工程流体力学件5孔口、管嘴出流及有压管流.ppt

水击：在有压管路中流动的液体，由于某种外界原因（如阀门突然关闭、水泵或水轮机组突然停车等），使得液体流速发生突然变化，并由于液体的惯性作用，引起压强急剧升高和降低的交替变化，这种现象称为水击。升压和降压交替进行时，对于管壁和阀门的作用如同锤击一样，因此水击也称为水锤。 水击的危害：轻微时引起噪声和管路振动；严重时则造成阀门损坏，管路接头断开，甚至引起管路的爆裂。 水击引起的压强降低，使管内形成真空，有可能使管路扁缩而损坏。 水击危害的预防 （1）延长阀门关闭时间； （2）缩短管路长度； （3）在管路系统的适当位置装设蓄能器（空气罐或安全阀）； （4）在管路上装设调压塔。 作用水头全部用于支付沿程损失 1 1 2 2 H v v 则 二、长管的水力计算 一、简单管路 比阻单位流量通过单位长度管段产生的水头损失 比阻S 由谢才公式和曼宁公式 对钢管和铸铁管 对塑料管材 阻力平方区 过渡粗糙区 【例】已知简单管路的l =2500m，H =30m，Q =250l/s， n =0.011。求管径d。 【解】 由 得 由谢才及曼宁公式，得 代入数据得 d ＝388mm 介于标准管径350mm～400mm之间 串联管路 并联管路 Q1 Q2 Q3 Q Q 1 1 2 2 H A B 1 1 2 2 H l1 d1 l2 d2 Q1 Q2 二、复杂管路 【例】已知简单管路的l =2500m，H =30m，Q =250l/s，n =0.011。求管径d。 【解】 由谢才及曼宁公式，得 其中取 d1=400mm，d2=350mm，得 采用串联管路，则 沿程均匀泄流管路 x dx 管路中任一点处流量 则 取比阻S为常量，上式积分得 水处理构筑物的多孔配水管，冷却塔的布水管，以及城市自来水管道的沿途泄流，隧道工程中长距离通风管道的漏风等水力计算。 若无转输流量Qz=0，则 H Qz Qy l 管网 树状管网： 环状管网： 管线短，管径相对大，投资小，但可靠性差 管线长，管径相对小，投资大，但可靠性好 分叉管路 H A B C D 各支管按串联算，支管之间按并联算。 第四节 水泵水力计算 装置原理 自灌式：水泵泵轴低于吸水池水面 吸入式：水泵泵轴高于吸水池水面 性能参数 Ht —— 扬程 Q —— 流量 N —— 轴功率 Nη——有效功率 η—— 效率 n —— 转速 hv—— 允许吸水真空度 【例】水泵功率N=25kW,流量Q =60L/s,效率ηp=75%,吸水管l1=8m, d1=250mm,压水管l2=50m,d2=200mm,λ=0.025,底阀ζfv=4.4,弯头ζb=0.2,阀门ζv=0.5,逆止阀ζsv=5.5,水泵允许真空度[hv] =6m。求水泵安装高度zs,水泵提水高度Hg。 Hs zs d1 d2 l1 l2 水泵 阀门 逆止阀 底阀 1 1 2 2 【解】 对1，2列伯努利方程 Hs zs d1 d2 l1 l2 水泵 阀门 逆止阀 底阀 1 1 3 3 对1，3列伯努利方程 水击现象是一种典型的有压管道非恒定流问题，在水击现象中，由于压强变化急剧，必须考虑流体的压缩性及管道的弹性。 第五节 水击现象及其预防 有压管道流动的流量突变 流速突变 由于流动的惯性，造成压强大幅波动 水击现象的大致描述： 流体的压缩性和管道的弹性使波动在管道中以有限的速度传播 Δp 以阀门突然关闭为例，将有一个增压、增密度、增管道断面积、减流速的过程从阀门向上游传播，压强、流速、密度、管道断面积的间断面在管道中运动，这就是水击波。 水击的利用 例如，水击泵便是利用水击原理设计的一种无动力扬水 设备，这种设备对于无动力和电源的地方是很方便的。 * * 第1章 流体及其主要物理性质 第2章 流体静力学 第3章 流体动力学基础 第4章 流动阻力和水头损失 第5章 孔口、管嘴出流及有压管流 第6章 明渠均匀流 第7章 明渠水流的两种流态及其转换 第五章 孔口、管嘴出流 及有压管流 第一节 孔口出流 第二节 管嘴恒定出流 第三节 短管的水力计算 第四节 长管的水力计算 第五节 离心式水泵装置及其 水力计算 教学内容、重点及难点 基本内容 本章在定量分析沿程水头损失和局部水头损失的基础上，对工程实际中最常见的有压管道恒定流动和孔口、管嘴出流进行水力计算。 重、难点 水头损失的分析和确认 H H0 O O C A AC d C vC v0 第一节 孔口出流 液体从孔口以射流状态流出，流线不能在孔口处急剧改变方向，而会