总水头线和测压管水头线的绘制 PPT
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伯努利方程验证—压力水头线及总水头线绘制
伯努利方程验证—压力水头线及总水头线绘制一、实验目的在设有不同管径的管路系统中，测量其压力水头，流速水头并绘制压力水头线及总水头线，从而定性的验证伯努利方程式。
二、实验装置（设备简图）三、实验原理过水断面的能量由位能、压能、动能三部分组成。
水流在不同管径、不同高程的管路中流动时，三种能量不断地相互转化。
沿管内水流方向取10个过流断面。
测压管中水位显示的是位能和压能之和，既伯努利方程中之前两项：gpZ ρ+，测速管中水位显示的是位能、压能、动能之和。
既伯努利方程方程中三项之和gg p Z 22υρ++。
列出这些断面的伯努利方程式： =+++=++-21222222111122w h gg P Z g g P Z υαρυαρ =212-+++w ii i i h gg P Z υαρ （1） 式（1）中，212-+++w ii i i h gg P Z υαρ 为相应断面对某一基准面的总比机械能：21-w h 为1至i 断面间单位重量流体的水头损失。
如果测出管路中的流量V q ，便可计算出各个过流断面中的i υ，从而可以算出gi i 22υα来；各个过流断面的gp Z iρ+值可以直接从测压管中读出数值来。
这样就可以绘出该管路系统的压力水头线及总水头线。
四、实验步骤（1）开动水泵，将供水箱内的水抽至高位水箱；（2）高位水箱开始溢流后，调节实验管道进水阀2、出水阀1，使测压管、测速管中水位在测量范围之内。
（3）待测压管、测速管中的水位稳定后读出相应数值并记录，同时测量相应的流量值。
（4）调节进水阀及出口阀门，改变流量，依上共测10次。
（5）实验过程中，始终应保持微小溢流。
（6）如测试过程中规律不符，有两种可能：一是连接橡皮管中有气泡，可不断用手挤捏橡皮管，使气泡排出；二是测速管测头上挂有杂物，可转动测头使水流将杂物冲掉。
五、数据记录设备参数：d1=d2=17mm d3=d4=d6=d7=29mm d5=15mm d8=d9=17mmL1-2=30mm L2-3=21mm L3-4=20mm L4-5=11mmL5-6=20mm L6-7=20mm L7-8=21mm L8-9=23mm计算步骤：六、绘制压力水头线及总水头线从实验结果计算表的十组数据中选出一组来，按一定比例尺以管路长度L为横坐标，以压力水头线急总水头线为纵坐标。
第11讲水压图讲解
• 2、网路循环水泵扬程的确定。循环水泵 的压头应不小于设计流量条件下热源、 热网和最不利用户环路即主干线上的压 力损失之和。扬程按下式计算：
• H (1.1 ~ 1.2)( H r H wg H wh H y )
• 式中 H — 循环水泵的扬程，mH2O；
• Hr — 网路循环水通过热源内部的压力损失，
•
系统定压方式
• 膨胀水箱定压 • 补水泵定压 • 气体定压 • 蒸汽定压 • 补水泵变频调速定压
• （三）选定主干线回水管的动水压曲线 位置。
•。
• （四）选定主干线供水管的动水压曲线 位置。
• 静水压线、回水管动水压线和供水管动 水压线组成了主干线的水压图。
• （五）支干线、支线的动水压曲线。
• 例题2-4
• 例题2－5
循环水泵的选择
• 1、循环水泵的流量按下式计算： • G (1.1 ~ 1.2)G' t/h • 式中 G —循环水泵的流量，t/h； • G’ —热网最大设计流量，t/h。
现倒空。
• 例如，某供暖系统供回水温度为100/70℃，最 高建筑物为六层，散热器承压能力为40米水柱， 设锅炉房的地面标高为0米，最高建筑物地面 标高为4米，最低建筑物地面标高为2米，求静 水压位置。
• 保证最高点用户系统不倒空所需的压头不低于： 4＋6×2.7+3=23.2m；
• 保证最低点用户系统散热器不超压所需压头不 高于最大允许压力：40+2=42m。所以静水压 线在23.2m～42m 之间合适，因此取静水压线 高度为24m。
mH2O；
• Hwg— 网路主干线供水管的压力损失，mH2O；
• Hwh— 网路主干线回水管的压力损失，mH2O；
总水头线与测压管水头线绘制微课(精)
水力分析与计算
管道不同进口边界条件，总水头线与测压管水头线绘制
水池中水面线为测压管水头线
水力分析与计算
