水力学教案——有压管道流动和孔口、管嘴出流(中职教育)

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1、第五章有压管道流动和孔口、管嘴出流第一节概述一、有压管道水流1、有压管道：液体充满整个管道断面，管道周界上的各点均受到液体压强的作用。2、冇压管道分类(1)根据管道布置的不同>简单管道>复杂管道：乂分为串联管道、并联管道及分义管道>管网(2)根据管道出口水流状态>自由出流>淹没出流(3)按水头损失分◊长管：水头损失以沿程水头损失为主，其局部损失和流速水头占的比重较小,忽略不计。◊短管：局部损失和流速水头与沿程水头损失占的比重均较大。二、孔口、管嘴出流1、孔口出流：在贮液容器侧壁上开孔，液体经孔口泄流的水力现象。2、管嘴出流:在孔口上连接(3

2、-4)孔径的短管,水流经过短管并在出口断面满管出流的水力现彖。第二节简单管道短管的水力计算一、简单短管自由出流的基本公式以(T—(V为基准而>列0-0和2-2断而能量方程:Aa(y}令：H()二H+亠卫_2g091人r+羽"圧+工V2v=11叫^=7^0+以Q=VA=A1+鲁+工§式中——为管道系统的流量系数。如不计行近流速水头，贝hQ=p(A近丽二.简单短管淹没出流的基本公式以下游水面为棊准面，列1-1和2-2断而的能量方程:诉_叩2,

3、h2gZ+2gwIV22+DT話+工总od2g令：Z厂Z+也一土令：A=TTV式中从.——管道系统的流

4、量系数。则：Q=“/j2gZ°如不计行近流速水头及下游水头，贝

5、」：Q=^icA^Z注意：占由出流与淹没出流的流量系数，虽形式不同，但数值是相等的。三、简单短管水力计算的基本类型1、已知流量0和管道直径也计算管道的作用水头根据具体流态选丿IJ相应的沿程阻力系数公式，解出沿程阻力系数后，应川流量计算公式计算作用水头。2、已知水头H和管道直径也计算通过的流量0假设一个最可能的流态并计算2,得到结果后，校核流态是否与假设的流态相符合。若符合则计算结束，否则应另外假设流态重新计算。3、已知通过管道流量Q,确定管道直径d（1）管道的作用水头日确定，管

6、道的直径由流最公式计算。（2）确定所需的管道直径d及相应的作用水头H根据管道类型选定管道允许流速，计算出管道直径/通过已知流量计算H。4、已知管道直径，作用水头H和流量Q,确定管道各断面压强的大小（1）绘制步骤1）计算各项局部水头损失和各管段的沿程水头损失。2）从管道进口断而的总水头依次减去各项损失，得各断面的总水头值，连结成总水头线（逐渐绘制从进口到出口的总水头线）。假定弘均匀分布在整个管段上（直线），假定人“集中发生在边界改变处。3）总水头线减去速度水头得测压竹水头线。（2）注意事项1）进口：注意总水头线的起点。2）出口：注意测压管水头

7、线的终点四、简单短管水力计算的实例1、水泵装置的水力计算（1）T作原理首先向涡室灌水，电动机帯动叶伦旋转，山于离心力作用，水被抛出去进入压水管，室内空气随Z带走，使水泵进口处形成真空，通过吸水管将水吸进涡室。（2）吸水管的水力计算任务：求管径d和最大允许安装高程佥A、确定d吸水管的允许流速％=0.8~1.25m/sQ=丄加S—>d4B、确定心Pi/5/2g収5y2gdSg以0-0为基准而建立1-1和2-2断而的能量方程Pa-P2为水泵进口断面真空度，不能大于水泵允许真空度［仏］2乙、W[hv]-（＜7+A—+严d2g当压强低至该温度下的蒸汽

8、压强时，液体在常温下发生汽化，汽泡随水流进入泵内高压部位受压缩而突然溃灭，周围的水便以极人的速度向汽泡溃灭点冲击，在该点造成高达数百大气压以上的压强，发生气蚀。3、压力水管的水力计算（1）确定铮径：rti经济流速确定经济管径J=x（2042,x=0.8〜1.2,2—m3/s（2）提水高度一定时，计算所需水泵的扬程，以便选泵。以0-0为基准而建立1-1和3-3断而的能量方程式屮H「为水泵的扬程（水泵向单位重最液体所提供的机械能）。2、虹吸管的水力计算原理：利用顶部出现真空，使上游水面与管屮形成压差，将水流引向高处。按短管计算，一般计算管道的输

9、水能力及安装高程（以控制管道中的允许真空值）。自学五、气体管路的计算厂空气=/a=ll.82N/m3由于管内气体的重度为外界空气的重度是相同的数量级，在用相对压强进行计算时，必须考虑外界大气压在不同高程上的差值，若两边用绝对压强时，其方程式形式不变。以0-0为基准面建立1-1和2-2断面的能量方程（绝对压强形0-T-1£式的能量方程）气体管路中常写为:y,2为压强形式的能最损失）如以相对压强表示：p'l=Pl+几刃2=血+几—人（。―Zj代入上式得:刃+几+阪+血"）少+・川2-小了+几气体管路压强形式能量方程：卩

10、+/—+（/fl一丫）（

11、乙2-Z

12、）=几+/-^-+pw2g~2g当Y^Ya时,22片V9卩+今=z+k+2g2gV2六、串联管路1、定义：由几段直径不等的管子依次联接的管路叫串联管路。2、基本公式建立