1、流體力流體力學(xué)電學(xué)電子子教教案案 第第5章章 孔口、管嘴及有壓管流孔口、管嘴及有壓管流 前幾章介紹了液體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，給出了 水力學(xué)三個(gè)基本方程：連續(xù)方程、 能量方程、 動(dòng)量方程， 以及水頭損失的計(jì)算方法。 應(yīng)用這些基本方程，可解決工程中常見的水力學(xué)問題，如有壓 管道中的恒定流、明渠恒定流以及水工建筑物的水力計(jì)算等。 本章重點(diǎn)介紹是有壓管道中恒定流的水力計(jì)算，本章重點(diǎn)介紹是有壓管道中恒定流的水力計(jì)算， 實(shí)質(zhì)內(nèi)容就是實(shí)質(zhì)內(nèi)容就是能量方程在管道中的應(yīng)用。 為了輸送液體，工程中常使用各種有壓管道，如： 水電站壓力引水鋼管 水庫(kù)有壓泄洪隧洞或者泄水管 供給工農(nóng)業(yè)和生活用水的水泵裝置系統(tǒng)及給水管網(wǎng) 輸

2、送石油的管道等 液 體 管 壁 有壓管道 液體自由面 管 壁 無壓管道 這類管道均被水充滿，斷面周界就是濕周，管道 周界上各點(diǎn)均受到液體壓強(qiáng)的作用，稱有壓管道。 有壓管道斷面上各點(diǎn)的壓強(qiáng)，一般不等于大氣壓強(qiáng)。 21 2 222 2 2 111 1 22 w h g vp z g vp z 實(shí)際流體恒 定總流能量 方程 沿程損失沿程損失 局部損失局部損失 已能定量分析，原則已能定量分析，原則 上解決了恒定總流能量上解決了恒定總流能量 方程中的方程中的粘性損失粘性損失項(xiàng)。項(xiàng)。 短管：短管： 長(zhǎng)管：長(zhǎng)管： hf 與 hj 均較大，不能忽略不計(jì)（hj5hf） hf 很大，不能忽略，而hj可忽略不計(jì)（

3、hj 5hf） 有壓管道的水力計(jì)算有壓管道的水力計(jì)算主要內(nèi)容之一就是，主要內(nèi)容之一就是，確定水頭損失確定水頭損失 孔口、管嘴：孔口、管嘴： hf 與 hj 相比很小，可忽略不計(jì) 注意：長(zhǎng)管和短管不是按管道絕對(duì)長(zhǎng)度判斷 當(dāng)管道存在較大局部損失的管件，如，部分 開啟閘門、噴嘴、底閥等。即使管道很長(zhǎng)，局部損失 也不能略去，必須按短管計(jì)算。 對(duì)于長(zhǎng)管，略去局部水頭損失和流速水頭（沿程損 失不能略去）后，計(jì)算工作大大簡(jiǎn)化。同時(shí)，對(duì) 計(jì)算結(jié)果又沒有多大影響。 第一節(jié)、孔口岀流第一節(jié)、孔口岀流 應(yīng)用：排水工程中各類取水，泄水閘孔，以及某些量測(cè)流量設(shè)備均屬孔口。應(yīng)用：排水工程中各類取水，泄水閘孔，以及某些量測(cè)

4、流量設(shè)備均屬孔口。 第一節(jié)、孔口岀流第一節(jié)、孔口岀流 H H0 O O C A AC d C vC v0 g v 2 2 00 恒定出流、非恒定出流；恒定出流、非恒定出流； 淹沒出流、自由出流淹沒出流、自由出流； 薄壁出流、厚壁出流。薄壁出流、厚壁出流。 10 1 H d 小孔口小孔口 10 1 H d 大孔口大孔口 0 f h 收縮現(xiàn)象收縮現(xiàn)象 c-c為收縮斷面，收縮系數(shù)為收縮斷面，收縮系數(shù)： c A A n影響孔口收縮的因素：影響孔口收縮的因素： 孔口形狀、孔口位置孔口形狀、孔口位置 1.1.薄壁小孔口自由出流薄壁小孔口自由出流 w cc h g v g v H 22 22 00 對(duì)對(duì)0-

