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1、第 六 章 有 壓 管 流6-1 簡(jiǎn) 單 管 道 水 力 計(jì) 算 的 基 本 公 式6-2 簡(jiǎn) 單 管 道 、 短 管 水 力 計(jì) 算 的 類 型 及 實(shí) 例6-3 長(zhǎng) 管 水 力 計(jì) 算6-4 串 聯(lián) 、 分 叉 和 并 聯(lián) 管 道 水 力 計(jì) 算6-5 沿 程 均 勻 泄 流 管 道 水 力 計(jì) 算6-6 有 壓 管 中 的 水 擊 第 六 章 有 壓 管 道 中 的 恒 定 流有 壓 管 道 : 管 道 周 界 上 的 各 點(diǎn) 均 受 到 液 體 壓 強(qiáng) 的 作 用 。有 壓 管 中 的 恒 定 流 ： 有 壓 管 中 液 體 的 運(yùn) 動(dòng) 要 素 不 隨 時(shí) 間 而 變 。管 道 根 據(jù)

2、 其 布 置 情 況 可 分 為 ： 簡(jiǎn) 單 管 道 與 復(fù) 雜 管 道 。復(fù) 雜 管 道 又 可 分 為 ： 串 聯(lián) 管 道 、 并 聯(lián) 管 道 、 分 叉 管 道 、 均勻 泄 流 管 道 。根 據(jù) 與 兩 種 水 頭 損 失 在 損 失 中 所 占 比 重 的 大 小 ， 將 管道 分 為 長(zhǎng) 管 及 短 管 兩 類 。 fh jh 3 n 有 壓 管 道 ： 管 道 周 界 上 的 各 點(diǎn) 均 受 到 液 體 壓 強(qiáng) 的 作 用 。 1 水 電 站 的 壓 力 引 水 隧 洞 和 壓 力 鋼 管 2 水 庫(kù) 的 有 壓 泄 洪 洞 或 泄 水 管 3 供 給 工 農(nóng) 業(yè) 和 生 活 用

3、 水 水 泵 裝 置 系 統(tǒng) 及 給 水 管 網(wǎng) 4 虹 吸 管 以 及 輸 送 石 油 的 管 道 特 點(diǎn) ： 有 壓 管 道 各 點(diǎn) 的 壓 強(qiáng) 一 般 不 等 于 大 氣 壓 強(qiáng) 。n 有 壓 管 中 的 恒 定 流 ： 有 壓 管 中 液 體 的 運(yùn) 動(dòng) 要 素 不 隨 時(shí) 間 而 變 。n 有 壓 管 中 的 非 恒 定 流 ： 運(yùn) 動(dòng) 要 素 隨 時(shí) 間 而 變 。 簡(jiǎn) 單 管 道 ： 管 道 直 徑 不 變 且 無(wú) 分 支 的 管 道 。 其 水 力 計(jì) 算 分 為 自 由 出 流 和 淹 沒(méi) 出 流 。 自 由 出 流 淹 沒(méi) 出 流 簡(jiǎn) 單 管 道 ： 管 道 直 徑 不 變

4、 且 無(wú) 分 支 的 管 道 。 實(shí) 際 工 程 中 常 見(jiàn) 的 有 虹 吸 管 和 水 泵 。 虹 吸 管 水 泵 1、 串 聯(lián) 管 道 ： 有 直 徑 不 同 的 幾 段 管 道 依 次 連 接 而 成 的 管 道 。2、 并 聯(lián) 管 道 ： 凡 是 兩 條 或 兩 條 以 上 的 管 道 從 同 一 點(diǎn) 分 叉 而 又 在 另 一 點(diǎn) 匯 合 而 成 的 管 道 串 聯(lián) 管 道 并 聯(lián) 管 道 3、 分 叉 管 道 ： 分 叉 后 不 再 匯 合 的 管 道 。4、 沿 程 均 勻 泄 流 管 道 ： 沿 程 有 流 量 泄 出 的 管 道 分 叉 管 道 沿 程 均 勻 泄 流 管 道

5、 2122 22201 whgvgvH 02012 HgvH jfw hhh 21 6-1 簡(jiǎn) 單 管 道 水 力 計(jì) 算 的 基 本 公 式簡(jiǎn) 單 管 道 ： 指 管 道 直 徑 不 變 且 無(wú) 分 支 的 管 道 。簡(jiǎn) 單 管 道 的 水 力 計(jì) 算 可 分 為 自 由 出 流 和 淹 沒(méi) 出 流 。一 、 簡(jiǎn) 單 管 道 自 由 出 流 對(duì) 1-1斷 面 和 2-2斷 面 建 立 能 量 方 程令且 因 jf hhgvH 2 220 gvdlhf 22 gvh j 22 gvdlH 2)( 220 故上 式 表 明 ， 管 道 的 總 水 頭 將 全 部 消 耗 于 管 道 的 水 頭

