第五章管道11.ppt

孔口出流 管嘴出流 短管出流 长管的水力计算 给水管网水力计算基础 有压管路中的水击 孔口出流——若在容器壁上开孔，水经孔口流出的水力现象。 管嘴出流——若在孔口上连接长为3～4倍孔径的短管，水经过短管并在出口断面满管流出的水力现象。 有压管流——水沿管道满管流动的水力现象。 水力计算特点：孔口、管嘴出流和有压管流的水力计算，是连续性方程、能量方程以及流动阻力和水头损失规律对工程实践的具体应用。孔口出流——仅考虑局部损失管嘴出流——仅考虑局部损失短管——既考虑局部损失又考虑沿程损失长管——仅考虑沿程损失 §5.1 薄壁孔口的恒定出流一、孔口出流分类 根据孔口出流的条件，孔口出流可有以下分类： 1．小孔口、大孔口出流：从理论上来说，容器 侧壁上的孔口的上缘和下缘在水面以下的深 度是不同的，所以，孔口出流时其断面上的 流速也是有差异的。 若d/H≤0.1时，这种孔口称为小孔口； 若d/H＞0.1时，则称为大孔口。 2．恒定、非恒定出流： 区别于孔口的作用水头是否变化。 3．薄壁孔口、厚壁孔口出流： 若在容器壁上开一孔口，如壁的厚度不影响水的出流，水流与孔壁的接触仅仅在一条周线上，则此孔口称为薄壁孔口。反之，则称为厚壁孔口出流。 5.2 管嘴的恒定出流一、圆柱形外伸管嘴的恒定出流 在孔口断面处接一直径与孔口直径完全相同的圆柱形短管. 水流在管内形成收缩,然后又逐渐扩大。 §5.3 短 管 出 流 定义和分类: 定义:所谓短管，是指管道的总水头损失中，沿程水头损失和局部水头损失均占相当比例，在进行水力计算时均不能忽略的管路。在工程实践中，经常遇见的如有压涵管、倒虹管、水泵的吸水管和压水管等就属于短管。 分类:根据短管出流的形式不同，可将其分为自由出流和淹没出流两种。 自 由 出 流 自由出流——短管中的液体经出口流入大气， 水股四周受大气压作用。 能量方程 作用水头 流速 流量 流量系数 淹 没 出 流 淹没出流——短管中的液体经出口流入下游自由表面的液体中。 能量方程 作用水头 流速 流量 流量系数 自由出流与淹没出流的异同点 相同点： 流量计算公式的形式以及流量系数的数值均相同 不同点： 两者的作用水头在计量时有所不同，自由出流时是指上游水池液面至下游出口中心的高度，而淹没出流时则指得是上下游水位差。 出口位置处的总水头线和测压管水头线的画法不同 短管水力计算的内容 四类问题： 已知水头H、管径d，计算通过流量Q； 已知流量Q、管径d，计算作用水头H，以确定水箱、水塔水位标高或水泵扬程H值； 已知流量Q、水头H，设计管道断面，即计算管径d； 分析计算沿管道各过水断面的压强。 谢才公式P64 对于钢筋混凝土管道，通常采用谢才公 式来计算水力坡度. 式中 R——水力半径； C——谢才系数，C= 用满宁公式代入后，得到： 式中，管径d的单位为m。 计算比阻S0的公式： 式中K表示修正系数，即K 2.舍维列夫公式 对于旧钢管、旧铸铁管通常采用舍维列夫公式，见第四章P63， 当 ?1.2m/s（过渡区）， 表5-4 舍维列夫公式的修正系数K 1.00 1.015 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.085 1.10 K ?1.2 1.1 1.0 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70 0.65 v（m/s） 1.115 1.13 1.15 1.175 1.20 1.24 1.28 1.33 1.41 K 0.60 0.55 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 v（m/s） 当 （粗糙区） 串联长管的计算，如管道长度 已知H、d，求Q。 已知Q、d，求H。 已知H、Q，求d。 例题：5-5，5-6，5-7 已知时，利用长管计算的基本公式,可以解决以下 三类问题： 一定，管壁材料 二.复 杂 管 道 1.串联管道——几段不同管径的简单管路依次连接 类比电路 如 适用于流量变化的管路,或充分利用作用水头 P111 例5-8 2.并联管道——两根以上的管道，两端都接在公共点上 特点：增加流量；提高供水可靠性 流体的自调性，阻力平衡 必须满足连续性条件 能量关系: 质量关系: P112 例5-9，10 ——给水工程中，有的配水管和冲洗管，要求流量沿着管子泄出，若单位长度上泄出的流量均为q（q称为途泄流量），则这种管路称为沿程均匀泄流管路。 Q--转输流量。 3、沿程均匀泄流管路 假设：将这种沿程均匀泄流看成是连续的 QM=Q+qx 近似 当转输流量Q=0时 Qｃ－计算流量 P114 例5-11 §5-5 管 网 计 算 两种形式：