第六章有压管流共64页

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在有压管流中，伯努利方程可以用来计 算水头损失、管道压力和流速等参数。
需要注意的是，实际液体在流动过程中 会受到粘性阻力、摩擦力和惯性力的作 用，因此伯努利方程的应用有一定的局
限性。
流动阻力
在有压管流中，流动阻力是由于流体与管壁之间的摩擦以及流体内部的粘性阻力所 引起的。
流动阻力可以通过实验测定或利用经验公式进行估算，对于不同管材和流体类型， 流动阻力的计算方法也有所不同。
06
案例分析
实际工程案例一
案例名称
某城市供水管道系统
案例描述
该供水管道系统负责为城市居民提供生活用水，管道长度约50公 里，设计流量为2000立方米/小时。
案例分析重点
管道的流速、水头损失以及水泵的扬程等参数的计算，确保供水系 统的稳定运行。
实际工程案例二
1 2
案例名称
某农业灌溉系统
案例描述
该灌溉系统通过管道将水输送到农田，管道长度 约10公里，设计流量为500立方米/小时。
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04
有压管流水力计算的方法
计算流量的方法
流量定义法
根据流量的定义，通过测量管道 截面的面积和平均流速来计算流 量。
流量系数法
利用实验确定的流量系数和管道 截面尺寸、压力等参数计算流量 。
计算流速的方法
流速定义法
根据流速的定义，通过测量管道截面的面积和流量来计算平 均流速。
能量方程法
利用伯努利方程或能量方程，结合管道的压差和几何参数来 计算流速。
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设计管径
通过计算流速和流量，确定管道的 直径，以满足给水和排水需求。
优化管网
通过分析管道阻力损失，优化管网 布局，降低能耗，提高供水效率。
水利水电工程

H
z
Q Av
r 2 r R 2r 2
A
c
1 1/ 6 R n

8g c2
Q 513L / s
第五章

有压管流
2 2 3 o 3 o 进水井 至水泵房 1 1
5.3 短管出流
z H
2.取渠面1和断面2，以 渠水面作为基准面，列 能量方程
0 pa p v 0 z 2 hw12 g g 2 g
5.3 短管出流
1 2 2
1
例5-3 如左图所示，H=2.24m， l=50m，Q=3m3/s，沿程阻力 系数0.02， ζ进口=0.5， ζ弯 管=0.25， ζ出口=1.0。求管 径d。
1.取断面1和断面2，以下游水面作为基准面，列能量方 程
pa pa H 0 0 0 hw g g
c

1 l d
自由出流
淹没出流
讨论： 虽然淹没出流的μc比自由出流的分母中少了代表出口动能 修正系数1.0，但在∑ζ中却增加了代表出口水头损失的局 部阻力系数1.0。因此，自由出流与淹没出流的流量计算公 式的形式及μc的数值都相同。 作用水头不同，自由出流为液面至下游出口中心的高度， 淹没出流为上下游液面差。
H
z
第五章

有压管流
2 2 3 o 3 o 进水井 至水泵房
5.3 短管出流 1.取渠面1和井水面3， 以井水面作为基准面， 列能量方程
pa pa H 0 0 0 hw g g
1
1
l v2 H hw （ 进口 2 90 2 45 出口） d 2g
吸水管
hs
ξ2 L1
L2

2、水泵吸水管的水力计算 离心泵吸水管水力计算，主要为确定泵的安装高 度，即泵轴线在吸水池水面上的高度Hs 取吸水池水面1-1和水泵进口断面2-2，列伯诺里方程 pa p2 α υ 2 0+ + 0 = Hs + + + hl ρg ρ g 2g pa − p2 υ2 l − (α + λ + ∑ ζ ) Hs = ρg 2g d 2 υ l = hv − (α + λ + ∑ ζ ) d 2g
2 3
Si = a ili
Si —— 管段的阻抗s2/m5
3、串联管道计算公式
Q1 = Q2 = Q3 = Q
2 1 2 2 2 3
H = S 1Q + S 2 Q + S 3 Q
例6-5：上题如车间需水量Q =0.152m3/s，管线布 置、地面标高及供水点需自由水头都不变，试设计 水塔高度。
解：按比阻计算，先验算阻力区
4Q 4 × 0.152 υ= 2 = = 1.21m/s 2 πd π × 0.4
v >1.2m/s，比阻不需修正,直接查表6-4得a=0.2232s2／m6
1.3
0.3
已知v、d、J中任两个量，便可直接由表6-7查出另一 个量，使得计算工作大为简化
例 6-4：水塔向车间供水，铸铁管l=2500m， d=400mm，水塔地面标高▽1=6lm，水塔水面距地 面的高度H1=18m，车间地面标高▽ 2=45m，供水 点需要的自由水头H2=25m，求供水量Q 解：作用水头 H=(▽1+ H1)- (▽2+ H2) = (61+18)- (45+ 25) = 9m
2
(过渡区)

hp = z + hw
z 式中， 为提水高度； hw = hw1 − 2 + hw3 − 4 ，其中 hw1 − 2 为吸管中 式中， 为提水高度； 的水头损失， 为压水管中的水头上损失。 的水头损失，hw3 − 4 为压水管中的水头上损失。 由上式可得
hp = z + hw1 − 2 + hw3 − 4
2 αυ 0
H +0+
2 αυ 0
2g
= 0+0+
αυ 2
2g
+ hw
H为有效水头 为有效水头
2g
为行近水头
2 α 0υ 0
两者之和为总水头 将总水头 H 0 = H + 图6.1
2g
2
代
H 入上式，得：
0 =
α υ
2g
+ h w (6.1)
•
H 的一部分转换为出口的流速水头， 式（6.1）表明，管道的总水头 0 的一部分转换为出口的流速水头， ）表明， 另一部分在流动过程中转化为水头损失。 另一部分在流动过程中转化为水头损失。 式中
v
h
α υ2
测压管 水头线
j 2
2 α02υ02
2g
2g
2
出水面
1
v
0
H2 v02≠0
0
２
1
(b)
6.2.4 短管水力计算
• ⒈虹吸管的水力计算
见课本P149-151 见课本
⒉离心式水泵管道系统的水力计算
水泵水力计算主要是确定水泵扬程、水泵安装高度。 图见课本P 水泵水力计算主要是确定水泵扬程、水泵安装高度。（图见课本 151） ⑴计算水泵扬程 hp 单位重量的水体从水泵中获得的外加机械能， 单位重量的水体从水泵中获得的外加机械能，称为水泵的扬程 hp 取水池水面0-0为基准面，列断面1和4的能量方程，（忽略两个断面 取水池水面 为基准面，列断面 和 的能量方程，（忽略两个断面 为基准面 的能量方程，（ 的行近流速水头） 的行近流速水头）