6、損失 和 保 持 出 口 的 動(dòng) 能 。因 為 沿 程 損 失局 部 水 頭 損 失 12 021 1 gHdlv 021 1 gHAdlQ 02gHAcgvdlH 2)1( 20 11 c ld gHAQ c 2 取 則管 中 流 速通 過(guò) 管 道 流 量式 中 稱 為 管 道 系 統(tǒng) 的 流 量 系 數(shù) 。當(dāng) 忽 略 行 近 流 速 時(shí) ， 流 量 計(jì) 算 公 式 變 為 2122 222201 whgvgvz 02 v 212110 2 whgvzz 二 、 簡(jiǎn) 單 管 道 淹 沒(méi) 出 流管 道 出 口 淹 沒(méi) 在 水 下 稱 為 淹 沒(méi) 出 流 。取 符 合 漸 變 流 條 件 的斷

7、面 1-1和 2-2,列 能 量方 程因則 有在 淹 沒(méi) 出 流 情 況 下 ， 包 括 行 近 流 速 的 上 下 游 水 位 差 完 全消 耗 于 沿 程 損 失 及 局 部 損 失 。 0z 021 gzdlv 02gzAvAQ c gvdlhhh jfw 2)( 221 dlc 1 gzAQ c 2 因 為整 理 后 可 得 管 內(nèi) 平 均 流 速通 過(guò) 管 道 的 流 量 為式 中 稱 為 管 道 系 統(tǒng) 的 流 量 系 數(shù) 。當(dāng) 忽 略 掉 行 近 流 速 時(shí) ， 流 量 計(jì) 算 公 式 為 注 ： 淹自 1比 較 水 頭自 由 出 流 H淹 沒(méi) 出 流 Z相 同 條 件 下 ，

8、淹 沒(méi) 出 流 還 是 自 由 出 流 流 量 系 數(shù) 值 是相 等 的 。 c 自 dl1 淹 dl lRCAQgAQRC glgvdlCgH 22 222222 24828 RACK lKQhH f 22 JKlhKQ f 以 上 是 按 短 管 計(jì) 算 的 情 況 。如 按 長(zhǎng) 管 的 情 況 ， 忽 略 局 部 水 頭 損 失 及 流 速 水 頭 損 失 。有水 利 工 程 的 有 壓 輸 水 管 道 水 流 一 般 屬 于 紊 流 的 水 力 粗 糙區(qū) ， 其 水 頭 損 失 可 直 接 按 謝 才 公 式 計(jì) 算 ， 用 則令 即 得 或在 水 力 學(xué) 中 K稱 為 流 量 模 數(shù)

9、 或 特 性 流 量 ,它 綜 合 反 映 了 管道 斷 面 形 狀 、 尺 寸 及 邊 壁 粗 糙 對(duì) 輸 水 能 力 的 影 響 。 28CggvdlhH f 22 lKQkhH f 22 給 水 管 道 中 的 水 流 ， 一 般 流 速 不 太 大 ， 可 能 屬 于 紊流 的 粗 糙 區(qū) 或 過(guò) 渡 粗 糙 區(qū) 。 可 近 似 認(rèn) 為 當(dāng) v 1.2m/s時(shí) ， 管 流 屬 于 過(guò) 渡 粗 糙 區(qū) ， 約 與 流 速 v的 1.8次 方 成 正 比 。 故 當(dāng) 按 常 用 的 經(jīng) 驗(yàn) 公 式 計(jì) 算 謝 才 系 數(shù) C求 應(yīng) 在 右端 乘 以 修 正 系 數(shù) k， 即 管 道 的 流

10、 量 模 數(shù) K， 以 及 修 正 系 數(shù) k可 根 據(jù) 相 關(guān) 手 冊(cè)資 料 得 到 。 fhfh 例 6-1 一 簡(jiǎn) 單 管 道 ， 如 圖 所 示 。 長(zhǎng) 為 800m， 管 徑 為 0.1m，水 頭 為 20m， 管 道 中 間 有 二 個(gè) 彎 頭 ， 每 個(gè) 彎 頭 的 局 部 水 頭損 失 系 數(shù) 為 0.3， 已 知 沿 程 阻 力 系 數(shù) 0.025， 試 求 通 過(guò)管 道 的 流 量 。 dlc 1 1 gHAQ c 2 5.0e3.025.01.0800025.01 1 c 0703.010.2021 2 23.14 0.10.0703 19.6 20 0.01093m /