5、0，c-c 列能量方程列能量方程 其中其中 g v hh c jw 2 2 0 設(shè)設(shè) g v HH 2 2 00 0 00 0 22 1 gHgHv c c 98. 097. 0 則則 00 22gHAgHAAvQ cc 流速系數(shù)流速系數(shù) 流量系數(shù)流量系數(shù)62. 060. 0 其中其中 H H0 O O C A AC d C vC v0 g v 2 2 00 其中其中 00 1 11 c 則則 管道出口流入到大氣之中，水股四周受大氣作用管道出口流入到大氣之中，水股四周受大氣作用 H0 作用總水頭作用總水頭 孔口流速系數(shù)孔口流速系數(shù) 孔口流量系數(shù)孔口流量系數(shù) ）（）（ g va H g va H

6、H 22 2 22 2 2 00 10 流經(jīng)孔口的局部阻力系數(shù)流經(jīng)孔口的局部阻力系數(shù) 0 收縮斷面突擴(kuò)的局部阻力系數(shù)收縮斷面突擴(kuò)的局部阻力系數(shù) e 98.097.0 62.060.0 2.2.薄壁小孔口淹沒出流薄壁小孔口淹沒出流 對(duì)對(duì)1-11-1，2-22-2 列能量方程列能量方程 g v g v H g v H c e 2 )( 22 2 0 2 22 2 2 00 1 00 0 22 1 gHgHv e c 00 22gHAgHAAvQ cc 管道出口淹沒在水下，稱淹沒出流管道出口淹沒在水下，稱淹沒出流 注意：自由出流時(shí)，水頭H值系水面至孔口形心的深度； 淹沒出流時(shí)，水頭H值系孔口上、下游

7、水面高差。 流速、流量與孔口在水面下的深度無關(guān)，所以也 無“大”，“小”孔口區(qū)別。 考考你：請(qǐng)寫出下圖中兩個(gè)孔口Q1和Q2的流量關(guān)系式（A1=A2)。 圖1：Q1 Q2；圖2：Q1 Q2。（填、 或） 問題：水位恒定的上、下游水箱，如圖，箱內(nèi)水深為 H 和h。三個(gè)直徑相等的薄壁孔口1,2,3位于隔板上的 不同位置，均為完全收縮。 問：三孔口的流量是否相等？為什么？ 若下游水箱無水，情況又如何？ 答案答案 1=2，3不等；三孔不等不等；三孔不等 大孔口出流的流量系數(shù)，可查表大孔口出流的流量系數(shù)，可查表 大孔口形心的水頭大孔口形心的水頭 0 H 3.3.大孔口恒定出流大孔口恒定出流 0 2gHAQ

8、 當(dāng)液體通過大孔口出流時(shí)， 可看成是由許多小孔口出流 組成，而后予以積分求其流 量總和，如圖 注意：（1）大孔口的收縮系數(shù)較小孔口大，故流量系數(shù)亦 較小孔口大。但在工程中，仍采用=0.62。 （2）小孔口出流的流量計(jì)算公式仍可用于估算大孔口出流的 流量，式中H 應(yīng)為大孔口形心C處的水頭H c。 問題：如圖所示，孔1為大孔，孔2為小孔，則其過流量 Q1和Q2的關(guān)系式為： 圖(A)：Q1 Q2；圖(B)：Q1 Q2。 問題：是否可用小孔口的流量計(jì)算公式來估算大孔口的 出流流量？為什么？ 答案答案 可以。因?yàn)橛眯】卓诹髁抗接?jì)算得出的流量比用大孔口可以。因?yàn)橛眯】卓诹髁抗接?jì)算得出的流量比用大孔口

