第五章 孔口、管嘴出流与有压管路

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1、第五章孔口、管嘴出流与有压管路一、学习引导1.孔口出流定义容器上开孔，在压差作用下，液体径孔口流出的水力现象。Hd£小孔口出流：10，孔口上各点H=constHd>大孔口出流：10，孔口上各点H≠const孔口出流可以是自由出流或淹没出流；常水头（恒定）出流或是变水头出流（非恒定）；薄壁孔口出流或厚壁孔口出流。2.薄壁小孔口的自由与淹没出流的水力计算流速与流量计算公式：u=j2gH0Q=eAj2gH=mA2gH00m=ej——流量系数1=j1+x0——流速系数H——包括上游压力p，行进流速v000在内的作用水头。其中：x0,j,

2、e由实验测定。大雷诺数Re下，圆形小孔口完善收缩时，j=0.97~0.98；e=0.64~0.62；x0=0.06；m=ej=0.62~0.60，通常取m=0.623.管嘴恒定出流的水力计算1)管嘴出流的水力计算孔口断面上接一段l=3~d的短管（等直径），并且水流在出口断面充满整个管嘴断面的出流称为管嘴出流。由于收缩断面处形成真实，从而提高了管嘴的出流能力。圆柱形外管嘴流速与流量计算公式：PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn2gH0u==j2gH02x0+(1-e)l1++l2

3、ed1j==0.821+0.5Q=Au=Aj2gH=mA2gH00m=j=0.82较孔口出流的μ提高32%圆柱形外管嘴的真空值：h=0.75Hv0从而，收缩断面的真空值可将作用水头提高75%。2）管嘴出流的工作条件管嘴出流必须满足以下两点（即工作条件）：①作用水头H≤9mHO02②管嘴长度l=3~4d4.简单有压管路的水力计算简单管路：管径沿程不变，流量不变的管路系统。1）简单管路的水力计算：H=h+h=AlQ2=SQ2fjA——比阻，可按舍维列夫公式或曼宁公式计算。S=Al——称摩阻2）比阻A比的计算方法：①按舍维列夫公式计算

4、：5.3u≥1.2m/sA比=0.001736/dh=A2f比lQ0.8670.30.001736A¢=0.852(1+)×u<1.2m/s比ud5.3=KA比0.8670.3K=0.852(1+)u——修正系数PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cnA比——u>1.2m/s时的比阻。H=KA2f比lQ11R6②按曼宁公式计算：C=n82Ad3K=ACR=R3=0.3117nn2110.29nA==25.33Kd5.串联、并联与管网2u长管：管路流动的水力计算中，h主要以h为主，h

5、与2g较小，忽略不计的管道称为wfj长管，如城市管网。2u短管：h、h、2g均较大，不可忽略的管道称为短管。如：水泵的吸水管，铁路涵fj管，虹吸管。1）串联管路：不同管径的管道顺次首尾连接的管路系统。①连续性方程原理：无节点分出流量：q=0，各条管段内通过的流量相等。iQ=Q=Q12i有节点分出流量：流入某节点Ql=Q出流出该节点②能量方程原理：对于整个管路系统的总水头等于各管段水头损失之和w2即：H=Shw=Shfi=SAilQii=SSiQi=hf1+hf2+L+hfi2）并联管路：不同管径的管道由同一点分出，又汇于同一点。

6、①连续性方程原理：流入某节点Ql=Q出流出该节点无节点分出流量：Q=Q+Q+Q123有节点分出流量：流入节点Ql=Q出流出该节点Q=Q+Q+Q±q123iPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn②能量方程原理：分出节点与汇入节点之间的各管段水头损失相等。即：h=h=h=hf1f2f3f2222或A1l1Q1=A2l2Q2=A3l3Q3=AiliQi=hf2222SQ=SQ=SQ=SQ=h112233iif111Q:Q:Q=::123则有：S1S2S33）沿程均匀泄流管路系统：212

7、h=Al(Q+QQ+Q)2fZZtt=AlQ3c12h=AlQ若转输流量Q=0，则ftZ3212Q=Q+QQ+QcZZtt3=Q+aQZtQ-QcZa=Qt——为待定系数。a的变化范围：0.5~0.577，大型管网a=0.5，水力学中取：a=0.55，故：Q=Q+0.55QcZt4）枝状管网枝状管网：由多条管段（d、d…d）串联组成干管，以及与干管相联的多条支管组成12i的管路系统。干管：控制点（最不利点）与水塔之间管段。支管：连接于干管上的各管段。控制点：距水塔最远、地形较高、自由水压要求较大、流量大，综合最为不利的点。水力计

8、算内容包括新建给水管网系统的设计与扩建给水系统的设计。新建给水管网系统的设计，通常已知管路沿线地形标高Δ，管长l，节点流量q，末端自i由水压H。各管段的通过流量可直接计算Q=q+Q，Q为转输流量。要求设计①水塔高度ZiiZZPDF文件使用"pdfFactoryP