管道不同出口边界条件，总水头线与测压管水头线绘制
自由出流：在管道出口处，测压管水头线末端落在管轴线处。
淹没出流：下游水池流速等于零，在管道出口处，测压管水头线 末端落在下游水面处。
淹没出流：下游水池流速不等于零，在管道出口处，测压管水头线 末端比下游水面稍低；
水力分析与计算
图 5-8
水力分析与计算
4
定性绘制总水头线与测压管水头线
1
2
3
hi
4
0 0
2
3
Pi r
i2
2g i
总水头线 H h
1
w15
2
2g
5
4
Zi
测压管水头线 6
1
5
6
水力分析与计算
5
定性绘制总水头线与测压管水头线
1
总水头线
测压管水头线
2
3
总结： 1.注意管道上下游进出口情况，不要画错； 2.测压管水头线要从下游向上游绘制，把握好末端情况； 3.管径大的管段，两线平缓，间距小，管径小时相反； 4.有局部损失地方，总水头线竖直下降。
水力分析与计算
总水头线与测压管水头线绘制
主 讲 人： 王勤香
黄河水利职业技术学院
2014.10
水力分析与计算
总水头线与测压管水头线绘制
总水头线与测压管水头线绘制两线绘制目的： 分析有压管道压强沿程变化，判断管道布设及体型设计合理性。 总水头线与测压管水头线绘制两线绘制原则及方法： （1）先绘总水头线再绘测压管水头线，绘制总水头线一般从上游进口断 面开始，向下游绘制，测压管水头线一般从出口断面开始，向上游绘制，测压 管水头线低于总水头线一个流速水头值； （2）对于管径不变的管道，二者为倾斜下降相互平行的直线； （3）有局部水头损失断面假设局部水头损失集中在一个断面上，总水头 线画成竖直下降的直线。 （4）在绘制水头线时，应注意管道进、出口的边界条件。管道出口为自 由出流时，测压管水头线末端与出口断面中心重合。管道出口为淹没出流时， 在下游流速v2≈0时，测压管水头线末端与下游水面齐平；在下游流速v2≠0时， 测压管水头线末端一般情况下稍低于下游水面。
总水头线和测压管水头线绘制注意
§5-2-4 总水头线和测压管水头线的绘制§5-2-4-1绘制总水头线和测压管水头线的具体步骤测压管水头线与能头线的绘制的具体步骤(观看动画)绘制管道的测压管水头线，是为了了解管中动水压强沿程变化的情况。
，计算相应的流速υi、沿程水头损失h fi和１、根据和顺利完成的流量Ｑｉ局部水头损失h ji。
２、自管道进口到出口,算出第一管段两端的总水头值,并绘出总水头线.３、在绘制测压管水头线之前，常先绘制总水头线，这是因为任一断面的测压管水头等于该断面的总水头与流速水头之差。
在绘制总水头线时，局部水头损失可作为集中损失绘在边界突然变化的断面上，沿程水头损失则沿程逐渐增加的，因此总水头线在有局部水头损失的地方是突然下降的，而在有沿程水头损失的管段中则是逐渐下降的。
从总水头线向下减去相应断面的流速水头值，便可绘出测压管水头线。
也可算出各断面的测压管水头值，即可绘出管道的测压管水头线。
管道出口断面压强受到边界条件的控制。
由总水头线，测压管水头线和基准线三者的相互关系可以明确地表示出管道任一断面各种单位机械能量的大小。
§5-2-4-2 绘制总水头线和测压管水头线应注意的问题沿管长均匀分布。
１、在绘制总水头线和测压管水头线时，等直径管段的ｈｆ２、在等直径管段中，测压管水头线与总水头线平行。
３、在绘制水头线时，应该注意管道出口的边界条件条件，如图５－６所示。
图５－６图５－７当上游行近流速水头时，总水头线的起点在上游液面，如图５－６（ａ），当时，总水头线在起点较上游液面高出，如图５－６（ｂ）。
４、此外，还应注意管道出口的边界条件，如图５－７所示。
图５－７（ａ）为自由出流，测压管水头线的终点应画在出口断面的形心上；图５－７（ｂ）为淹没出流，且下游流速水头，测压管水头线的终点应与下游液面平齐；图５－７（ｃ）亦为淹没出流，且下游流速水头，表示管流出口的动能没有全部损失掉，一部分转化为动能，为尚有一部分转化为下游势能，使下游液面抬高，高于管道出口断面的测压管水头，故测压管水头线的终点应低于下游液面。
总水头线和测压管水头线绘制
沿程阻力实验
1、为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？管道安装成倾斜，是否影 响实验结果？
2、根据实测m值判别实验流区。 lghf~lgv曲线斜率m=1.0~1.8,即hf与v1.0~1.8成正比，所以流动为层流，紊 流光滑区和紊流过渡区，未达阻力平方区。 2、管道当量粗糙度如何测得？ 当量粗糙度的测量可用实验的方法测定
