第五章压力教材管路的水力计算
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第五章压力管路的水力计算
主要内容
]长管水力计算
]短管水力计算
]串并联管路和分支管路
]孔口和管嘴出流
基本概念：
1、压力管路：在一定压差下，液流充满全管的流动管路。（管路中的压强可以大于大气压，也可以小于大气压）
注：输送气体的管路都是压力管路。
2、分类：
按管路的结构特点，分为
简单管路：等径无分支
复杂管路：串联、并联、分支
按能量比例大小，分为
长管：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流动管路。
短管：流速水头和局部水头损失不能忽略的流动管路。
第一节管路的特性曲线
一、定义：水头损失与流量的关系曲线称为管路的特性曲线。
二、特性曲线
（1）
把
代入上式得：
2
2
5
2
2
2
28
4
2
1
2
Q
Q
d
g
L
d
Q
g
d
L
g
V
d
L
h w
α
π
λ
π
λ
λ=
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
=（2）
把上式绘成曲线得图。
第二节 长管的水力计算
一、简单长管
1、 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。
2、计算公式：简单长管一般计算涉及公式
2211A V A V = （3） f h p z p z ++
+
γ
γ2
21
1＝ （4）
g
V D L h f 22
λ= （5）
说明： 有时为了计算方便，h f 的计算采用如下形式：
m
m m f d
L Q h −−=52νβ （6） 其中，β、m 值如下
流态 β m 层 流 4.15 1 （a ） 水力光滑 0.0246 0.25 （b ） 混合摩擦 0.0802A 0.123 （c ） 水力粗糙
0.0826λ
（d ）
z 公式（6）的推导：
因为 g V D L h f 22λ= 且
所以 （7） a. 层流时， Re
64
=
λ 代入（7）式得： 1
5112415.415.4−−==d
L
Q d L Q h f νν
即：β＝ 4.15，m ＝1 b. 水力光滑区，25
.0Re
3164
.0=
λ代入（7）式得： 25
.0525.025.0175.425.075.10246.00246.0−−==d
L
Q d L Q h f νν 即：β＝ 0.0246，m ＝1
c. 由大庆设计院推得经验公式，在混合区：
877
.4123.0877.10802.0d L
Q A h f ν=
即：β＝ 0.0802A ，m ＝0.123
其中，()0
627.0lg 127.0,10r A Δ=
=−εε d. 粗糙区
5225
220826.082d L Q Q d g L g V d L h f λπλλ
=== 即：β＝ 0.0826λ，m＝0
3、简单长管的三类计算问题 （1）第一类：
已知：输送流体的性质 μ，γ
管道尺寸 d ，L ，Δ 地形 Δz 流量 Q ， ， 求：h f ，Δp ，i
解：Q →V → 确定流态 → β， m ，λ → h f → 伯努利方程求Δp
（2） 第二类：
已知：μ，γ，d，L，Δ，Δz，Δp 求：Q
解：Q 未知→流态也未知→ β， m ，λ 无法确定 → 试算法或绘图法
A. 试算法
a、先假设一流态，取β， m 值，算出Q’
m
m m
f f L
d
h Q p
z h −−=′Δ+Δ=25βνγ
b、Q’
β’， m’ ，校核流态
如由 Q’ →Re’ 和假设一致， Q’ 即为所求Q c、如由 Q’ →定出的流态和假设不一致，重复a。
B.绘图法
按第一类问题的计算方法，选取足够多 Q ，算出 h f 值，然后绘制图形。使用时由 h f 查找 Q 即可。 （3） 第三类：
已知： Q ，Δp ，Δz ，Δ，L，μ，γ 求： 经济管径d 解：考虑两方面的问题
① d ↑，材料费↑，施工费、运输费↑
V↓，损失↓，管理费用↓
② d ↓，一次性费用↓
V↑，损失↑，设备（泵）费↑
如何解决这一矛盾，正是一个管径优选问题。钻、采专业大纲要求一般了解。
二、串、并联管路 1、串联管路
① 定义：由不同管径的管道依次连接而成的管路。 ② 水力特征：
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。
0∑=i
Q
其中，进为正，出为负，它反映了连续性原理。 b、全线水头损失为各分段水头损失之和，即：
fn f f f f h h h h h i +++==∑L 21
它反映了能量守恒原理。
2、并联管路
① 定义：两条以上的管路在同一处分离，以后又汇合于另一处，这样的组合管道，叫并联管路。