11、s4Q 局 部 損 失 共 包 括 進(jìn) 口 損 失 和 彎 頭 損 失 。（ 一 ） 先 將 管 道 作 為 短 管 ， 求 通 過(guò) 管 道 流 量 。根 據(jù) 表 4.4并 且 不 考 慮 行 近 流 速 水 頭 ， 則故進(jìn) 口 局 部 損 失 系 數(shù) 2 8000.025 0.0989 19.79m2 0.1f l vh d g 2 (0.5 2 0.3) 0.0989 0.109m2f vh g %9.98989.02079.19 Hh f(二 )計(jì) 算 沿 程 損 失 及 局 部 損 失管 中 流 速流 速 水 頭沿 程 損 失局 部 損 失故 沿 程 水 頭 損 失 占 總 水 頭 的

12、 百 分 數(shù) 為所 以 該 管 道 按 長(zhǎng) 管 計(jì) 算 就 可 以 了 。20.01093 1.39m / s3.14 0.14Qv A 2 21.39 0.0989m2 19.6vg lHKQ RACK 128 8 9.8 55.9m /s0.025gC 2 33.14 0.1 0.1 2055.9 0.01097m /s4 4 800Q %36.001093.0 0004.0 （ 三 ） 按 長(zhǎng) 管 計(jì) 算 管 道 所 通 過(guò) 的 流 量根 據(jù) 故 按 長(zhǎng) 管 計(jì) 算 與 短 管 計(jì) 算 所 得 流 量 相 差0.00004m3/s， 相 對(duì) 誤 差 為 由 此 可 見(jiàn) ， 將 上 述 管

13、 道 按 長(zhǎng) 管 計(jì) 算 ， 誤 差 很 小 。 6-2 簡(jiǎn) 單 管 道 、 短 管 水 力 計(jì) 算 的 類 型 及 實(shí) 例對(duì) 恒 定 流 ， 有 壓 管 道 的 水 力 計(jì) 算 主 要 有 下 列 幾 種 :1.輸 水 能 力 計(jì) 算已 知 管 道 布 置 、 斷 面 尺 寸 及 作 用 水 頭 時(shí) ， 要 求 確 定 管 道通 過(guò) 的 流 量 。2.當(dāng) 已 知 管 道 尺 寸 和 輸 水 能 力 時(shí) ， 計(jì) 算 水 頭 損 失計(jì) 算 如 例 6-2所 示即 要 求 確 定 通 過(guò) 一 定 流 量 時(shí) 所 必 須 的 水 頭 。計(jì) 算 如 上 節(jié) 例 題一 、 水 力 計(jì) 算 的 任 務(wù)3.

14、管 線 布 置 已 定 ， 當(dāng) 要 求 輸 送 一 定 流 量 時(shí) ，確 定 所 需 的 斷 面 尺 寸 （ 圓 形 管 道 即 確 定 管 道 直 徑 ）4.對(duì) 一 個(gè) 已 知 管 道 尺 寸 、 水 頭 和 流 量 的 管 道 ，要 求 確 定 管 道 各 斷 面 壓 強(qiáng) 的 大 小 例 6-2 由 水 塔 沿 長(zhǎng) 度 L為 3500m， 直 徑 d為 300mm的 新 鑄 鐵管 向 工 廠 輸 水 （ 見(jiàn) 圖 ） 。 設(shè) 安 置 水 塔 處 的 地 面 高 程 為130.0m， 廠 區(qū) 地 面 高 程 為 110.0m， 工 廠 所 需 水 頭 為25m。 若 須 保 證 工 廠 供 水

15、 量 Q為 85 lm/s， 求 水 塔 高 度 （ 即地 面 至 水 塔 水 面 的 垂 直 距 離 ） 。 bzcz cH 20.085 1.21m /s 1.2m /s1 3.14 0.34Qv A 2 22 20.085 35001 19.3m1.144f Qh k lK 110.0 25 19.3 130.0 c c f bH z H h z 解 ： 給 水 管 道 常 按 長(zhǎng) 管 計(jì) 算 。 由 表 6.1查 得 d 300m的新 鑄 鐵 管 K 1.144m3/s。管 道 內(nèi) 流 速故 修 正 系 數(shù) k 1計(jì) 算 水 頭 損 失所 需 水 塔 高 度 為 24.3m 流 量 系

