第5章孔口管嘴管路流动(建环12).ppt

水击波的传播速度与水的压缩性和管壁的弹性变形有关： 5.5.2 水击波的传播速度 ① 阀门开始关闭时发出的水击波的反射波回到阀门以前，阀门已经完全关闭，这种水击称为直接水击。 儒科夫斯基公式 以上分析水击传播过程时假定阀门在瞬间突然关闭。但实际上阀门关闭有一个过程，记阀门关闭时间为Ts，TS与水击波在全管长度上来回传递一次所需时间相比，存在以下两种关系： 直接水击压强最大值： 5.5.3 水击压强的计算 阀门开始关闭时发出的水击波的反射波，在阀门完全关闭之前，已经返回阀门断面，随之变为负的水击波向管道进口传播。该负的水击波与阀门继续关闭所产生的正水击波相叠加，使水击压强减小，这种水击称为间接水击。 ② 间接水击压强计算公式 ②限制流速: 例如给水管网中，限制流速 ①控制阀门关闭或开启时间，避免产生直接水击，同时也可降低间接水击压强； ③缩短管道长度、采用弹模较小的管道 ④设置安全阀或调压井，这样在水击发生瞬间可以将部分液体从安全阀放出，或把部分空气引入管路中，防止管路中的压强升高太多或减小太多。 水击危害较大，当压强增加时，容易将管道胀破发生爆管，当压强降低时，管道容易被大气压扁。 5.5.4 防止水击危害的措施 * * * * * * 5-4 液体从密封的立式容器中经管嘴流入开口水池，如图所示，管嘴直 径8cm，h=3m,要求流量为5 ×10-2m3/s。求作用于容器内液面的压强是 多少？ 解：按管嘴出流流量公式 取μn=0.82 在图中所给的条件下，忽略上下游液面的速度，则 0 0 p0 h H1 H2 pa * 第5章 孔口、管嘴管路流动 5.1 孔口出流 5.2 管嘴出流 5.3 简单管路 5.4 管路的串联与并联 5.5 有压管路中的水击 管路流动 管路流动——有压管流 简单管路 管路的串联与并联 管网 有压管路中的水击 ——复杂管路的基本单元，计算基础 ——有压管路中的特殊水力现象 5.3 简单管路 （pipe flow） 1 1 2 2 0 0 v H 将 代入上式: 列1-2断面能量方程 自由出流： 令 则 称为管路阻抗 0 0 H v 1 1 2 2 淹没出流： 淹没出流： 淹没出流与自由出流的基本公式相同，管路阻抗表达式略有差异： 自由出流： 管路阻抗 管路阻抗 对于气体管路（例如空调、通风管）： 习惯上，将自由出流中的 并入 中，将自由出流和淹没出流的公式统一写成： 管路阻抗 对于给定的管路，管路阻抗是一个常数，综合反映了管路上沿程阻力和局部阻力情况。 简单管路中，总阻力损失与流量的平方成正比。 说明水泵的水头（扬程）不仅用来克服流动阻力，还用来提高液体的位置水头和压强水头，使之流到高位压力水箱中。 高位压力水箱 例1 水泵向高位压力水箱送水 虹吸管是一种压力管路，顶部弯曲且其高程高于上游供水水面。其优点在于能跨越高地，减少挖方。 例2 虹吸管（siphon） H 1 1 2 2 C l1 l2 hmax 问题一：虹吸管的流量计算 H 1 1 2 2 C l1 l2 hmax 列 1-2 断面伯努利方程: 令： 为虹吸管的总长度 为管路阻抗 令： 虹吸管流量计算公式 若： 则： 由于虹吸管部分管段高于自由液面，因此部分管段存在真空； 真空度过大造成部分管段中液体发生汽化，阻碍液体运动或造成断流。因此为保证虹吸管正常工作，工程上限制管内最大真空度不能超过允许值 最大真空度发生在虹吸管的最高点断面，虹吸管最高点高出上游水面的距离称为安装高度hmax： 问题二：虹吸管的最大安装高度 若输送的液体为水： H 1 1 2 2 C l1 l2 hmax 整理后得 列 1-C 断面伯努利方程 为保证虹吸管能正常工作，对安装时的最大安装高度和工作水头都提出了限制要求。 H 1 1 2 2 C l1 l2 hmax 求最高点断面的真空值 水泵吸水管水力计算的目的主要是为确定泵的安装高度，即泵轴线在吸水池水面以上的高度Hs。 为防止水泵发生气蚀破坏，水泵进口断面的真空度是有限制的，由此决定了水泵的安装高度必须满足一定的限制条件。 为水泵进口断面的真空高度 1 1 2 2 0 0 例3 水泵吸水管的水力计算 水泵进口断面的真空高度不能超高允许值（允许吸水真空高度）： 因此水泵允许的最大安装高度： 水泵的允许吸水真空高度 是水泵的主要性能指标之一，通常在水泵出厂时由水泵厂根据实验给出，据此可确定水泵允许的最大安装高度。 * 第5章 孔口、管嘴管路流动 5.1 孔口出流 5.2 管嘴出流 5.3 简单管路 5.4 管路的串联与并联 5.5 有压管路中的水击 节点流量平衡： 阻力损失叠加： Q2 Q1 Q3 q1 q2 串联管