第五章有压管流
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《水力学》形考任务第5章有压管道中的水流运动一、选择题(共3题,每题10分,共30分)1.水泵的扬程是指()。
A. 吸水管与压水管的水头损失B. 水泵提水高度+吸水管的水头损失C. 水泵提水高度+吸水管与压水管的水头损失D. 水泵提水高度正确答案是:水泵提水高度+吸水管与压水管的水头损失2.根据管道水头损失计算方法的不同,管道可以分为()。
A. 并联管道和串联管道B. 复杂管道和简单管道C. 长管和短管正确答案是:长管和短管3.短管淹没出流的计算时,作用水头为()。
A. 上下游水面高差B. 短管出口中心至上游水面高差C. 短管出口中心至下游水面高差正确答案是:上下游水面高差二、多选题(共1题,每题10分,共10分)4.按短管进行水力计算的管路是()。
A. 环状管网B. 支状管网C. 虹吸管D. 倒虹吸管正确答案是:虹吸管, 倒虹吸管三、判断题(共5题,每题6分,共30分)5.在等直径圆管中一定发生均匀有压流动。
正确答案是“错”。
6.计算阻力损失时,短管既要考虑局部阻力损失,也要考虑沿程阻力损失,长管计算同样也要考虑这两项损失。
正确答案是“错”。
7.长管是指管道中的水头损失以沿程水头损失为主,局部水头损失和流速水头之和与其相比很小,可以忽略不计。
正确答案是“对”。
8.在压力管道中,由于外界影响使管道中的流速发生急剧变化,引起管中压强发生快速交替升降的水力现象,称为水击。
正确答案是“对”。
9.由若干段直径不同的简单管道首尾相接组成的管道称为串联管路。
对于串联管路,应分别计算各段沿程水头损失及局部水头损失,然后叠加。
正确答案是“对”。
四、计算选择题(共1题,共30分)10.某渠道用直径d=0.7 m的混凝土虹吸管自河中向渠道引水。
河道水位与渠道水位的高差为5 m,虹吸管长度l1=8m,l2=12m,l3=14m,混凝土虹吸管沿程水头损失系数λ=0.022,进口局部水头损失系数ζe=0.5,中间有两个弯头,每个弯头的局部水头损失系数ζb=0.365,出口局部水头损失系数ζou=1.0。
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llLg VdLgVdllgVdldlgVdlgVhhhfjw+==+=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=+=+=当当当其中,2222222222λλλλλζ(1)把24dQAQVπ==代入上式得:225222284212QQdgLdQgdLgVdLhwαπλπλλ==⎪⎭⎫⎝⎛==(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2211AVAV=(3)fhpzpz+++γγ2211=(4)gVDLhf22λ=(5)说明:有时为了计算方便,h f的计算采用如下形式:mmmf dLQh--=52νβ(6)其中,β、m值如下流态βm层流 4.15 1 (a)水力光滑0.0246 0.25 (b)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:15112415.415.4--==d LQ d L Q h f νν即:β= 4.15,m =1b. 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 LQ d L Q h f νν即:β= 0.0246,m =1c. 由大庆设计院推得经验公式,在混合区:877.4123.0877.10802.0d LQ Ah f ν=即:β= 0.0802A ,m =0.123其中,()0627.0lg 127.0,10r A ∆==-εεd. 粗糙区5225220826.082d L Q Q d g L g V d L h f λπλλ===即:β= 0.0826λ,m =03、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 →νVd=Re→ 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 ’mm mf f L d h Q pz h --='∆+∆=25βνγb 、Q ’ → A Q V '=' →γd V '='e R → 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 。
HydraulicsSteady flow in pipe一、简单管道自由出流1122HO O2c Q vA A gH μ==以管道出口中心为基准面,对1-1断面和2-2断面建立能量方程122221022w v v H h ggαα-+=+0212H gv H =+α令:代入上式得22222202222f j ivvl v vH h h g g d g g ααλζ=++=++∑∑2022i l vH d gαλζ⎛⎫=++ ⎪⎝⎭∑0212iv gH lαλζ=++∑11μλζ=++∑c ild令:二、简单管道淹没出流2c Q vA A gzμ==以0—0为基准面,对1-1断面和2-2断面建立能量方程122222101222w v v H H h ggαα-+=++222210120,0,22vv z H H ggαα≈≈=-上下游过水断面远大于管道,故:w f j h h h z ∴=+=∑22i l v z d gλζ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭∑12i v gzlλζ=+∑1μλζ=+∑c i ld令:淹没出流2211ZOOH 1H 2淹没出流时,作用水头z 全部消耗于水头损失cμ∑++自ζλd l1∑+淹ξλdl比较流量水头自由出流H 淹没出流ZgH A Q c 2μ=gzA Q c 2μ=1ζζ+∑∑自淹=注:自由出流和淹没出流的比较OH V0≈011总水头线与测压管水头线的绘制22Vgp总水头线测压管水头线V 0≠0202V g22V g2211V 0≠0V 2≈022V g当下游流速水头等于0时,管道出口测压管水头线即为下游水池水面。
1221212()()()γγ-+-+=p p V V V z z g20v =∴1212()()γγ+=+p p z z2211V 0≠0V 2≠022V g当下游流速水头不等于0时,管道出口测压管水头线将低于下1221212()()()γγ-+-+=p p V V V z z g21v v <∴1212()()γγ+<+p p z z例有一渠道用直径d为0.40m的混凝土虹吸管来跨过山丘(见图),渠道上游水面高程▽1为100.0m,下游水面高程▽2为99.0m,虹吸管长度L1为12m,L2为8m,L3为15m,中间有600的折角弯头两个,进口安装率水网,无底阀。