16、 數(shù) 與 管 徑 有 關(guān) ， 需 用 試 算 法 確 定 。lHQK gHQd c 24c3.管 線 布 置 已 定 ， 當(dāng) 要 求 輸 送 一 定 流 量 時(shí) ，確 定 所 需 的 斷 面 尺 寸 （ 圓 形 管 道 即 確 定 管 道 直 徑 ）這 時(shí) 可 能 出 現(xiàn) 下 述 兩 種 情 況 ：(1).管 道 的 輸 水 能 力 、 管 長(zhǎng) l及 管 道 的 總 水 頭 H均 已 確 定 。若 管 道 為 長(zhǎng) 管 ， 流 量 模 數(shù)由 表 6.1即 可 查 出 所 需 的 管 道 直 徑 。若 為 短 管 vQd 4(2) 管 道 的 輸 水 量 Q， 管 長(zhǎng) l已 知 ， 要 求 選 定

17、 所 需 的 管徑 及 相 應(yīng) 的 水 頭 。從 技 術(shù) 和 經(jīng) 濟(jì) 條 件 綜 合 考 慮 :A. 管 道 使 用 要 求 :管 中 流 速 大 產(chǎn) 生 水 擊 ， 流 速 小 泥 沙 淤積 。B. 管 道 經(jīng) 濟(jì) 效 益 ： 管 徑 小 ， 造 價(jià) 低 ， 但 流 速 大 ， 水 頭損 失 也 大 ， 抽 水 耗 費(fèi) 也 增 加 。 反 之 管 徑 大 ， 流 速 小 ， 水頭 損 失 減 少 ， 運(yùn) 轉(zhuǎn) 費(fèi) 用 少 ， 但 管 道 造 價(jià) 高 。當(dāng) 根 據(jù) 技 術(shù) 要 求 確 定 流 速 后管 道 直 徑 即 可 由 右 式 計(jì) 算 ： 例 6-3 一 橫 穿 河 道 的 鋼 筋 混 凝

18、 土 倒 虹 吸 管 ， 如 圖 所 示 。已 知 通 過(guò) 流 量 Q為 3m3/s， 倒 虹 吸 管 上 下 游 渠 中 水 位 差 z為 3m， 倒 虹 吸 管 長(zhǎng) l為 50m， 其 中 經(jīng) 過(guò) 兩 個(gè) 300的 折 角 轉(zhuǎn)彎 ， 其 局 部 水 頭 損 失 系 數(shù) b為 0.20； 進(jìn) 口 局 部 水 頭 損 失系 數(shù) e為 0.5， 出 口 局 部 水 頭 損 失 系 數(shù) 0為 1.0， 上 下 游渠 中 流 速 v1 及 v2為 1.5m/s， 管 壁 粗 糙 系 數(shù) n 0.014。 試確 定 倒 虹 吸 管 直 徑 d。 gzdgzAQ cc 242 2 gzQd c 24 d

19、lc 1 因 為 沿 程 阻 力 系 數(shù) 或 謝 才 系 數(shù) C都 是 d 的 復(fù) 雜 函 數(shù) ，因 此 需 用 試 算 法 。解 ： 倒 虹 吸 管 一 般 作 短 管 計(jì) 算 。 本 題 管 道 出 口 淹 沒(méi) 在 水 下 ； 而 且 上 下 游 渠 道 中 流速 相 同 ， 流 速 水 頭 消 去 。因所 以而 1 1 16 6 21 1 0.8( ) 54.62m /s0.014 4C Rn 0263.062.54 8.988 22 Cg 12.025.08.0500263.0 121 0 bec dl 531.054.31 4 3 0.97m 0.531 3.14 2 9.8 3d

20、先 假 設(shè) d 0.8m， 計(jì) 算 沿 程 阻 力 系 數(shù) ：故又 因可 求 得 與 假 設(shè) 不 符 。 1 16 21 0.95( ) 56.21m /s0.014 4C 0248.021.56 8.98 2 14.05.095.0500248.0 1 c 558.020.31 4 3 0.945m0.558 3.14 2 9.8 3d 故 再 假 設(shè) d=0.95m， 重 新 計(jì) 算 ：得因 所 得 直 徑 已 和 第 二 次 假 設(shè) 值 非 常 接 近 ， 故 采 用 管 徑 d為 0.95m。 wiiiii hgvzHgp 2 21 4.對(duì) 一 個(gè) 已 知 管 道 尺 寸 、 水 頭