9、出流流量公式得出的流量大出流流量公式得出的流量大1%0.3%，誤差不大。，誤差不大。 在在 dt 時(shí)段內(nèi)時(shí)段內(nèi) hAtghAdd2 0 h h gA A t d 2 d 0 則液面從則液面從 H1 降至降至 H2 所需時(shí)間所需時(shí)間 )( 2 2d 2 21 00 2 1 HH gA A h h gA A t H H 容器放空（即容器放空（即H20）時(shí)間）時(shí)間 max 1 10 10 0 2 2 22 Q V gHA HA gA HA t H1 H2 h dh A0 H1 H2 h dh H1 H2 h dh A0 4. 4. 孔口自由非恒定出流、容器放水時(shí)間的計(jì)算孔口自由非恒定出流、容器放水時(shí)

10、間的計(jì)算 結(jié)論：結(jié)論：在變水頭情況下，等橫截面的柱形容器放空（或充滿）所需的時(shí)間在變水頭情況下，等橫截面的柱形容器放空（或充滿）所需的時(shí)間 等于在起始水頭等于在起始水頭H H1 1下按恒定情況流出液體所需時(shí)間的兩倍。下按恒定情況流出液體所需時(shí)間的兩倍。 第二節(jié)、管嘴岀流第二節(jié)、管嘴岀流 在孔口周邊連接一長(zhǎng)為34倍孔徑的短管，水經(jīng)過短管并在出口 斷面滿管流出的水力現(xiàn)象，稱為管嘴出流。 1 1 0 c 2 2 0 c H d dl)43( 0 f h 在C-C斷面形成收縮，然后再擴(kuò)大， 逐步充滿整個(gè)斷面。 對(duì)對(duì)1-11-1，2-22-2 列能量方程列能量方程 w h g v g v H 22 22

11、 00 忽略沿程損失，且令忽略沿程損失，且令 g v HH 2 2 00 0 則管嘴出口速度則管嘴出口速度 00 22 1 gHgHv n 00 22gHAgHAvAQ nn 其中其中為管嘴的局部阻力系數(shù)，取為管嘴的局部阻力系數(shù)，取0.50.5；則；則 流量系數(shù)流量系數(shù) 82 . 0 5 . 01 11 n流速系數(shù)流速系數(shù) 說明說明管嘴管嘴過流過流 能力更強(qiáng)能力更強(qiáng) 82. 0 nn 62. 060. 0 孔口 98. 097. 0 孔口 ？ 一、圓柱形外管嘴恒定出流一、圓柱形外管嘴恒定出流 1 1 2 2c c v2 HH0 1 1 2 2c c v2 HH0 結(jié)論：結(jié)論：在相同水頭在相同水

12、頭H H 0 0 的作用下，同樣斷面面積的管嘴的過流能力是孔口的 的作用下，同樣斷面面積的管嘴的過流能力是孔口的1.321.32倍。倍。 對(duì)對(duì) B-B，c-c 列能量方程列能量方程 w Bccc h g v g p g v g p 22 22 取真空壓強(qiáng)和真空高度值，得取真空壓強(qiáng)和真空高度值，得 Bjc ccvc vc h g v g v g p h 22 22 由由 0 2gHv n 而而hw 按突擴(kuò)計(jì)算，得按突擴(kuò)計(jì)算，得 0 22 2 2 2 ) 1 1 ( 2 ) 1( 2 H g v A A g v hh n c jw 說明管嘴真空度可達(dá)作用水頭的說明管嘴真空度可達(dá)作用水頭的7575