2．流 量 增 加 ，测 压 管 水 头 线 有 何 变 化 ？为 什 么 ？
有如下二个变化：
（1）流 量 增加 ，测 压 管 水 头 线（P-P）总 降 落 趋 势 更 显著。这 是 因 为 测压管水头 ， 管 道 过 流 断 面 面 积 A 为 定 值 时 ， Q增 大 就 增 大 ，而 且 随 流 量 的 增 加 阻 力损 失 亦 增 大 ，管 道 任 一 过 水 断 面 上 的 总 水 头 E相 应 减 小 ，故 的减小更加显著。
测压管水头高于管轴线的部分其压强水头正，否则为负。
调整管道布置避免产生负压 如上图知，管道任意断面的压强水头 若H0一定的条件下，影响压强水头的因素为上式中的后三项。较有效的方 法是降低管线的高度，以提高管道中压强的大小，避免管道中出现负压。
伯努利方程实验思考题
1．测 压 管 水 头 线 和 总 水 头 线 的 变 化 趋 势 有 何 不 同 ？为 什 么 ？ 测 压 程 只 条 件 部 分 9，管 而 据 即 恒 下 降 越 大 水 头 管 水 头 线（P-P）沿 程 可 升 可 降 。而 总 水 头 线（E-E）沿 降 不 升 。这 是 因 为 水 在 流 动 过 程 中 ，依 据 一 定 边 界 ，动 能 和 势 能 可 相 互 转 换。 测 点5 至 测 点7， 管 收 缩， 势 能 转 换 成 动 能， 测 压 管 水 头 线 降 低。 测 点7至 测 点 渐 扩，部 分 动 能 又 转 换成 势 能 ，测 压 管 水 头 线 升 高 。 能 量 方 程E1=E2+hw1-2, hw1-2为 损 失 能 量 ，是 不 可 逆 的 ， 有 hw1-2>0，故 E2恒 小 于E1，（E-E）线 不 可 能 回 升。(E-E) 线 的 坡 度 越 大 ，即J越 大 ，表 明 单 位 流 程 上 的 水 头 损 失 ，如 图2.3的 渐 扩 段 和 阀门 等 处 ，表 明 有 较 大 的 局 部 损 失 存 在 。
第3章 一元流体动力学基础gai.ppt
在恒定流中，流线和迹线是完 全重合的。
第四节 一元流动模型
1、流束
➢ 在流场内，取 任意非流线的封闭 曲线 l 。经此曲线上 全部点作流线，这 些流线组成的管状 流面，称为流管。
➢ 流管以内的流 体，称为流束。
2、元流
➢ 当流束的过流断面无限小时，这根流束就称为 元流。
➢ 元流的边界由流线组成，因此外部流体不能流 入，内部流体也不能流出。
若给定a，b，c，即为某一质点的运动轨迹线方程。
拉格朗日法表示流体质点的速度
二、欧拉法
特点
➢ 以固定空间点为研究对象， 描述各瞬时物理量在空间 的分布来研究流体运动的 方法。
欧拉变量
▪ 变量 （x 、 y 、 z 、 t ）称为欧拉变量。
➢本书以下的流动描述均 采用欧拉法！
第二节 恒定流动和非恒定流动
zA = zB , uB = 0
uA
2g pB - pA
2gh
BA Z
V Z
皮托管测速原理图
毕托管
沿 ab 流线写元流能量方程
➢ 式中，Φ为经实验校正的流速系数，它与管的 构造和加工情况有关，其值近似等于 1 。
实际液体恒定元流的能量方程
Z1
p1
g
u12 2g
Z2
p2
布规律与静水压强分布规律相同，即在同一过水 断面上各点的测压管水头为一常数；（证明）
z p c
g
均匀流过流断面的压强分布
(z
p g
)1
C1
p+dp dA
dn
p
α z z dz
(z
p g
)2
管道均匀流的测压管水头线的沿程变化规律
管道均匀流的测压管水头线的沿程变化规律
测压管水头线是沿水流方向各个测点的测压管液面的连线，它反应的是流体的势能，测压管水头线可能沿线可能下降，也可能上升（当管径沿流向增大时）。
总水头线是在测压管水头线的基线上再加上流速水头，它反应的是流体的总能量，由于沿流向总是有水头损失，所以总水头线沿程只能的下降，不能上升。
具有局部水头损失的流动很多，如：1、通过阀门的流动2、通过弯头的流动3、通过三通的流动4、通过大小管连接处的流动5、水箱进水管的流动。
流体力学课件_第3章_一元流体动力学基础(下)
A
2. 急变流
动压强特性：在断面上有
3.控制断面的选取： 控制断面一般取在渐变流过水断面或其 极限情况均匀流断面上。
想一想
为什么在总流分析法中需引入断面平均 流速？ 即目的所在？
