管道水力学原理教程.ppt

管道转弯 转弯角度为90°并光滑地转弯，局部阻力系数与管道转弯半径与管道直径的比值有关 管道分叉 管道闸阀 闸阀的局部损失比较大，取决于闸阀类型和开度。 d0闸阀内径， h开度 第三节 串联和分支管道水力计算 一. 串联管道水力计算 管道流量 串联管道: 具有不同管径、不同流量和不同管长的管段相互串联起来的管道。相互连接点为节点，节点上可以有分流。草坪灌溉系统中比较典型的串联灌溉单元如下，一个节点就是一个喷头。 根据水流的连续性原理，节点上流入的能量与流出的能量相平衡。假定每个喷头的流量都相等为q，则各段流量依次为： ? 或? ?????????????????????? 2 管道直径 确定喷灌系统中各级管道的直径 → 管网设计的主要任务. 根据确定的管道材料和相应的管道规格标准，参考各种管材和管径的适宜流速，初步拟定管道直径； 通过水头损失计算校验初步拟定直径的合理性； 存在明显不合理，反复调整计算。 PVC塑料管道的适宜流速为0.5-2.0m/s，管径初步计算： 根据管道流量 选择适宜的管径 PVC管道直径、流量与流速的关系 3 水头损失 管道长度依据管道布置确定。确定了管段流量、管道直径后，应用管道水头损失计算公式可以计算喷灌单元的水头损失。不同类型的喷灌单元，沿程水头损失的计算有所不同。对于串联管道，从进口到末端的沿程水头损失是各段沿程损失的和。 局部损失计算 可根据管道布置情况进行逐个计算，包括 闸阀、三通、弯道、喷头、提升管的管件处的局部损失。 也可根据管道布置和特点，按局部损失占沿程 损失的一个百分比估算，一般为10%-15%。 4 压力分布 计算了喷灌单元总水头损失后，水平铺设的单元进口所需要的工作压力就是： 管道上任意一点的压力水头为： 各点的压力水头数据绘在管线图上并连接起来 → 管道的压力水头分布图 5 压力变化与流量变化的关系 喷头位置影响喷头的实际工作压力，离进口近则大。 一个喷灌系统中，尽可能要求各个喷头的出流量相同，以便草坪得到均匀的灌水量。需了解压力变化与流量变化的关系。 距管道进口最近的一个喷头与最远的一个喷头之间的流量变化与压力变化可用流量变化率表示： 二. 分支管道水力计算 水头损失 确定了管道布置后 →与串联管道相同，从各分支的末端或总进口端逐段推算管道流量 → 根据管段流量和适宜流速拟定各管段管径 → 水头损失计算。 选择管线最长和流量最大的分支或距管道进口最远的分支计算，其他分支水头损失较小，工作压力能满足要求。如果分支管网比较复杂，无法判断哪个分支水头损失最大，可分别计算各分支，然后选取其中的最大值作为确定管网进口压力或选择加压水泵的依据。 ? 或? ?????????????????????? 管线最长1-2-5-7 由1-2，2-5， 5-7串联 分别计算 1-2-5-7，3-2-5-7， 4-5-7， 6-5-7四个分支，确定最大值 2 压力分布 分支管道压力分布计算： （1）确定各个支管末端需要的工作压力—— 选水头损失最大的分支末端作为端点，确定其最小工作压力； （2） 在此工作压力的基础上，分段加上该管段的水头损失——上一节点的压力水头； （3）依次类推，计算到管道进口——需要的进口压力水头。 具有坡度管道的 压力分布 当管道末端的工作压力He确定后，第i个节点的压力水头： 管道进口处需要的压力水头： 一般沿最大水头损失分支上的总水头损失不宜超过进口压力水头的20%，否则各个分流点的灌水均匀度得不到保证。 三. 沿程出流多孔管道水力计算 沿程出流多孔管道主要作为安装喷头的支管以及具有微喷头或滴头的毛管，具以下的特点： （1）水流沿管道以一定间隔距离分流，且分流点较多； （2）分流点的间隔距离一般等距，以便于田间管道布置； （3）同一管道上安装的喷头、微喷头或滴头一般都是同一类型或相同的规格。 由此可假定：沿程出流间隔距离相等；各个喷头或滴头出流量相同。 ? 或? ?????????????????????? 1 管道流量 若沿程各个孔口的流量为q，总进口流量为Q0， 则沿管道任一孔口前管段流量为： 当i = 1时， Q1 = nq，即第一个孔前管段的流量；当i = n时, Qn = q，即最末一个孔前管段的流量。 2 水头损失 确定了沿程流量分布及管径，管段长度已定，沿程水头损失可逐段计算，累计后就是总沿程水头损失： 为计算方便，适用中常用多孔系数法计算： X：从管道进口到第一个孔口的长度与孔口间距的比值 3 压力分布 沿程出流管道压力水头分布可按串联管道的方法逐段计算，也可按近似的简化方法计算： 在dx管段上的沿程损失： 当x=L时 在多孔管道上约4/5的水头损失发生在距管道进口一半的管段，只有1/5发生在