13、以以 代入代入1,82. 0,64. 0 n 則則 0 22 2 ) 1 1 (Hh nvc 得得 0 2 2 2 H g v n 所以所以 0 2 2 2 1 2 H g v n c 0 75. 0Hhvc得得 A A B Bc c v2 HH0 A A B Bc c v2 HH0 二、管嘴真空度二、管嘴真空度 D 34D v C vc C 管嘴出流流量系數(shù)的加大可以從管嘴收管嘴出流流量系數(shù)的加大可以從管嘴收 縮斷面處存在的縮斷面處存在的真空真空來解釋，由于收縮來解釋，由于收縮 斷面在管嘴內(nèi)，斷面在管嘴內(nèi)，壓強(qiáng)要比孔口出流時(shí)的壓強(qiáng)要比孔口出流時(shí)的 零壓低零壓低，必然會(huì)，必然會(huì)提高提高吸出流量

14、的能力。吸出流量的能力。 二、管嘴真空度二、管嘴真空度 形成真空時(shí)作用水頭不可能無形成真空時(shí)作用水頭不可能無 窮大，因?yàn)楫?dāng)真空度達(dá)到一定窮大，因?yàn)楫?dāng)真空度達(dá)到一定 時(shí)，其壓強(qiáng)小于汽化壓強(qiáng)，出時(shí)，其壓強(qiáng)小于汽化壓強(qiáng)，出 現(xiàn)現(xiàn)汽蝕破壞汽蝕破壞，而且會(huì)將空氣從，而且會(huì)將空氣從 管嘴處吸入，管嘴處吸入，破壞真空破壞真空，而成，而成 為孔口出流。為孔口出流。 實(shí)驗(yàn)測(cè)得，當(dāng)液流為水流，管嘴長(zhǎng)度 l =(34)d 時(shí)，管嘴正常 工作的最大真空度為7.0m，則作用水頭 m9 75. 0 m7 0 H 說明圓柱形外管嘴說明圓柱形外管嘴正常工作條件正常工作條件是：是： l = (3 4) d H09m nn dd

15、HH , 孔口 孔口 1 82. 0 97. 0 2 2 n nn n gH gH v v 孔口 孔口孔口 孔口 1 82. 0 62. 0 2 2 n nnn n gHA gHA Q Q 孔口 孔口 孔口孔口孔口 【例【例】為使水流均勻地進(jìn)入混凝沉淀池，通常在進(jìn)口處 建一道穿孔墻如圖，通過穿孔墻流量為125L/s，設(shè)若干 個(gè)15cm15cm的孔口，按規(guī)范要求通過孔口斷面平均流速 在0.081.0m/s，試計(jì)算需若干孔口？ 【解【解】按規(guī)范要求取按規(guī)范要求取 則所需孔口總面積為則所需孔口總面積為 孔口流速孔口流速 的要求在符合規(guī)范m/s1 . 008. 0099. 0 v A Q v 2 02

16、25. 015. 015. 0mA smv/1 . 0 2 26. 10225. 056m 2 25. 1m v Q A 6 .55 0 A A n 每個(gè)孔口面積每個(gè)孔口面積 所需孔口數(shù)所需孔口數(shù) 需需5656個(gè)孔口，孔口總面積個(gè)孔口，孔口總面積 jfw hhh 1.1.驗(yàn)算管道的輸水能力：驗(yàn)算管道的輸水能力： 在給定作用水頭、管線布置和斷面尺寸的情況下，確定輸送的流量。 2.2.確定水頭：確定水頭： 已知管線布置和必需輸送的流量，確定相應(yīng)的水頭。 3. 3.繪制測(cè)壓管水頭線和總水頭線：繪制測(cè)壓管水頭線和總水頭線： 確定了流量、作用水頭和斷面尺寸（或管線）后，計(jì)算沿管線各 斷面的壓強(qiáng)、總比能，

17、即繪制沿管線的測(cè)壓管水頭線和總水頭線。 一、短管水力計(jì)算一、短管水力計(jì)算 第三節(jié)、短管水力計(jì)算第三節(jié)、短管水力計(jì)算 jf hh g vp z g vp z 21 2 222 2 2 111 1 2 )() 2 ( = H0 = 0 g v d l 2 2 g v 2 2 g v 2 )( 2 = = 管系管系 流量流量 系數(shù)系數(shù) 作用作用 水頭水頭 H gH d l v2 1 1 gHAvAQ c 2 d l c 1 1 v OO 1 1 2 2 H 自由出流自由出流 v OO 1 1 2 2 3 3 H h jf hh g vp z g vp z 21 2 222 2 2 111 1 2 )