因为总流过水断面上各点的流速是不相等的。为了 简化总流的计算，所以引入了断面平均流速来代替 各点的实际流速。
第五节 恒定总流连续性方程
取距基准面的铅直距离来分别表示相应断面的总水头与测 压管水头。 • 测压管水头线是根据总水头线减去流速水头绘出的。
第十一节 恒定气流能量方程式
虽然恒定总流伯努利方程是在不可压缩这样 的流动模型基础上提出的，但在流速不高（小于 68m / s ) ，压强变化不大的情况下，同样可以应 用于气体。
p1 α v p2 α v z1 + + = z2 + + + hw γ 2g γ 2g
二、控制断面的选取
1、渐变流的性质 渐变流过水断面近似为平面，即 渐变流是流线接近于平行直线的流动。均匀流是渐变 流的极限。 2、动压强特性：在渐变流同一过水断面上， 各点动 压强按静压强的规律（2-11）式分布，如图的c-c断面， 即
想一想
图中，过水断面上的动压强分布符合静 压强分布规律的为： A 直管处 B 弯管处
第3章 一元流体动力学基础（下）
重点内容： 1、总流分析方法； 2、恒定总流能量方程 1）恒定总流能量方程 2）能量方程的扩展 3）能量方程的应用 掌握内容： 1、连续性方程 2、实际流体元流能量方程
第五节 补充内容 （伯努利方程基础概念）
一、概念 1.控制体：即在流场中划定的一个固定的 空间区域，该区域完全被流动流体所充满。 2.控制断面：即控制体（流管）有流体流 进流出的两个断面，如图中的1-1，2-2断面。
测压管水头线
§5-2-4 总水头线和测压管水头线的绘制§5-2-4-1绘制总水头线和测压管水头线的具体步骤测压管水头线与能头线的绘制的具体步骤(观看动画)绘制管道的测压管水头线，是为了了解管中动水压强沿程变化的情况。
１、根据和顺利完成的流量Ｑｉ，计算相应的流速υi、沿程水头损失h fi和局部水头损失h ji。
２、自管道进口到出口,算出第一管段两端的总水头值,并绘出总水头线.３、在绘制测压管水头线之前，常先绘制总水头线，这是因为任一断面的测压管水头等于该断面的总水头与流速水头之差。
在绘制总水头线时，局部水头损失可作为集中损失绘在边界突然变化的断面上，沿程水头损失则沿程逐渐增加的，因此总水头线在有局部水头损失的地方是突然下降的，而在有沿程水头损失的管段中则是逐渐下降的。
从总水头线向下减去相应断面的流速水头值，便可绘出测压管水头线。
也可算出各断面的测压管水头值，即可绘出管道的测压管水头线。
管道出口断面压强受到边界条件的控制。
由总水头线，测压管水头线和基准线三者的相互关系可以明确地表示出管道任一断面各种单位机械能量的大小。
§5-2-4-2 绘制总水头线和测压管水头线应注意的问题１、在绘制总水头线和测压管水头线时，等直径管段的ｈｆ沿管长均匀分布。
２、在等直径管段中，测压管水头线与总水头线平行。
３、在绘制水头线时，应该注意管道出口的边界条件条件，如图５－６所示。
图５－６当上游行近流速水头时，总水头线的起点在上游液面，如图５－６（ａ），当时，总水头线在起点较上游液面高出，如图５－６（ｂ）。
４、此外，还应注意管道出口的边界条件，如图５－７所示。
图５－７图５－７（ａ）为自由出流，测压管水头线的终点应画在出口断面的形心上；图５－７（ｂ）为淹没出流，且下游流速水头，测压管水头线的终点应与下游液面平齐；图５－７（ｃ）亦为淹没出流，且下游流速水头，表示管流出口的动能没有全部损失掉，一部分转化为动能，为尚有一部分转化为下游势能，使下游液面抬高，高于管道出口断面的测压管水头，故测压管水头线的终点应低于下游液面。
管路测压管水头线实验
p1
Q Av
其中
Q 为过流流量；A 为过流断面；v 为过流流速。
三、实验设备
1、储水箱 2、水泵 3、上水管 4、恒定水箱 5、隔板 6、溢流管 7、进水管 8、阀门 9、实验管段 10、回水管 11、测压管
（1）、实验设备1
4 11
5
6 3
7 8
9 1 2 10 p1 v p2 v z2 hw ； 能量方程 z1 2g 2g
2 1 2 2
连续性方程
Q Av ； 测压管线 z
p
。
（2）、实验设备2
8
6
7(等直径) 7(不等直径)
1、水箱 2、水泵 3、上水管 4、恒定水箱 5、溢流管 6、阀门 7、实验管段 8、测压管 9、回水管
能量方程 连续性方程
2 v12 p2 v2 z1 z2 hw ； 2g 2g