21、和 流 量 的 管 道 ，要 求 確 定 管 道 各 斷 面 壓 強(qiáng) 的 大 小 先 分 析 沿 管 道 總 流 測(cè) 壓 管 水 頭 的 變 化 情 況 ， 再 計(jì) 算并 繪 制 測(cè) 壓 管 水 頭 線 。 因 為 流 量 和 管 徑 均 已 知 各 斷 面 的 平 均 流 速 即 可 求 出 ，入 口 到 任 一 斷 面 的 全 部 水 頭 損 失 也 可 算 出 。 該 點(diǎn) 壓 強(qiáng) 為 由 此 可 繪 出 總 水 頭 線 和 測(cè) 壓 管 水 頭 線 。 管 內(nèi) 壓 強(qiáng) 可為 正 值 也 可 為 負(fù) 值 。 當(dāng) 管 內(nèi) 存 在 有 較 大 負(fù) 壓 時(shí) ， 可 能 產(chǎn)生 空 化 現(xiàn) 象 。 二

22、 、 簡(jiǎn) 單 管 道 水 力 計(jì) 算 實(shí) 例1.虹 吸 管 的 水 力 計(jì) 算 虹 吸 管 是一 種 壓 力 輸 水管 道 ， 其 頂 部高 程 高 于 上 游供 水 水 面 。 頂 部 真 空 理 論 上 不 能 大 于 10m ， 一 般 其 真 空值 小 于 ( )； 虹 吸 管 長(zhǎng) 度 一 般 不 大 ， 應(yīng) 按 短 管 計(jì)算 。特 點(diǎn) ： 7 8m 2H O 例 6-4 有 一 渠 道 用 兩 根 直 徑 d為 1.0m的 混 凝 土 虹 吸 管來(lái) 跨 過(guò) 山 丘 （ 見(jiàn) 圖 ） ， 渠 道 上 游 水 面 高 程 1為100.0m， 下 游 水 面 高 程 2為 99.0m， 虹

23、吸 管 長(zhǎng) 度 l1為8m， l2為 12m， l3為 15m， 中 間 有 600的 折 角 彎 頭 兩 個(gè) ，每 個(gè) 彎 頭 的 局 部 水 頭 損 失 系 數(shù) b為 0.365， 若 已 知 進(jìn) 口水 頭 損 失 系 數(shù) c為 0.5； 出 口 水 頭 損 失 系 數(shù) 0為 1.0。試 確 定 ：(1)每 根 虹 吸 管的 輸 水 能 力 ；(2) 當(dāng) 吸 虹 管 中的 最 大 允 許 真 空值 為 7m時(shí) ， 問(wèn)虹 吸 管 的 最 高 安裝 高 程 是 多 少 ？ vh 1 2 100 99 1mz 611 RnC 1 1 16 6 21 1 1( ) 56.7m /s0.014 4C

24、 Rn 024.07.56 8.988 22 Cg 解 ： (1)本 題 管 道 出 口 淹 沒(méi) 在 水 面 以 下 ， 為 淹 沒(méi) 出 流 。當(dāng) 不 計(jì) 行 近 流 速 影 響 時(shí) ， 可 直 接 計(jì) 算 流 量 ：上 下 游 水 頭 差 為先 確 定 值 ， 用 曼 寧 公 式計(jì) 算 C， 對(duì) 混 凝 土 管 n 0.014則故 173.05.0135024.0 121 1 0 bec d 571.007.31 2 33.14 12 0.571 2 9.8 1 1.985m /s4 cQ A gz 管 道 系 統(tǒng) 的 流 量 系 數(shù) ：每 根 虹 吸 管 的 輸 水 能 力 ： gvdlg

25、avgpzgvagp beBBsa 2)(220 22201 0.1;02 201 agva gvdlzgpgp beBsBa 2)1( 2 (1)虹 吸 管 中 最 大 真 空 一 般 發(fā) 生 在 管 子 最 高 位 置 。 本題 中 最 大 真 空 發(fā) 生 在 第 二 個(gè) 彎 頭 前 ， 即 B-B斷 面 。 以 上 游 渠 道 自 由 面 為 基 準(zhǔn) 面 ， 令 B-B斷 面 中 心 至 上游 渠 道 水 面 高 差 為 ， 對(duì) 上 游 斷 面 0-0及 斷 面 B-B列 能量 方 程式 中 ， 為 從 虹 吸 管 進(jìn) 口 至 B-B斷 面 的 長(zhǎng) 度 。取 則 Bl sz具 體 分 析