18、() 2 ( = H+h0 = g v d l 2 2 g v 2 2 g v 2 )( 2 = = h 作用作用 水頭水頭 H 淹沒出流淹沒出流 v OO 1 1 2 2 3 3 H h 3221 21 2 333 3 2 111 1 2 )() 2 ( jjf hhh g vp z g vp z = H+h0 = g v d l 2 2 g v 2 )( 2 = = 用用3-3斷面作斷面作 下游斷面下游斷面 0 h g v g vv 22 )( 22 32 = 出口水頭損失出口水頭損失 按突擴(kuò)計(jì)算按突擴(kuò)計(jì)算 z z2 4 1 2 3 5 1 1 2 2 3 3 l2 l1 要求要求 確定確

19、定 計(jì)算計(jì)算 已知已知 流量流量Q，吸水管長(zhǎng)吸水管長(zhǎng)L L1，壓水管長(zhǎng)，壓水管長(zhǎng)L2， 管徑管徑d，提水高度提水高度z ，各局部水頭，各局部水頭 損失系數(shù)，沿程水頭損失系數(shù)損失系數(shù)，沿程水頭損失系數(shù) 水泵最大真水泵最大真 空度不超過空度不超過6m6m 水泵允許安裝高度水泵允許安裝高度 水泵揚(yáng)程水泵揚(yáng)程 1 1 離心泵管路系統(tǒng)的水力計(jì)算離心泵管路系統(tǒng)的水力計(jì)算 z z2 4 1 2 3 5 1 1 2 2 3 3 l2 l1 0 . 1 5 Q，dv 【解】【解】 水泵允許安裝高度水泵允許安裝高度 z z2 4 1 2 3 5 1 1 2 2 3 3 l2 l1 0 . 1 5 水泵揚(yáng)程水泵揚(yáng)程

20、 = = 提水高度提水高度 + + 全部水頭損失全部水頭損失 l1 1 3 2 l2 2 2 有壓泄水道的水力計(jì)算有壓泄水道的水力計(jì)算 泄流量泄流量Q， 畫出水頭線畫出水頭線 圓形隧洞圓形隧洞 求求 已知已知 2 1 l1 1 3 2 l2 出口斷面由出口斷面由A縮小為縮小為A2 出口流速出口流速管內(nèi)流速管內(nèi)流速 新增出口局部損失新增出口局部損失 3 2 1 l1 1 3 2 l2 出口斷面縮小出口斷面縮小 出口流速稍有增大出口流速稍有增大 管中流速卻顯著減小管中流速卻顯著減小 出流量減小出流量減小 沿程壓強(qiáng)增高沿程壓強(qiáng)增高 入口斷面入口斷面 0-0，任意斷面，任意斷面 i-i 通過有壓管道定

21、常流動(dòng)的水力計(jì)算，容易通過有壓管道定常流動(dòng)的水力計(jì)算，容易確定沿程壓確定沿程壓 強(qiáng)強(qiáng)的分布，得到測(cè)壓管水頭線。測(cè)壓管水頭線低于管軸的分布，得到測(cè)壓管水頭線。測(cè)壓管水頭線低于管軸 線，為線，為負(fù)壓負(fù)壓。工程中有時(shí)需要避免壓力的低值，為此找。工程中有時(shí)需要避免壓力的低值，為此找 出管道中的出管道中的壓力最低點(diǎn)壓力最低點(diǎn)，檢驗(yàn)其是否滿足要求。如壓力，檢驗(yàn)其是否滿足要求。如壓力 過低，可采取調(diào)整管道位置高程、降低流速等措施解決。過低，可采取調(diào)整管道位置高程、降低流速等措施解決。 3 3 壓強(qiáng)沿程變化和水頭線的繪制壓強(qiáng)沿程變化和水頭線的繪制 虹吸灌溉 4 4 虹吸的水力計(jì)算虹吸的水力計(jì)算 真空輸水：世界