2 v12 p2 v2 z1 z2 hw 2g 2g
p1
式中， z 为位置水头；
p
为压强水头； 2 g 为流速水头；
v2
hw 为两断面间的水头损失。
位置水头与压强水头之和称为测压管水头。位置水头、压强 水头及流速水头之和称为总水头。由于粘滞性和水流紊动作用 一定会产生沿程水头损失，因此总水头一定是沿程减少的。 连续性方程：
管路测压管水头线实验
一、实验目的
（1）、观察分析各种管路中液体总流的测压 管线及诸多水利现象，进一步掌握有压管 流的机械能转换特性。 （2）、学习正确绘制实际液体总流的测压管 水头线及总水头线，加深理解流体恒定总
流的伯努里方程。
二、实验原理
根据能量守恒及转换定律，在恒定渐变流的条件下，对 任意两过流断面的伯努里方程：
水力学课件
12:12 8
1）试 定 性 绘 出 当 实 际 水 流 通 过 图 示 管 道 时 的 总 水 头 线 和 测 压 管 水 头 线； 2〕 在 图 上 标 注 可 能 的 负 压 区； 3〕 在 图 上 标 注 真 空 值 最 大 的 断 面。 d 2d
恒定 截门 d1 d 2 测 压管
1
2
练习册 P21：1、2、3、4/ 9、10/ 12、13、 14、15、16/ 18
题目1：静水总压力的作用点：习题册 P21习 题 2-1：总压力的作用点总是在作用面形 心点之下。
题目2：静水压强的计算：习题册 P13 例2-3；
12:12 21
第三章：
练习册 P57：6、7/ 9、10/ 24/ 27、28、29、 30 题目1：水头线：教材P73-74：总水头线沿流程下 降，而测压管水头线沿流程可升可降。
12:12 28
绘图题
1、绘出棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称 及流态。
参考：习题册P145 例题7-22 2、绘出图示短管的总水头线和测压管水头线，并 标明符号。
参考：习题册 P214 绘图题第三题
教材 P165 图7-9
12:12 29
计算题
1、流线、迹线及其微分方程。
参考：练习册 P39-40 例题3-3；3-4
12:12
25
第七章：
练习册 P152：1-14；18、20、23
题目1：跃前水深与跃后水深关系：共轭 关系。练习册 P134 题目2：均匀流的条件：练习册 P129；缓 流、急流、临界流的判断条件：练习册 P132
12:12
26
第八章
题目1:宽顶堰流量系数m ：宽顶堰流量系 数的最大值为0.385
1）试 定 性 绘 出 当 实 际 水 流 通 过 图 示 管 道 时 的 总 水 头 线 和 测 压 管 水 头 线； 2〕 在 图 上 标 注 可 能 的 负 压 区； 3〕 在 图 上 标 注 真 空 值 最 大 的 断 面。 d 2d
恒定 截门 d1 d 2 测 压管
1
2
练习册 P21：1、2、3、4/ 9、10/ 12、13、 14、15、16/ 18
题目1：静水总压力的作用点：习题册 P21习 题 2-1：总压力的作用点总是在作用面形 心点之下。
题目2：静水压强的计算：习题册 P13 例2-3；
12:12 21
第三章：
练习册 P57：6、7/ 9、10/ 24/ 27、28、29、 30 题目1：水头线：教材P73-74：总水头线沿流程下 降，而测压管水头线沿流程可升可降。
12:12 28
绘图题
1、绘出棱柱形明渠的水面曲线，并注明曲线名称 及流态。
参考：习题册P145 例题7-22 2、绘出图示短管的总水头线和测压管水头线，并 标明符号。
参考：习题册 P214 绘图题第三题
教材 P165 图7-9
12:12 29
计算题
1、流线、迹线及其微分方程。
参考：练习册 P39-40 例题3-3；3-4
12:12
25
第七章：
练习册 P152：1-14；18、20、23
题目1：跃前水深与跃后水深关系：共轭 关系。练习册 P134 题目2：均匀流的条件：练习册 P129；缓 流、急流、临界流的判断条件：练习册 P132
12:12
26
第八章
题目1:宽顶堰流量系数m ：宽顶堰流量系 数的最大值为0.385
总水头线和测压管水头线绘制
✓均匀流时只有沿程水头损失,而且沿程的水力坡度J不变,总水头损失应为一直线. 又因各过水断面平均流速相等,所以各过水断面上的流速水头也相等.由此可知, 均匀流时总水头线和测压管水头线是相互平行的直线.
