1、第五章壓力管道中的恒定流第五章壓力管道中恒定流的基本定律：連續(xù)方程中的水頭損失定律能量方程動(dòng)量方程應(yīng)用這些基本方程可以解決常見的水力學(xué)問題明渠恒定流水工建筑物在壓力作用下的水力計(jì)算。本章的重點(diǎn)是：壓力管道中恒定流水力的計(jì)算(管道中能量方程的應(yīng)用)，在工程中，各種壓力管道通常用于輸送液體，如水電站壓力引水鋼管水庫(kù)的壓力泄洪洞或泄水管所提供的泵系統(tǒng)，管網(wǎng)中輸送石油的管道，這些管道充滿水，管道周圍的各點(diǎn)都受到液體壓力的作用，稱為壓力管道。其橫截面各點(diǎn)的壓力通常不等于大氣壓力。如果壓力管道中液體運(yùn)動(dòng)元件的平均值不隨時(shí)間變化，則它是一個(gè)恒定流；如果運(yùn)動(dòng)元件的平均值隨時(shí)間變化，這種現(xiàn)象稱為壓力管道中的非定

2、常流動(dòng)。對(duì)于長(zhǎng)管道，局部水頭損失和速度水頭(沿程損失不能忽略)被忽略，計(jì)算工作大大簡(jiǎn)化，對(duì)結(jié)果影響不大。第五章壓力管道的恒流量，等管徑無(wú)支管簡(jiǎn)單管道自由出流和淹沒出流的水力計(jì)算，第一節(jié)簡(jiǎn)單管道水力計(jì)算的基本公式，1。簡(jiǎn)單管道自由流出，自由流出：管道出口流入大氣，水受其周圍大氣影響，2，2、1-1水截面和2 V2、淹沒流出：2，1，3，4、3。測(cè)壓管水頭線的繪制，用下面的例子來說明總水頭線和測(cè)壓管水頭線的繪制。第一步：確定沒有能量損失的總水頭；第二步：確定管道末端的總水頭；步驟3:在下游尋找最后一個(gè)局部損失(4)；步驟4:計(jì)算第45節(jié)的能量損失hf 45第七步：一個(gè)一個(gè)向上游推進(jìn)，得到總水頭線；

3、第8步：從總水頭Hf 45、注：局部水頭損失：水頭線突變，注：測(cè)壓管的水頭線與總水頭線之差為一個(gè)流速水頭、第5章壓力管道的恒定流量，(1)根據(jù)一定的管道布置、管道材質(zhì)、管道直徑和作用水頭計(jì)算管道的過水能力，即計(jì)算一定條件下管道的流量。(2)根據(jù)一定的管道布置、管道材料、作用壓頭和管道需要通過的設(shè)計(jì)流量，計(jì)算管道的內(nèi)徑。(3)根據(jù)一定的管道布置、管道材質(zhì)、管道直徑、作用水頭和管道設(shè)計(jì)流量，計(jì)算管道水頭損失，包括沿線水頭損失和局部水頭損失。第二節(jié)簡(jiǎn)單管道和短管水力計(jì)算的類型和實(shí)例，水力計(jì)算的任務(wù)，以及(4)根據(jù)一定的管道布置、管材、管徑和管道設(shè)計(jì)流量，計(jì)算并繪制管道測(cè)壓管的水頭線和總水頭線。(5)

4、根據(jù)一定的管道布置、管道材質(zhì)、管道直徑、管道所需流量和管道出口所需工作水頭，計(jì)算管道入口的作用水頭、水塔高度或泵頭。(6)根據(jù)一定的管道布置、管材和設(shè)計(jì)流量，確定管徑和作用水頭。第二節(jié)簡(jiǎn)單管道和短管水力計(jì)算的類型和實(shí)例，以及水力計(jì)算的任務(wù)，虹吸管頂部真空壓力的理論值不能大于最大真空值(10mH2O)。當(dāng)虹吸管中的壓力接近該溫度下的汽化壓力時(shí)，液體將汽化，這將破壞水流的連續(xù)性，并可能導(dǎo)致氣穴損壞。因此，虹吸管中的真空值通常為78兆帕。例如，一個(gè)渠道使用兩個(gè)直徑為1.0m的混凝土虹吸管來穿越山丘。渠道上游水位1100.0米，下游水位299.0米，虹吸長(zhǎng)度L1=8米2=15米；L3=15m，中間有兩