22、上世界上 最大直徑的虹吸管最大直徑的虹吸管 ( (右側(cè)直徑右側(cè)直徑15201520毫毫 米、左側(cè)米、左側(cè)600600毫米毫米), ), 虹吸高度均為八米，虹吸高度均為八米， 猶如一條巨龍伴游猶如一條巨龍伴游 一條小龍匐臥在浙一條小龍匐臥在浙 江杭州蕭山區(qū)黃石江杭州蕭山區(qū)黃石 垅水庫(kù)大壩上，尤垅水庫(kù)大壩上，尤 為壯觀，已獲吉尼為壯觀，已獲吉尼 斯世界紀(jì)錄斯世界紀(jì)錄 。 4 4 虹吸的水力計(jì)算虹吸的水力計(jì)算 我 國(guó) 最 大 的 倒 虹 吸 管 4 4 虹吸的水力計(jì)算虹吸的水力計(jì)算 例題例題 be llHHd、 2121 v h g v d ll H sebe 2 )(00000 2 21 1 se

23、be d ll gH v 21 1 2 2 4 dAvQ sebe d ll gH 21 1 2 例題例題 2.由1A列伯努利方程 得A點(diǎn)真空度 g v d l g v g p HH g p H be Aa 2 )( 2 0 2 1 2 211 g v d l H g pp h be Aa v 2 )( 2 1 2 例題例題 ;/10011. 1;/25;013. 0 1 . 00 . 15 . 0;8;200 263 smsmQn mHml CBDA 流量 ；彎頭；出口進(jìn)口 0v 0 0 v 7 . 1 DCBA 7 . 1 207. 4 /52.122 3/4 d sm d l gH v

24、0v 0 0 v 2 8 C g 6 1 1 ; 4 R n C d R 3/1 2 7 .12 d gn 4/1 3/4 2/1 )7 . 1 207. 4 (594. 1) 4 ( d m v Q d 7 1047. 1 4 Re d Q 0v 0 0 v md25. 2 md137. 2 3/1 2 7 .12 d gn 4/1 3/4 2/1 )7 . 1 207. 4 (594. 1) 4 ( d m v Q d 001 . 0 00047. 0 d 長(zhǎng)管的定義長(zhǎng)管的定義： 一、計(jì)算特點(diǎn) 1. 2. 二、計(jì)算類型（與短管相同） 1000 d l fw hh 0 2 2 g v 第四節(jié)

25、、長(zhǎng)管水力計(jì)算第四節(jié)、長(zhǎng)管水力計(jì)算 作用水頭全部用于支付沿程損失作用水頭全部用于支付沿程損失 1 1 2 2 H v v 22 0 0 22 w vv Hh gg 則則 2 52 2 8 2 lQ dgg v d l hH f 簡(jiǎn)單管路簡(jiǎn)單管路 比阻比阻單位流量通過單單位流量通過單 位長(zhǎng)度管段產(chǎn)生的水位長(zhǎng)度管段產(chǎn)生的水 頭損失頭損失 52 8 dg S d、Q沿程不變的管路，稱為簡(jiǎn)單管路。 smv d S/2 . 1 001736. 0 3 . 5 ； smv dv S/2 . 1) 001736. 0 ( 867. 0 1852. 0 3 . 5 3 . 0 ；）（ 226. 0774. 4

