管道水力计算.doc

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1、管道水力计算新大技术研究所：戴颂周2012年3月2日目录第一章单相液体管流动和管道水力计算3第一节流体总流的伯努利方程3一、流体总流的伯努利方程3二、流体流动的水力损失3第二节流体运动的两种状态6一、雷诺实验6二、雷诺数7三、圆管中紊流的运动学特征—速度分布7四、雷诺数算图8第三节沿程水力损失9一、计算方法：9第四节局部水力损失14第五节管道的水力计算17一、管道流体的允许流速（经济流速供参考）17二、简单管道的水力计算19第二章玻璃钢管道水力计算20第一节玻璃钢管道水力计算公式20一、玻璃钢管道水力计算公式20二、管道水力压降曲线21三、常用液体压降的换算21四、常

2、用管件压降23第二节油气集输管道压降计算24第三节玻璃钢输水管线的水力学特性25一、玻璃钢输水管水流量计算25二、玻璃钢输水管水击强度计算25第三章管道水力学计算中应注意的几个问题28一、热油管道的工艺计算28二、油水两相液体的工艺计算28三、地形变化时的水力坡降30第一章单相液体管流动和管道水力计算第一节流体总流的伯努利方程一、流体总流的伯努利方程1.流体总流的伯努利方程式（能量方式）2.方程的分析(1)方程的意义物理意义：不可压缩的实际流体在管道流动时的能量守恒，或者说，上游机械能=下游机械能+能量的损失。(2)各项的意义单位重量流体所具有的位能，或位置水头，m，

3、即起点、终点标高。单位重量流体所具有的压能，或压强水头，m；即P1P2为起点、终点液流压力，单位重量流体所具有的动能，或速度水头，m；即C1C2为液流起、终点的流速。单位重量流体的动能修正系数；单位重量流体流动过程的水力损失，m。二、流体流动的水力损失1.水力损失的计算液体所以能在管道中流动，是由于泵或自然位差提供的能量。液体流动过程中与各种管道、阀件、管件发生摩擦或撞击而产生阻力。同时液体质点间的互相摩擦和撞击也要产生阻力。为了使液体继续流动，就必须供给能量，以克服这些阻力。用于克服液流阻力的能量，就是管路摩阻损失。水力损失一般包括两项，即沿程损失与局部损失。因此，

4、流体流动时上、下游截面间的总水力损失应等于两截面间的所有沿程损失与局部损失之和，即2.关于沿程损失(1)实质：沿程流动过程中，由于实际流体具有黏性，流体层之间以及流体与壁面间将产生摩擦阻力损失，即沿程损失，因此，其实质是摩擦损失。(2)发生的地点：平顺长直的管段上，或者说等径直管段上。(3)计算式：式中，沿程损失系数；管段长度与直径，m；管道截面上的平均流速，m/s。3.关于局部损失(1)实质：由于实际流体具有黏性，在流经有局部变化的管段时将产生碰擦，并产生漩涡而引起阻力损失，即局部损失，因此，其实质是漩涡损失。(2)发生的地点：管段有局部改变的地点，如突变、渐变、转

5、折、弯曲、分汇流及有阀门等管道附件处。(3)计算式：式中，局部损失系数。 4、两种水头损失大小比重管道按布置分简单管道复杂管道串联管道并联管道分枝管道两种水头损失大小比重短管：局部水头损失，流速水头占总水头损失较大（大于5%），计算时不能忽略长管：沿程水头损失水为主，局部损失和流速水头在总水头损失中所占比重很小，计算时可忽略第二节流体运动的两种状态一、雷诺实验1.实验装置 由于实际流体具有粘性，因此流体在管道中流动时，紧贴管壁的流体其速度必然为零。而离开管壁越远，流速逐渐增大，到管道中心处的流速最大。2.实验结论(1)如图，出现层流、临界流及紊流的流动状态。A．层流：

6、流体质点间分层运动，不相掺混；B．紊流：流体质点间不再分层运动，而是相互掺混，呈现较混乱的状态。C．临界流：又称过渡流，是层流向紊流或紊流向层流转变的过渡状态流动。(2)层流向紊流转变时的临界速度A.下临界速度cnx:紊流向层流转变时的临界速度；B.上临界速度cns:层流向紊流转变时的临界速度。工程上，下临界速度更有实际意义。(3)影响流动状态的因素A.流速；B.流体的物性，主要是密度、黏度等；C.管道的特征尺寸，管流动一般取管直径。上述因素的综合，便是雷诺数Re。二、雷诺数1.表达式式中：ρ——密度kg/m³μ——动力粘度mPa.sν——运动粘度㎡/s（运动粘度等于

7、动力粘度与流体密度ρ之比，ν=μ/ρ）с——管道截面上的平均流速m/sd——管道直径mQ——管路中介质体积流量，米3/秒雷诺数Re是判断流体流动状态的判据。它表示流体所受的惯性力与黏性力之比。若Re数较小，则黏性力占主导地位，流体易保持原来状态而呈现层流状态；若Re数较大，则惯性力占主导地位，流体易打破原来状态而呈现紊流状态。2.管流动时的临界雷诺值Rec3.一般管流(粗糙管)管流动时流态的判定Re<2000时，流体为层流；Re>4000时，流体为紊流；4000>Re>2000时，流体为临界流。三、圆管中紊流的运动学特征—速度分布1．圆管横截面积的紊