华中科技大学：《水力学》课程教学资源（PPT课件）第五章 管流（1/2）

第五章管流

第五章 管流

沿程水头损央b= d 2 g 局部水头损失 g Q 确定局部损失糸数的实验方法 2 h 例用U形压差计测量水平放置弯笞的局部损 失糸数。已知d=0.25m,Q=0.04m3/s,U ∠1h 形管工作液体的密度ρ=1600kg/m3。如果 O 测得Mh=70mm,试计算5 解忽略沿程损失,对1和2断面列出伯努利方程, 2 2 pi 1++ y 22g 2

局部水头损失 g V hj 2 2 =  确定局部损失系数的实验方法 h h Q 1 2   例 用U形压差计测量水平放置弯管的局部损 失系数。已知 d = 0.25 m， Q = 0.04 m3 /s，U 形管工作液体的 密度 = 1600 kg/m3。如果 测得 h = 70 mm，试计算  。  解 忽略沿程损失，对 1 和 2 断面列出伯努利方程， 沿程水头损失 g V d l hf 2 2 =  g V g p V z g p V z 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1    + + = + + +

孔口与笞嘴出流 有压恒定管流的水力计算 简单管道长管短管 复杂管道-串联管道-养联管道-分公管道 管网 1简单管道的水力计算 自由出流Q=4A√2gH ++∑5 淹没出流Q=/A√2gz

有压恒定管流的水力计算 1 简单管道的水力计算 简单管道-长管.短管 复杂管道-串联管道-并联管道-分岔管道 管网 自由出流 Q = c A 2gH + + =    d l c 1 1 淹没出流 Q A gz = c 2 + =    d l c 1 孔口与管嘴出流

例用虹吸管由井向集水池输水。虹吸管长l=lB+lBC=30+40 70m,直径d=200mmo井与水池间的水位差为H=1.60m。如 果管道沿程损失糸数为λ=0.03,进口、两言头及出口的局部阻 力糸数分别为51=0.5,2=0.2,53=0.5,44=1.0 B 求:()流经虹吸管的流量; h (2)如虹吸管顶部B点安装高 度h=4.5m,计算其压强。 解.(1 0+0+0=-H+0+0+b+∑h 1p2 H=2 ∑ √2gH=1.57m/s g g ∑ 0.28 +∑ Q=AV=0.0493m/s

B C H A h 例 用虹吸管由井向集水池输水。虹吸管长 l = lAB+ lBC = 30+40 = 70 m，直径d = 200 mm。井与水池间的水位差为 H = 1.60 m。如 果管道沿程损失系数为  = 0.03，进口、两弯头及出口的局部阻 力系数分别为 1 =0.5，2 = 0.2，3 = 0.5， 4 =1.0。 求：(1) 流经虹吸管的流量； (2) 如虹吸管顶部 B 点安装高 度 h = 4.5 m ，计算其压强。 解.(1) 0+0+0 = −H +0+0+ hf +hj g V g V d l H 2 2 2 2 =  + gH m s d l V 2 1.57 / 1 = + =   Q AV 0.0493m /s 3 = = 0.28 1 = + =    d l c

(2)能量方程法 B 0+0+0=h+B++h y 28 B=-(h+。+h+ ∑h B=[h++2m+(21+2)]=-4.93m 2g 2g g

B C H A h (2) 能量方程法 + + = + + + f +  j B h h g p V h 2 0 0 0 2  ) 2 ( 2 = − + + f +  j B h h gV h p m gV gV dl gV h p B AB ] 4.93 2 ( ) 2 2 [ 2 1 2 2 2 = − + +  +  + = − 

有能量輪入或輪出是的管路计算 扬程H=Pm-Pn功率P=PgQH, 2 输入21++ 2、+22+-2+ r 28 输出=++ z,+22+2-+h,+H r 2g r 2g 水泵

有能量输入或输出是的管路计算 扬程  out in m p p H − = 功率 P = gQHm g p V z 2 2 1 1 1 + +  hw g p V = z + + + 2 2 2 2 2  输入 输出 + + = g p V z 2 2 1 1 1  hw g p V z + + + 2 2 2 2 2  + Hm + Hm 1 1 2 2 水泵

例水泵抽水,H=10m,1=10m,L=150m,D=0,2m,Q 0.036m/s,λ=0.03,不计局部损失。要求水泵进口截面2-2的 真空压强不超过58kPa,求水泵安裝高度和水泵的功率。 解 V= 40 1.15m/s D ()对1-1和22截面列伯努利方程 L l H 0=h+22++2 y 28 g 水泵 h r 2g g h<2 5.75m r 28 2)对11和3-3截面列伯努利方程 Hn=H+h=H+(+D)=20.72P=QHm=4095 g

例 水泵抽水，H = 10 m，l = 10 m， L = 150 m，D = 0.2m，Q = 0.036 m3 /s， = 0.03，不计局部损失。要求水泵进口截面2-2的 真空压强不超过58 kPa， 求水泵安装高度和水泵的功率。 h H l L 1 1 2 2 3 3 水泵 解 g V d l g p V h 2 2 0 2 2 2   = + + + ( ) 20.72 2 2 = + = + + = g V Hm H hw H l L g V d l g p V h 2 2 2 2 2   = − − − m s D Q V 1.15 / 4 2 = =  (1)对 1-1 和 2-2 截面列伯努利方程 m g V d l g p V h v 5.75 2 2 2 2 2  − − =  (2)对 1-1 和 3-3 截面列伯努利方程 P = gQHm = 4095w

长管的水力计算 达西公式H 4R2 g 谢才公式V=C√R R 88 88 流量模数Q=A=AC√R/=K√J h=h K 谢才数C=1R16n=0.01-004

长管的水力计算 g V R l H hf 4 2 2 达西公式 = =  谢才公式 V = C RJ  A R = l h J f =  g C 8 = 2 8 C g  = 流量模数 Q = AV = AC RJ = K J l K Q H hf 2 2 = = 1 1/ 6 R n 谢才系数 C = n = 0.01−0.04

2串联管道的水力计算 串联管路 Q=A√2gH 2 +∑4 A A ∑ AA

2 串联管道的水力计算 H 1  2  3 l1 l2 l3 串联管路 Q = c A 2gH 2 2 1 1         +         + =   i i i i i i c A A A A d l   

3并联管道的水力计算 Q=2+22+Q l2 B 23 yf2-13 例题已知H=10,元=0025 各管长度,直径,求各管流量 H 解H=hn+hn2+ f5 2 f3-7f4 =C2+Q3+Q4=9

Q Q l1 l2 l3 A B 3 并联管道的水力计算 Q = Q1 +Q2 +Q3 hf 1 = hf 2 = hf 3 1 2 3  5 H 4  例题 已知H=10,  = 0.025 各管长度,直径,求各管流量 解 H = hf 1 + hf 2 + hf 5 hf 2 = hf 3 = hf 4 Q1 = Q2 +Q3 +Q4 = Q5