压力管路的水力计算.ppt

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1、第5章压力管路的水力计算引言压力管路：在一定压差下，液流充满全管的流动管路。压力管路按照管路结构可以分为：简单管路：等径无分支管路复杂管路：串联、并联、分支及管网等压力管路按照能量比例大小分为：长管和短管长管：长输管线输送距离比较远，两端压差比较大，局部阻力和流速水头所占能量比例较小。和沿程水头损失相比，流速水头和局部水头损失可以忽略的管路称为长管。有时近似取。能量方程变为（无泵）：记H0为作用水头：则有：。表示了能量供给与能量损耗之间的平衡。对于有泵情况：短管：泵站、库内管线总距离比较短，分支较多，两端压差较小，并且有大量管子连接部件。和沿程水头损失相比，流速水头和局部水头损

2、失不可以忽略，称之为短管。作用水头：i长管、短管的划分并不仅仅是由于管线的长短，更重要在于从能量的角度考察比动能和局部水头损失的比例。主要内容长管水力计算短管水力计算孔口管嘴出流第5章压力管路的水力计算管路特性曲线定义：水头损失与流量的关系曲线称为管路的特性曲线。其中：把代入上式得：可见：水头损失与流量成平方指数关系。§5.1管路特性曲线管路特性曲线是管路能量平衡（能量供给=能量消耗）的直观反映。对于给定管路，其特性曲线一定。如：对于长管无泵和有泵两种情况，管路特性曲线如下图：管路特性曲线对于确定泵的工况以及自由泄流工况有重要应用价值。QhfHQhfz2-z1H0H0§5.2长

3、管的水力计算一、简单长管定义：由许多管径相同的管子组成的长输管路，且沿程损失较大、局部损失较小，计算时可忽略局部损失和流速水头。计算公式：简单长管计算一般涉及公式：为计算方便，将代入hf的计算公式，得到一种更常用的公式：。层流流态：即：β＝4.15，m＝1紊流流态——水力光滑区：即：β＝0.0246，m＝0.25紊流流态——混合摩擦区（大庆设计院推荐公式）：其中：即：β＝0.0802A，m＝0.123紊流流态——水力粗糙区：即：β＝0.0826λ，m＝0长输管道沿程阻力的计算公式为：对于不同的流态，β和m的取值见下表：流态βm层流4.151水力光滑0.02460.25混合摩擦0

4、.0802A0.123水力粗糙0.0826λ03、简单长管的三类计算问题第一类问题：已知：Q，Δz，d，L，μ，γ，求：hf，Δp分析：QV确定流态确定β、m或λhfΔp掌握用于管线初步或正式设计计算。常需要计算几种不同油品或几种不同输量时的压降或水头损失，绘成管路特性曲线，为选泵做准备。第二类问题：已知：Δp，Δz，d，L，μ，γ，求：Q分析：QV确定流态确定β、m或λhfΔp？？？假设流态法、试算法或绘图法在既有设备能力下，做管线设计或校核。假设流态法：先假设一流态，取β，m值，计算：验证假设：如由Q′及Re′得出的流态和假设流态一致，则Q′为所求Q；如由Q′及Re′得出的

5、流态和假设流态不一致，则重新假设流态，重复计算。Q′V′校核流态试算法：设定Q1，解得hf1。判断：若hf1>hf，则减小流量，取Q2Q1，重新计算。循环往复，直至hfn≈hf，停止计算。绘图法：按第一类问题的计算方法，选取足够多Q，算出hf值，然后绘制图形。使用时由hf查找Q即可。Qhf第三类问题：已知：Q，Δp，Δz，L，μ，γ，求：经济管径d经济管径计算：其一，d↑，材料费↑，施工费↑；其二，d↓，动力费用↑，设备（泵）费↑。如何解决这一矛盾，正是一个管径优选问题。分析：QV确定流态确定β、m或λhfΔp？？？试算法一

6、般用于管道初步设计。二、长管的串联和并联1、串联管路定义：由不同管径的管道依次连接而成的管路。应用实例：输水干线、集油干线分支流量水力特性：a、各联结点（节点）处流量出入平衡，即进入节点的总流量等于流出节点的总流量:（设流量流进节点为正，流出为负）。它反映了质量守恒的连续性原理。b、全线水头损失为各分段水头损失之和，即：它反映了能量守恒原理。2、并联管路定义：两条以上的管路在同一处分离，后又在同一处汇合。水力特征：a、进入各并联管的总流量等于流出各并联管的总流量之和，即：b、不同并联管段A→B，单位重量液体的能量损失相同，即：3、串、并联管路的水力计算①串联管路——通常属于长管

7、计算的第一类问题，例如：已知：Q，求：hf分析：根据串联管路水力特性求解全管路的沿程水头损失hf。②并联管路——通常属于长管计算第二类问题，例如：已知：hf，求：各管路Q分析：根据并联管路水力特性解决流量Q的分配问题。掌握4、串、并联管路的水力意义——在长输管线上的应用在已建成的长输管线上，增设串联变径管或者并联副管可以增加管路输送量、延长管路输送距离，或者爬过地形的翻越高点。通常，副管与主管的直径相同，变径管直径大于主管。下面以自由泄流情况为例，通过绘制管路总水头线分别进行说明。1).给定