26、 000915. 0 Qd S 比阻比阻S S 由謝才公式和曼寧公式由謝才公式和曼寧公式 對(duì)鋼管和鑄鐵管對(duì)鋼管和鑄鐵管 對(duì)塑料管材對(duì)塑料管材 阻力平方區(qū)阻力平方區(qū) 過渡粗糙區(qū)過渡粗糙區(qū) 【例】【例】已知簡(jiǎn)單管路的已知簡(jiǎn)單管路的l =2500m，H = =30m，Q =250l/s， n =0.011。求管徑求管徑d。 【解】【解】 2 SlQH 由由得得 62 2 /ms192. 0 lQ H S 由謝才及曼寧公式，得由謝才及曼寧公式，得 33. 5 2 3 .10 d n S 代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得d 388mm 介于標(biāo)準(zhǔn)管徑介于標(biāo)準(zhǔn)管徑350mm400mm之間之間 例題例題 串聯(lián)管路串聯(lián)管路

27、 w iii qQQ 1 （流量關(guān)系）（流量關(guān)系） w 2 SlQhH f （能量關(guān)系）（能量關(guān)系） 并聯(lián)管路并聯(lián)管路 w ii qQQ（流量關(guān)系）（流量關(guān)系） w AB ffff hhhh 321 （能量關(guān)系）（能量關(guān)系） 【例】【例】已知簡(jiǎn)單管路的已知簡(jiǎn)單管路的l =2500m，H = =30m，Q =250l/s，n =0.011。求管徑求管徑d。 【解】【解】 由謝才及曼寧公式，得由謝才及曼寧公式，得 33. 5 2 3 .10 d n S 其中取其中取 d1=400mm，d2=350mm，得，得 采用串聯(lián)管路，則采用串聯(lián)管路，則 22 1 12 2 12 30 2500 HS l Q

28、S l Q lll 12 404m, 2096mll 例題例題 已知圖示并聯(lián)管路的 ，試 求 。 321321 2 3 2 3 SSSlllQ、 321 QQQ、 QQQQ QlSQlSQlS 321 2 333 2 222 2 111 QQQQQ 7 3 , 7 2 231 例題例題 沿程均勻泄流管路沿程均勻泄流管路 x dx 管路中任一點(diǎn)處流量管路中任一點(diǎn)處流量 x l Q QQQ y yzx 則則 x l Q QQSxSQh y yzf d)(dd 22 取取比阻比阻S為常量為常量，上式積分得，上式積分得 22 2 1 () 3 (0.55) fzzyy zy hSl QQ QQ Sl

29、QQ 水處理構(gòu)筑物的多孔配水管，冷卻水處理構(gòu)筑物的多孔配水管，冷卻 塔的布水管，以及城市自來水管道塔的布水管，以及城市自來水管道 的沿途泄流，隧道工程中長(zhǎng)距離通的沿途泄流，隧道工程中長(zhǎng)距離通 風(fēng)管道的漏風(fēng)等水力計(jì)算。風(fēng)管道的漏風(fēng)等水力計(jì)算。 2 c SlQ 若若無轉(zhuǎn)輸流量無轉(zhuǎn)輸流量Qz=0，則，則 2 1 3 fy hSlQ H Qz Qy l 管網(wǎng)管網(wǎng) 樹狀管網(wǎng)：樹狀管網(wǎng)： 環(huán)狀管網(wǎng)：環(huán)狀管網(wǎng)： 管線短，管徑相對(duì)大，投資小，但可靠性差管線短，管徑相對(duì)大，投資小，但可靠性差 管線長(zhǎng)，管徑相對(duì)小，投資大，但可靠性好管線長(zhǎng)，管徑相對(duì)小，投資大，但可靠性好 分叉管路分叉管路 H A B C D 各支

