第六章 孔口、管嘴与有压管道流动12-9.ppt

工程流体力学 第六章 孔口、管嘴和有压管道流动 第六章 孔口、管嘴和有压管道流动 第六章 孔口、管嘴和有压管道流动 第六章 孔口、管嘴和有压管道流动 第六章 孔口、管嘴和有压管道流动 第六章 孔口、管嘴和有压管道流动 为了向更多的用户供水，在给水工程中往往将许多管路组合成管网。管网按其布置图形可分为枝状及环状两种 管网内各管段的管径是根据流量Q及速度v两者来决定，在流量Q一定的条件下，管径随着在计算中所选择的速度v的大小而不同 水塔高度 : 【例8】一枝状管网从水塔沿0-1干线输送用水，各节点要求供水量如图所示。已知每一段管路长度见列表。此外，水塔处的地形标高和点4、点7的地形标高相同，点4和点7要求的自由水头同为Hz=12 m 。求各管段的直径、水头损失及水塔应有的高度。 第六章 孔口、管嘴和有压管道流动 第六章 孔口、管嘴和有压管道流动 qV qV2 qV1 qV3 解：计算得 【例7】如图，qv=0.08m3/s，并联铸铁管d1=d3=150mm，d2=100mm，L1=L3=200m，L2=150m，求qv1， qv2， qv3及hf。 qvz §6-5-4 沿程均匀泄流管路 沿程连续不断分泄出的流量称为沿程泄出流量，若管段各单位长度上的沿程泄出流量相等，这种管道称为沿程均匀泄流管道。 如图所示管道AB长为L，水头为H，管道末端流出的流量qvz，单位长度上沿程泄出流量为q。 在离起点A距离为x的M点断面处流量为 在dx管段内沿程水头损失 有 §6-2 管嘴恒定出流 §6-1 孔口恒定出流 §6-3 孔口（或管嘴）的变水头出流 §6-4 短管的水力计算 §6-5 长管的水力计算 §6-6 管网水力计算基础 §6-7 离心式水泵及其水力计算 §6-8 水击简介 枝状管网 环状管网 流速大，管径小，管路造价低，水头损失大，增加水塔高度及抽水的经常费用； 流速小，管径大，水头损失小，减少抽水的经常费用，管路造价高。 在确定管径时，应作经济比较。 定义： 采用一定的流速使得供水的总成本（包括铺筑水管的建筑费、抽水机站建筑费、水塔建筑费及抽水经常运营费之总和）最低。这种流速称为经济流速 当直径 当直径 （1）新建给水系统的设计：往往是已知管路沿线地形，各管段长度L及通过的流量Q和端点要求的自由水头Hz，要求确定管路的各段直径d及水塔的高度Ht。 ⒈ 按经济流速在已知流量下选择管径 ⒉ 计算各段的水头损失 ⒊ 按串联管路计算干线中从水塔到管网的控制点的总水头损失(管网控制点：指在管网中水塔至该点的水头损失，地形标高和要求自由水头三项之和最大值之点) §6-6-1 枝状管网 : 控制点的自由水头 : 控制点的地形标高 :水塔处的地形标高 : 从水塔到管网控制点 的总水头损失 （2）扩建已有给水系统的设计：已知管路沿线地形，水塔高度Ht，管路长度l，用水点的自由水头Hz及通过的流量，要求确定管径 ⒈ 根据枝状管网各干线的已知条件，算出它们各自的平均的水力坡度， ⒉ 按各管段水力坡度相等的条件计算各管段比阻： ⒊ 选择各管段的直径。 选择平均水力坡度最小的那条干线作为控制干线进行设计； 111.5 400 0-1 水塔至分叉点 31.5 300 1-5 22.5 200 5-6 13 500 6-7 右侧支线 80 200 1-2 45 350 2-3 25 350 3-4 左侧支线 管段中的流量q(l/s) 管段长度 l(m) 管段 已 知 数 值 解 ：根据经济流速选择各管段的直径： 对于3-4管段Q=25L/s，采用经济流速 Ve=1.0 m/s，则管径: 采用d=200 mm 管中实际流速: （在经济流速范围内） 采用铸铁管（用旧管的舍维列夫公式计算λ），查表铸铁管的比阻得 A=9.029 。因为平均流速 v=0.80 m/s 1.2 m/s ，水流在过渡区范围，A值需加修正。当 v=0.8 m/s时，查表得修正系数 k=1.06. 则管段3-4的水头损失 2.27 1.01 0.4529 1.16 350 111.5 400 0-1 水塔至分叉点 0.90 1.1 2.752 0.64 250 31.5 300 1-5 0.99 1.08 9.029 0.72 200 22.5 200 5-6 3.78 1.07 41.85 0.74 150 13 500 6-7 右侧支线 1.31 1.01 1.015 1.13 300 80 200 1-2 2.03 1.04 2.752 0.92 250 45 350