26、 如 下 ： 式 中 為 允 許 真 空 值 ， 7m。 則 vBa hgpp vbeBs hgvdlz 2)1( 2 gvdlahz beBvs 2)( 2 gvdlh beBv 2)1( 2 2 2 220 1.9857 (1 0.024 0.5 0.365) 6.24m3.14 11 2 9.8( )4 若 要 求 管 內(nèi) 真 空 值 不 大 于 某 一 允 許 ， 即即而故 虹 吸 管 最 高 點(diǎn) 與 上 游 水 面 高 差 應(yīng) 滿 足 6.24m。 vh vh sz 2、 水 泵 裝 置 的 水 力 計(jì) 算 在 設(shè) 計(jì) 水 泵 裝 置 系 統(tǒng) 時(shí) ， 水 力 計(jì) 算 包 括 吸 水

27、管及 壓 力 水 管 的 計(jì) 算 。 吸 水 管 屬 于 短 管 ， 壓 力 水 管 則根 據(jù) 不 同 情 況 按 短 管 或 長(zhǎng) 管 計(jì) 算 。 吸 水 管 管 徑 一 般 是 根 據(jù) 允 許 流 速 計(jì) 算 。 通 常 吸 水 管 的 允 許流 速 為 為 0.8 1.25m/s。 流 速 確 定 后 管 徑 為 。vQd 4gvlhz vs 2)( 222 gvgvdlgvgppzhgvgpzgp aswsa 2222 22222222212222 主 要 任 務(wù) 是 確 定 吸 水 管 的 管 徑 及 水 泵 的 最 大 允 許 安 裝 高 程 。水 泵 的 最 大 允 許 安 裝 高

28、 程 決 定 于 水 泵 的 最 大 允 許 真 空值 和 吸 水 管 的 水 頭 損 失 。（ 1） 吸 水 管 的 水 力 計(jì) 算列 1-1和 2-2斷 面 能 量 方 程 有由 此 得 szvh 上 式 表 明 水 泵 向 單 位 重 量 液 體 所 提 供 的 機(jī) 械 能 一 方面 是 用 來(lái) 將 水 流 提 高 一 個(gè) 幾 何 高 度 ， 另 一 方 面 是 用 來(lái) 克服 水 頭 損 失 水 流 經(jīng) 過(guò) 水 泵 時(shí) ， 從 水 泵 的 動(dòng) 力 裝 置 獲 得 了 外 加 的機(jī) 械 能 。 因 而 動(dòng) 力 機(jī) 械 的 功 率 為（ 2） 壓 力 水 管 的 水 力 計(jì) 算 42.0 x

29、Qd Ptp gQHP 10004321 wwt hhzHtw Hhz 41 41wh 壓 力 水 管 的 計(jì) 算 在 于 決 定 必 需 的 管 徑 及 水 泵 的 裝 機(jī)容 量 ， 其 直 徑 由 經(jīng) 濟(jì) 流 速 確 定 。對(duì) 于 排 水 管 道式 中 x為 系 數(shù) ， 可 取 0.8 1.2。為 水 泵 向 單 位 重 量 液 體 所 提 供 的 機(jī) 械 能 ，稱 為 水 泵 的 總 水 頭 或 揚(yáng) 程 。 例 6-5 用 離 心 泵 將 湖 水 抽 到 水 池 ， 流 量 Q為 0.2m3/s， 湖面 高 程 1為 85.0m， 水 池 水 面 高 程 3為 105.0m， 吸 水管

30、長(zhǎng) l1為 10m， 水 泵 的 允 許 真 空 值 hv4.5m， 吸 水 管 底 閥 局部 水 頭 損 失 系 數(shù) e 2.5， 900彎 頭 局 部 水 頭 損 失 系 數(shù) b0.3， 水 泵 入 口 前 的 漸 變 收 縮 段 局 部 水 頭 損 失 系 數(shù)g=0.1， 吸 水 管 沿 程 阻 力 系 數(shù) 0.022， 壓 力 管 道 采 用鑄 鐵 管 ， 其 直 徑 d2為 500mm, 長(zhǎng) 度 l2為 1000m， n 0.013（ 見(jiàn) 圖 ） 。試 確 定 ：(1)吸 水 管 的 直 徑 d1；(2)水 泵 的 安 裝 高 度 2； 1 4 4 0.2 0.505m3.14 1Q