✓非均匀流分为渐变流与急变流,渐变流近似于均匀流,急变流与均匀流不同,其沿 程各过水断面上的流速及流速分布不相等,所以非均匀流单位长度上的水头损失 即水力坡度J也不相等,总水头线和测压管水头线是互不平行的曲线.
整理ppt
3
绘制总水头线和测压管水头线应注意的问题
１、在绘制总水头线和测压管水头线时，等直径管段的ｈｆ沿管长均匀分 布。
２、在等直径管段中，测压管水头线与总水头线平行。 ３、在绘制水头线时，应该注意管道进口的边界条件，如图1所示。
当上游流速水头
时，总水头线的起点在上游液面，如图1（ａ）
当
时，总水头线在起点较上游液面高出
1 2lg(K 2.51)
3.7d Re
K
也可用 ～ Re关系，直接由莫迪图查得 d
，进而得出当量粗糙度K。
整理ppt
10
3、实验结果与莫迪图吻合与否？分析原因。
通常试验点所绘得的 ～Re关系曲线处于光滑管区，本报告所列的
试验值，也是如此。但是，有的实验结果相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下 方。对此须认真分析。
３、在绘制测压管水头线之前，常先绘制总水头线，这是因为任一断面的测压
管水头
等于该断面的总水头
与流速水头
之差。
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2
✓在绘制总水头线时，局部水头损失可作为集中损失绘在边界突然变化 的断面上，沿程水头损失则沿程逐渐增加的，因此总水头线在有局部水 头损失的地方是突然下降的，而在有沿程水头损失的管段中则是逐渐下 降的。从总水头线向下减去相应断面的流速水头值，便可绘出测压管水 头线。
✓非均匀流分为渐变流与急变流,渐变流近似于均匀流,急变流与均匀流不同,其沿 程各过水断面上的流速及流速分布不相等,所以非均匀流单位长度上的水头损失 即水力坡度J也不相等,总水头线和测压管水头线是互不平行的曲线.
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绘制总水头线和测压管水头线应注意的问题
１、在绘制总水头线和测压管水头线时，等直径管段的ｈｆ沿管长均匀分 布。
２、在等直径管段中，测压管水头线与总水头线平行。 ３、在绘制水头线时，应该注意管道进口的边界条件，如图1所示。
当上游流速水头
时，总水头线的起点在上游液面，如图1（ａ）
当
时，总水头线在起点较上游液面高出
1 2lg(K 2.51)
3.7d Re
K
也可用 ～ Re关系，直接由莫迪图查得 d
，进而得出当量粗糙度K。
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3、实验结果与莫迪图吻合与否？分析原因。
通常试验点所绘得的 ～Re关系曲线处于光滑管区，本报告所列的
试验值，也是如此。但是，有的实验结果相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下 方。对此须认真分析。
３、在绘制测压管水头线之前，常先绘制总水头线，这是因为任一断面的测压
管水头
等于该断面的总水头
与流速水头
之差。
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2
✓在绘制总水头线时，局部水头损失可作为集中损失绘在边界突然变化 的断面上，沿程水头损失则沿程逐渐增加的，因此总水头线在有局部水 头损失的地方是突然下降的，而在有沿程水头损失的管段中则是逐渐下 降的。从总水头线向下减去相应断面的流速水头值，便可绘出测压管水 头线。
水力学教学课件 第九章 有压管流
供水条件最不利点一般是指距水源远地形高建筑物层数多需用流量大的供水为了克服沿程阻力保证流体液体能流到最不利点同时为了满足供水的其他要求在流到最不利点地面后应保留一定的剩余水头称自由水头当二次电子数最少为一个时可代替初始电子的作用继续不断从阴极发出电子形成不依赖外界因素的初始电子从而产生自持放电
第九章 有压管流
§9-1 简单短管中的恒定有压流
由水头损失计算公式可知
l v2 v2 v2 hw = ∑hf + ∑hj = ∑λ + ∑ξ = ξc d 2g 2g 2g
式中: 为短管的总损失(阻力)系数。 式中: ξc 为短管的总损失(阻力)系数。
-------(9-------(9-2) (9
l ξc = ∑λ + ∑ξ d
§9-1 简单短管中的恒定有压流