5、個(gè)60彎頭，每個(gè)彎頭的局部水頭損失系數(shù)為0.365，如果進(jìn)口的局部水頭損失系數(shù)為0.5；出口處的局部水頭損失系數(shù)為1.0。試確定：當(dāng)虹吸管的最大允許真空度為7mH2O時(shí)，虹吸管的最高安裝標(biāo)高zs是多少？虹吸管中的最大真空通常出現(xiàn)在管道的最高位置。該對(duì)象的最大真空出現(xiàn)在第二個(gè)彎管前面的B-B部分?？紤]到0-0段和B-B段的能量方程，泵系統(tǒng)通過泵的轉(zhuǎn)輪作用在泵的進(jìn)水口形成真空，使水流在池面大氣壓的作用下沿吸水管上升，流經(jīng)泵時(shí)從泵獲得新的能量，進(jìn)入壓力管后流入水塔。2泵的水力計(jì)算，吸入管和壓力管的水力計(jì)算吸入管：短管和壓力管：長(zhǎng)管，2.1吸入管的水力計(jì)算確定泵的管徑和最大允許安裝高度。吸入管的管徑一

6、般根據(jù)允許流速計(jì)算，通常為0.81.25米/秒左右，或根據(jù)相關(guān)規(guī)范確定。流量確定后，可根據(jù)以下公式計(jì)算管徑，泵的最大允許安裝標(biāo)高取決于泵的最大允許真空度hv和吸入管的水頭損失hw。計(jì)算方法與虹吸管允許安裝標(biāo)高相同。考慮第1-1節(jié)和泵入口第2-2節(jié)的能量方程，然后、吸入管、壓力管、其中Ht是泵向單位液體提供的機(jī)械能，稱為水泵的揚(yáng)程或揚(yáng)程(m)；p是水泵和動(dòng)力機(jī)械的總效率。上述公式顯示了泵提供給單位重量液體的機(jī)械能和泵的輸入功率。例：4-5將湖水以0.2(m3/s)的流量泵入水池，湖面標(biāo)高為85.0米，水池水面標(biāo)高為105.0米，吸水管長(zhǎng)度為10.0米，泵的允許真空高壓=4.5米，吸水管底閥。彎管

7、局部水頭損失系數(shù)為0.3，泵進(jìn)口前漸縮段局部水頭損失系數(shù)為0.1；沿吸水管的水頭損失系數(shù)為0.022，壓力管由直徑為500毫米、長(zhǎng)度為1000米的鑄鐵管制成，n=0.013。湖水由離心泵以0.2m3/s的流量泵入池中，湖面標(biāo)高為85.0米，池面標(biāo)高為105米，吸水管長(zhǎng)度為10.0米，泵的允許真空高壓為4.5米，吸水管底閥的局部水頭損失系數(shù)為2.5。彎管局部水頭損失系數(shù)為0.3，泵進(jìn)口前漸縮段局部水頭損失系數(shù)為0.1；沿吸入管的水頭損失系數(shù)為0.022，壓力管為直徑500毫米、長(zhǎng)度1000米的鑄鐵管，n=0.013。第五章工程中有壓管道的恒流量一般為紊流粗糙區(qū)，水頭損失可按謝才公式計(jì)算，那么，1

8、，0，0 Q=K，所以K的尺寸和流量相同，流量系數(shù)K綜合反映了管道截面形狀、尺寸和側(cè)壁粗糙度對(duì)輸水能力的影響(三個(gè)方面)。對(duì)于不同管徑和粗糙度系數(shù)的圓管，用曼寧公式計(jì)算謝才系數(shù)時(shí)，流量系數(shù)k可以在管道的流量系數(shù)中找到，也可以直接計(jì)算。第5章壓力管道的恒定流量第4節(jié)串聯(lián)、分叉和并聯(lián)管道的水力計(jì)算1。系列管道是由幾段不同直徑的管道依次連接而成的管道。特點(diǎn)：管道中的流量沿路線可以是恒定的，也可以互不相同(流量沿管道節(jié)點(diǎn)劃分)，1.1。供水管道中的串聯(lián)管道一般按長(zhǎng)管計(jì)算，因此上述公式是串聯(lián)管道的基本公式，Q、D、H問題可以通過結(jié)合上述三個(gè)公式來解決。對(duì)于上游段和出口段的能量方程，下標(biāo)I為第一段的管段，其他符號(hào)同前。分叉管道流程圖，A、B、D、C、Q、Q2、Q1、L DK、L2d2k2、L1d1k1、HF、HF1、HF2、H1、H2、從圖中可以看出，每條管道都可以視為一條串聯(lián)管道。對(duì)于美國(guó)廣播公司分公司和美國(guó)廣播公司，在實(shí)際工程中，有可能滿足管道的連續(xù)分布例如，用于人工降雨的管道、供水工程中的配水管等。一般來說，沿程排放的流量是不均勻的，即流量沿程變化，這是一個(gè)以距離為變量的復(fù)雜函數(shù)。在本節(jié)中，我們研究最簡(jiǎn)單的情況：沿程均勻放電，上述公式可以近似寫