31、d v 解 ： （ 一 ） 確 定 吸 水 管 的 直 徑 ：采 用 設(shè) 計(jì) 流 速 v=1.0m/s， 則決 定 選 用 標(biāo) 準(zhǔn) 直 徑 d1 500mm。 gvdlahz vs 2)( 211 28.9 1)1.03.05.25.010022.01(5.4 24.5 0.22 4.28m 安 裝 高 程 是 以 水 泵 的 允 許 真 空 值 來(lái) 控 制 的 。令 水 泵 軸 中 心 線 距 湖 面 高 差 為 ， 則 2 1 計(jì) 算 值水 泵 軸 最 大 允 許 安 裝 高 程 2 85+4.28=89.28m。 (二 ） 水 泵 安 裝 高 程 的 確 定 ： sz szsz 6-3

32、長(zhǎng) 管 水 力 計(jì) 算 當(dāng) 管 道 很 長(zhǎng) ， 局 部 水 頭 損 失 和 流 速 水 頭 可 忽略 ， 管 道 可 為 長(zhǎng) 管 ， 水 力 計(jì) 算 大 大 簡(jiǎn) 化 。 11 v00 0v22 H 02g 1v 22g 21222000 2122200 22 22 ww hgvgvHH hgvgvH gv)dl(gvgvdlhhh iijfw 222 22221 )(略 去 不 計(jì) 的 項(xiàng)0v02 工 程 中 有 壓 管 道 一 般 屬 紊 流 粗 糙 區(qū) ， 水 頭 損 失 可 按謝 才 公 式 計(jì) 算 ， 則 JKlhKQ lKQhH RACK gClRCAQgAQRlCggvRlhH f

33、ff let 824824 22 22 22222： ）（ gvdlhH f 22 根 據(jù) 上 述 公 式式 中 ， K 為 流 量 模 數(shù) 或 者 特 性 流 量 水 力 坡 度 J =1時(shí) ， Q = K， 故 K 的 量 綱 和 流 量 相 同 流 量 模 數(shù) K 綜 合 地 反 映 管 道 斷 面 形 狀 、 尺 寸 及 邊 壁 粗 糙 對(duì) 輸 水 能 力 的 影 響 （ 三 個(gè) 方 面 ） 。 K 為 流 量 模 數(shù) 或 者 特 性 流 量 不 同 管 徑 及 粗 糙 系 數(shù) 的 圓 管 ， 當(dāng) 謝 才 系 數(shù) 用 曼 寧 公式 計(jì) 算 時(shí) ， 其 流 量 模 數(shù) K 詳 見(jiàn) 管 道

34、 的 流 量 模 數(shù) ， 也 可 直接 計(jì) 算 。 321 fff hhhH 323232222212121 lKQlKQlKQ 232 121 qQQ qQQ 6-4 串 聯(lián) 、 分 叉 和 并 聯(lián) 管 道 水 力 計(jì) 算由 直 徑 不 同 的 幾 段 管 道 依 次 連 接 而 成 的 管 道 。給 水 工 程 中 串 聯(lián) 管 道 常 按 長(zhǎng) 管 計(jì) 算 。1.按 長(zhǎng) 管 計(jì) 算 ：一 、 串 聯(lián) 管 道 gvgvgvdlH iiiiii 222 2220 gvAAAAdlH iiiii 21 22210 2.按 短 管 計(jì) 算當(dāng) 管 道 長(zhǎng)度 不 是 很大 ， 局 部損 失 不 能略 去

35、 時(shí) ，應(yīng) 按 短 管計(jì) 算 。 121212211 lKQlKQhhH ff 222222222 lKQlKQhhH ff 222222121221 lKlKQHlKlKQHQ 水 電 站 引 水 系 統(tǒng) 中 ， 經(jīng) 常 碰 到 由 一 根 總 管 從 壓 力 前池 引 水 ， 然 后 按 水 輪 機(jī) 臺(tái) 數(shù) 分 成 數(shù) 根 支 管 ， 每 根 支 管 供水 給 一 臺(tái) 水 輪 機(jī) ， 這 種 分 叉 后 不 再 匯 合 的 管 道 稱 為 分 叉管 道 。 對(duì) 管 道 ABC有對(duì) 管 道 ABD有從 而 可 得二 、 分 叉 管 道 三 、 并 聯(lián) 管 道 凡 是 兩 條 或 兩 條 以