短管的流量为
Q = φc A 2gz0 = µc A 2gz0
-------(9-8) -------(9(9
为短管淹没出流的流量系数； 为短管的过流断面面积。 式中： 式中： μc 为短管淹没出流的流量系数；A为短管的过流断面面积。
µC =φC =
1 ′ ξC
=
1 1+ξc
2g
pa A2
2 z0 z
O
v 闸门 L,d, A
v2 ２
式中: 为淹没短管上下游过流断面的总水头差。 式中:z0为淹没短管上下游过流断面的总水头差。1 仍可用式（ 计算。 水头损失 hw 仍可用式（9-2）计算。
所以 其中
l v2 v2 v2 ′ hw = ∑hf + ∑hj = ∑λ + ∑ξ = ξc d 2g 2g 2g v2 ----(9 (9----(9-7) ′ v = φc 2gz0 z0 = ξc 或 1 1 2g φc = = =1.0， ∑ξ 值比自由出流多一出口损失系数ξ出口 =1.0， ξc′ 1+ ξc 少了一个流速水头α≈1.0 α≈1.0。 但φc少了一个流速水头α≈1.0。
第九章 有压管流
§9-1 简单短管中的恒定有压流
由水头损失计算公式可知
l v2 v2 v2 hw = ∑hf + ∑hj = ∑λ + ∑ξ = ξc d 2g 2g 2g
式中: 为短管的总损失(阻力)系数。 式中: ξc 为短管的总损失(阻力)系数。
-------(9-------(9-2) (9
l ξc = ∑λ + ∑ξ d
§9-1 简单短管中的恒定有压流
短管的流量为
Q = φc A 2gz0 = µc A 2gz0
-------(9-8) -------(9(9
为短管淹没出流的流量系数； 为短管的过流断面面积。 式中： 式中： μc 为短管淹没出流的流量系数；A为短管的过流断面面积。
µC =φC =
1 ′ ξC
=
1 1+ξc
2g
pa A2
2 z0 z
O
v 闸门 L,d, A
v2 ２
式中: 为淹没短管上下游过流断面的总水头差。 式中:z0为淹没短管上下游过流断面的总水头差。1 仍可用式（ 计算。 水头损失 hw 仍可用式（9-2）计算。
所以 其中
l v2 v2 v2 ′ hw = ∑hf + ∑hj = ∑λ + ∑ξ = ξc d 2g 2g 2g v2 ----(9 (9----(9-7) ′ v = φc 2gz0 z0 = ξc 或 1 1 2g φc = = =1.0， ∑ξ 值比自由出流多一出口损失系数ξ出口 =1.0， ξc′ 1+ ξc 少了一个流速水头α≈1.0 α≈1.0。 但φc少了一个流速水头α≈1.0。
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绘制总水头线和测压管水头线应注意的问题
１、在绘制总水头线和测压管水头线时，等直径管段的ｈｆ沿管长均匀 分布。
２、在等直径管段中，测压管水头线与总水头线平行。 ３、在绘制水头线时，应该注意管道进口的边界条件，如图1所示。
当上游流速水头
时，总水头线的起点在上游液面，如图1（ａ）
当
时，总水头线在起点较上游液面高出 ，如图1（ｂ）。
５、测压管水头线沿程可以上升或下降，但总水头线沿程只能下降。
负压段的判别
测压管水头高于管轴线的部分其压强水头正，否则为负。
调整管道布置避免产生负压 如上图知，管道任意断面的压强水头 若H0一定的条件下，影响压强水头的因素为上式中的后三项。较有效的方 法是降低管线的高度，以提高管道中压强的大小，避免管道中出现负压。
伯努利方程实验思考题
1．测 压 管 水 头 线 和 总 水 头 线 的 变 化 趋 势 有 何 不 同 ？为 什 么 ？
测 压 管 水 头 线（P-P）沿 程 可 升 可 降 。而 总 水 头 线（E-E）沿 程 只 降 不 升 。这 是 因 为 水 在 流 动 过 程 中 ，依 据 一 定 边 界 条 件 ，动 能 和 势 能 可 相 互 转 换。 测 点5 至 测 点7， 管 收 缩， 部 分 势 能 转 换 成 动 能， 测 压 管 水 头 线 降 低。 测 点7至 测 点9，管 渐 扩，部 分 动 能 又 转 换成 势 能 ，测 压 管 水 头 线 升 高 。而 据 能 量 方 程E1=E2+hw1-2, hw1-2为 损 失 能 量 ，是 不 可 逆 的 ，即 恒 有 hw1-2>0，故 E2恒 小 于 E1，（E-E）线 不 可 能 回 升。(E-E) 线 下 降 的 坡 度 越 大 ，即J越 大 ，表 明 单 位 流 程 上 的 水 头 损 失 越 大 ，如 图2.3的 渐 扩 段 和 阀门 等 处 ， 表明有较大的局部水头损失存在。
