑及水泵的最大允許安裝高程。（2）壓力水管的水力計算。壓力水管的計算在于決定必需的管徑及水泵的裝機容量2.水泵裝置的水力計算

目前二十六頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點例題2流量Q，吸水管長l1，壓水管長l2，管徑d，提水高度z，各局部水頭損失系數(shù)，沿程水頭損失系數(shù)要求水泵最大真空度不超過6m，確定水泵允許安裝高度，計算水泵的揚程。目前二十七頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點zz2112233圖5-7

水泵揚程=提水高度+全部水頭損失目前二十八頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點串聯(lián)管道的水力計算各管段的聯(lián)接點水流符合連續(xù)性方程：水流滿足能量方程：（按短管計）或（按長管計）按短管計Q2Q1Q3q1q2HQ2Q1Q3q1q2H按長管計返回目前二十九頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點并聯(lián)管道的