36、上 的 管 道 從 同 一 點(diǎn) 分 叉 而 又在 另 一 點(diǎn) 匯 合 組 成 的 管 道 稱 為 并 聯(lián) 管 道 。 并 聯(lián) 管 道一 般 按 長(zhǎng) 管 計(jì) 算 。 ffff hhhh 321 32 3233 222222 121211 lKQh lKQh lKQhfff 2332211 2 lKlKlK Qhf 不 計(jì) 局 部 水 頭 損 失 時(shí) 有各 支 管 水 頭 損 失 可 按謝 才 公 式 計(jì) 算各 支 管 流 量 與 總 流 量 間 應(yīng) 滿 足 連 續(xù) 性 方 程則 有 1 2 3Q Q Q Q 沿 程 連 續(xù) 不 斷 分 泄 出 的 流 量 稱 為 沿 程 泄 出 流 量 ， 若管

37、 段 各 單 位 長(zhǎng) 度 上 的 沿 程 泄 出 流 量 相 等 ， 這 種 管 道 稱 為沿 程 均 勻 泄 流 管 道 。 如 圖 所 示 管 道 AB長(zhǎng) 為 l， 水 頭 為 H， 管 道 末 端 流 出 的通 過(guò) 流 量 Q， 單 位 長(zhǎng) 度 上 沿 程 泄 出 流 量 為 q。6-5 沿 程 均 勻 泄 流 管 道 水 力 計(jì) 算 qxlQQm )( 221d dfh Q l x q xK 220 1 dlfABH h Q l x q xK )31( 2222 lqlqQQKl 22231 KlqHAB 在 離 起 點(diǎn) A距 離 為 x的 M點(diǎn) 斷 面 處 流 量 為在 管 段 內(nèi)

38、沿 程 水 頭 損 失有當(dāng) 流 量 全 部 沿 程 均 勻 泄 出 時(shí) ， 寫 為即 此 時(shí) 水 頭 損 失 只 為 全 部 流 量 集 中 在 管 終 端 時(shí) 水 頭 損 失 的 1/3dx 54 非 恒 定 流 在 無(wú) 壓 流 及 有 壓 流 中 均 可 能 產(chǎn) 生 。 河 道 中洪 水 的 漲 落 ， 明 渠 中 水 閘 的 啟 閉 都 會(huì) 使 河 渠 中 產(chǎn) 生 非 恒定 流 ； 水 庫(kù) 水 位 上 漲 或 下 降 通 過(guò) 有 壓 泄 水 管 的 出 流 則 屬于 有 壓 非 恒 定 出 流 。 本 節(jié) 主 要 討 論 有 壓 管 中 一 種 重 要 的 非 恒 定 流 水 擊（ 或

39、稱 水 錘 water hammer ） 。 當(dāng) 有 壓 管 中 的 流 速 因 某 種外 界 原 因 而 發(fā) 生 急 劇 變 化 時(shí) ， 將 引 起 液 體 內(nèi) 部 壓 強(qiáng) 產(chǎn) 生迅 速 交 替 升 降 的 現(xiàn) 象 ， 這 種 交 替 升 降 的 壓 強(qiáng) 作 用 在 管 壁、 閥 門 或 其 它 管 路 元 件 上 好 像 錘 擊 一 樣 ， 故 稱 為 水 擊在 水 擊 計(jì) 算 中 ， 必 須 考 慮 液 體 的 壓 縮 性 。6-6 有 壓 管 路 中 的 水 擊 55 國(guó) 內(nèi) 外 水 電 站 水 擊 事 故 實(shí) 例 56 有 壓 管 路 中 的 水 擊1. 水 擊 現(xiàn) 象H pa p0

40、a pv點(diǎn) 擊 觀 看 視 頻 課 件 57 1. 水 擊 現(xiàn) 象H p ap0有 壓 管 路 中 的 水 擊 v 58 1. 水 擊 現(xiàn) 象H - pa p0有 壓 管 路 中 的 水 擊 v 59 1. 水 擊 現(xiàn) 象H - p ap0有 壓 管 路 中 的 水 擊 v 60 2. 水 擊 的 波 速 和 相 長(zhǎng)水 擊 波 速 : DEKa 11435 daLT 2相 長(zhǎng) ： aLT 42 周 期 ： 61 3. 水 擊 分 類(1) 直 接 水 擊 TsT(2) 間 接 水 擊 Ts T 62 4. 直 接 水 擊 壓 強(qiáng) 計(jì) 算 :)( 0 vvgaH D )( 0 vvap D 63 5. 減 小 水 擊 危 害 的 措 施