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管路水力计算

长管只计算沿程损失而忽略局阻损失和出流速度头。是工程上的简化。1、几个概念：按能量损失型式将管路分为长管和短管：（1）管路系统：构成流体流动限制，并保证流体流动畅通的管件组合，简称管路。（2）长管：凡局部损失和出流速度水头之和与管路的沿程阻力的和比较小，一般小于5％，这样的管路称长管或水力长管。

（ｂ）并联管路：有分支，但有共同的汇合和起始点。（3）短管：各项损失和出流速度头均需计及的管路，也称水力短管。管路也可按结构分为简单管路和复杂管路：（4）简单管路：等径，无分支。（5）复杂管路：简单管路以外的管路，即不等径，或有分支或二者兼之。（ａ）串联管路：首尾相连管径不同，无分支的管路。

尽量减少动消耗，即能耗，节约能源，节约原材料，降低成本。为达到上述目的，需计算确定qv，尺寸（Ｌ、d），损失Δp。（ｃ）枝状管路：枝状管路起始点不同，而汇合点相同。（ｄ）网状管路：起始和汇合均不同的不规则管路。2、设计管路的目的

（1）已知qv和Ｌ、d，求Δp（外力流动）或供液水头Ｈ（自身流动）（2）已知Ｌ、d，Ｈ或允许Δp，求qv（3）已知qv、Ｈ、Ｌ，确定d3、设计方法前两种为校核计算，后一种为设计计算

第一节短管水力计算以等径管路为例，说明计算方法。H(H)100221

由于等径，连续，V不变，假设液体自管端流入大气，即自由出流。以0—0为基准，对自由液面1—1和出流断面2—2列能量方程

令或

若流入大容器，作用水头H为二液面高度差，阻力应加上出口阻力。若不等径，只需将各处阻力系数（包括沿程）换算至同一速度。包括管路入口、转弯、阀门阻力和沿程。

第二节简单长管的水力计算LHd以等径水平长管为例：

列能量方程:长管出流:∴即全部能头H被阻力消耗。

以qv为例:或为流量模数

称单位长度作用水头，称水力坡度。K相当于水力坡度为1时的流量。由于流动为阻力平方区。故在一般工程手册上可以查到通常一定。

第三节串联管路的计算因各段管路均按长管计算，只有沿程损失，故H

在无泄漏时：（忽略出流速度头）(1)

可列（i-1）个方程，与（1）式联立可解。当有泄漏时，

第四节并联长管的水力计算分流前流量为qv1，合流后为qv5内部流量为qv2，qv3，qv4

并联特点：（1）阻力相等i=2、3、4（2）流量：在支线上分流

第五节枝状管路的水力计算如图，不能在总管路与支管之间列方程，应对某一分支列（按并联）。如2、3、4线

第六节环状管路的水力计算各节点，根据连续性，流入qvi=流出qvo若以流入为正，流出为负则节点方程：通常网络布局已知。即各管的长度li已知，qvi已知，求各管段的流量和设计各管的直径d。如图。

按阻力：两节点间阻力相等。若已顺时针为正，逆时针为负，则节点间。计算时一般采用逼近方法，即予先取，分配流量及流向，选择管径，求各段阻力，验证，否则重分配流量。一般是管路长，流量大。阻力小，流量小。若精度要求高，则用电子计算机编程计算。

第七节均匀泄流的水力计算一般是在主干上，沿程泄流，把沿程流量均匀泄出的流动程均匀泄流。如蔬菜大棚中心的灌溉等。若单位长度上泄流量q（m3/s），管径为d，管长L，末端出流qvT，总作用水头H。如图，则由连续性：

在距管段起始处x位置取微段dx。则在x处截面的流量应为末端出流量和余段泄流量之和，即：上消耗水头则：若流动处于阻力平方区

积分上式得其中:为泄流量。相当于在同样水头H作用下，末端无泄流时:

当时，与无泄流时比较，即保证同样流量，泄流所需作用压头是末端出流的1/3。原因是：阻力压头沿程（无泄流时不变，有泄时连续减少）因而下降。

第九节有压管路的水击本节介绍水击机理和减轻水击的措施。当管件中的闭门突然关闭或水泵突然停止工作，使液流速度突然改变，这种液体动量的变化而引起的压强突变（急上或下）的现象称水击。压强的交替变化，对管壁或阀门仪表产生类似于锤击的作用，因此，水击也称水“锤”。水击使压强升高达数倍或几十倍，严重时损害管路。

对恒定流，由于忽略可压缩性，结果和实际差不多。对非恒定流，水击必须考虑压缩性，而且还要考虑管壁的膨胀。下面以图示情况说明水击过程1