水 断 面 上 的 总 水 头 E相 应 减 小 ，故 的 减 小 更 加 显 著 。
（2）测 压 管 水 头 线（P-P）的 起 落 变 化 更 为 显 著 。 因为对于两个不同直径的相应过水断面有
式 中 为 两 个 断 面 之 间 的 损 失 系 数 。管 中 水 流 为 紊 流 时 ， 接 近 于
常 数 ，又 管 道 断 面 为 定 值 ，故Q增 大 ，H亦 增 大 ，（P-P）线 的 起 落 变化就更为显著。
沿程阻力实验
1、为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？管道安装成倾斜，是否影响 实验结果？
2、根据实测m值判别实验流区。
lghf~lgv曲线斜率m=1.0~1.8,即hf与v1.0~1.8成正比，所以流动为层流，紊 流光滑区和紊流过渡区，未达阻力平方区。
管水头
等于该断面的总水头
与流速水头
之差。
✓在绘制总水头线时，局部水头损失可作为集中损失绘在边界突然变化 的断面上，沿程水头损失则沿程逐渐增加的，因此总水头线在有局部水 头损失的地方是突然下降的，而在有沿程水头损失的管段中则是逐渐下 降的。从总水头线向下减去相应断面的流速水头值，便可绘出测压管水 头线。
试验值，也是如此。但是，有的实验结果相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下 方。对此须认真分析。
如果由于误差所致，那么根据下式分析
2gd5hf /8lQ 2
d和Q的影响最大，Q有2％误差时， 就有4％的误差，而 d有2％误差时， 可产生10％的误差，而Q的误差可经多次测量消
除，而d值是以实验常数提供的，由仪器制作时测量给定，一般<1％。如果排除 这两方面的误差，实验结果仍出现异常，那么只能从组管的水力特性及其光洁度 等方面深入研究。还可以从减阻剂对水流减阻作用上探讨，因自动水泵供水时， 会渗入少量油类高分子物质。总之，还需进一步探讨。
感谢您的聆听！
2、管道当量粗糙度如何测得？ห้องสมุดไป่ตู้
当量粗糙度的测量可用实验的方法测定 及Re,然后用下式求解。
12lg3(.K 7dR 2.5e1)
K
也可用 ～ Re关系，直接由莫迪图查得 d
，进而得出当量粗糙度K。
3、实验结果与莫迪图吻合与否？分析原因。
通常试验点所绘得的 ～Re关系曲线处于光滑管区，本报告所列的
✓均匀流时只有沿程水头损失,而且沿程的水力坡度J不变,总水头损失应为一直 线.又因各过水断面平均流速相等,所以各过水断面上的流速水头也相等.由此可 知,均匀流时总水头线和测压管水头线是相互平行的直线.
✓非均匀流分为渐变流与急变流,渐变流近似于均匀流,急变流与均匀流不同,其 沿程各过水断面上的流速及流速分布不相等,所以非均匀流单位长度上的水头损 失即水力坡度J也不相等,总水头线和测压管水头线是互不平行的曲线.
2．流 量 增 加 ，测 压 管 水 头 线 有 何 变 化 ？为 什 么 ？
有如下二个变化：
（1）流 量 增 加 ，测 压 管 水 头 线（P-P）总 降 落 趋 势 更 显著。这 是 因 为
测压管水头
， 管 道 过 流 断 面 面 积A为 定 值 时 ，Q增 大
就 增 大 ，而 且 随 流 量 的 增 加 阻 力损 失 亦 增 大 ，管 道 任 一 过
总水头线和测压管水头线的绘制
绘制总水头线和测压管水头线的具体步骤
绘制管道的测压管水头线，是为了了解管中动水压强沿程变化的情况。
１、根据和顺利完成的流量Ｑｉ，计算相应的流速υi、沿程水头损失hfi和局部 水头损失hji。
２、自管道进口到出口,算出第一管段两端的总水头值,并绘出总水头线.
３、在绘制测压管水头线之前，常先绘制总水头线，这是因为任一断面的测压
４、此外，还应注意管道出口的边界条件，如图2所示。
图2（ａ）为自由出流，测压管水头线的终点应画在出口断面的形心上；
图2（ｂ）为淹没出流，且下游流速水头
，测压管水头线的终点
应与下游液面平齐；
图2（ｃ）亦为淹没出流，且下游流速水头
，表示管流出口的动能
没有全部损失掉，一部分转化为动能，为尚有一部分转化为下游势 能，使下游液面抬高，高于管道出口断面的测压管水头，故测压管水 头线的终点应低于下游液面。