30、管按串聯(lián)算，支管之間各支管按串聯(lián)算，支管之間 按并聯(lián)算。按并聯(lián)算。 思考思考如圖所示虹吸管，當(dāng)泄流時(shí)，試分析如圖所示虹吸管，當(dāng)泄流時(shí)，試分析B B點(diǎn)點(diǎn) 高出上游水面最大允許高度高出上游水面最大允許高度h h與哪些因素有關(guān)？與哪些因素有關(guān)？ 2 )( 2 2 )( 2 22 22 g v d l g v hh h g v d l g v h g pp h BABBB v v BABBBBa v 所以 答：答：由于必須限制由于必須限制B點(diǎn)真空度點(diǎn)真空度 而管內(nèi)流速又與上下游水面高而管內(nèi)流速又與上下游水面高 差有關(guān)，故差有關(guān)，故B點(diǎn)高出上游水面點(diǎn)高出上游水面 最大允許高度最大允許高度h與工程允許真空

31、與工程允許真空 度、管道糙率、各處局部水頭度、管道糙率、各處局部水頭 損失、上下游水面高差以及損失、上下游水面高差以及AB、 BC長(zhǎng)度與管徑之比這些因素有關(guān)。長(zhǎng)度與管徑之比這些因素有關(guān)。 5.55.5離心式水泵的水力計(jì)算離心式水泵的水力計(jì)算 泵是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體能量的一種機(jī)械。泵是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體能量的一種機(jī)械。 一、泵的構(gòu)造簡(jiǎn)介 二、主要參數(shù)二、主要參數(shù) n流量Q n揚(yáng)程H（泵供給單位重量液體的能量） n功率 n輸入功率（軸功率）NX n輸出功率（有效功率） n效率 n轉(zhuǎn)速n n允許真空度 gHQNe X e N N v h 5.55.5離心式水泵的水力計(jì)算離心式水泵的水力計(jì)算 三、工況

32、分析三、工況分析 1.1.水泵特性曲線水泵特性曲線 QH 2.QH 2.管路特性曲線管路特性曲線 QQ f h 務(wù)水頭管道控制點(diǎn)上要求的服 z H )-( 水泵吸水池水面高程控制點(diǎn)高程 zzHH zg n工作點(diǎn)確定 工作點(diǎn)：水泵特性曲線與管路特性曲線的交點(diǎn) n水泵的選擇 n電動(dòng)機(jī)的選擇 據(jù)工作點(diǎn)Q、H計(jì)算 據(jù) Nx。 gHQNe X e N N 5. 5. 離心式水泵的水力計(jì)算離心式水泵的水力計(jì)算 【例】【例】水泵功率水泵功率N=25kW, ,流量流量Q = =60L/s,效率效率p=75%, ,吸水吸水 管管l1=8m, d1=250mm,壓水管壓水管l2=50m,d2=200mm,=0.0

33、25,底閥底閥 fv=4.4,彎頭彎頭b=0.2,閥門閥門v=0.5,逆止閥逆止閥sv=5.5,水泵允許真空度水泵允許真空度 hv =6m。求水泵安裝高度求水泵安裝高度zs, ,水泵提水高度水泵提水高度Hg。 Hs zs d1 d2 l1l2 水水 泵泵 閥閥 門門 逆逆 止止 閥閥 底閥底閥 11 2 2 【解】【解】 1 2 1 4 0.446m/s Q v d 2 0.7m/sv 對(duì)對(duì)1，2列伯努利方程列伯努利方程 2 1 1 (1) 2 svfvb lv zh dg 60.095.91m 2 80.446 6(1 0.0254.40.2) 0.252 9.8 Hs zs d1 d2 l1l2 水水 泵泵 閥閥 門門 逆逆 止止 閥閥 底閥底閥 11 33 22 1122 12 (1)() 22 gtfvbvsvb lvlv HH dgdg 對(duì)對(duì)1，3列伯努利方程列伯努利方程 t p gQH N 31.89m p t N H gQ 2 500.7 31.890.09(0.0250.55.50.2) 0.22 9.8 31.49m 水擊水擊：在有壓管路中流動(dòng)的液體，由于某種在有壓管路中流動(dòng)的液體，由于某種外界原因外界原因（如（如 閥門突然關(guān)閉、水泵或水輪機(jī)組突然停車