工程流体力学课件 第06章 孔口、管嘴出流及有压管流

1、第第6 6章章 孔口、管嘴及有压管流孔口、管嘴及有压管流 工程实例 高压管嘴喷嘴 孔口出流孔口出流 管嘴恒定出流管嘴恒定出流 短管的水力计算短管的水力计算 长管的水力计算长管的水力计算 离心式水泵及其水力计算离心式水泵及其水力计算 知识点与难点知识点与难点 本章所用知识点 连续性方程 能量方程 沿程水头损失 局部水头损失 重点掌握 孔口、管嘴恒定出流的水力计算 有压管路恒定流动的水力计算 离心式水泵的水力计算 概述概述 H l d w 0 d l 孔口 10 H d 10 H d 小孔口 大孔口 w 43 d l 管嘴 w 4 d l 管路 10004 d l 短管 1000 d l 长管 简

2、单管路 复杂管路 复杂管路 串联管路 并联管路 管网 枝状管网 环状管网 孔口的分类及其与管嘴、管流的关系孔口的分类及其与管嘴、管流的关系 小孔口出流、大孔口出流（按小孔口出流、大孔口出流（按H/d 是否大于是否大于10来判定）来判定） 恒定出流、非恒定出流恒定出流、非恒定出流 淹没出流、非淹没出流淹没出流、非淹没出流 薄壁出流、厚壁出流薄壁出流、厚壁出流 如果壁厚达到如果壁厚达到34d，孔口就可以称为，孔口就可以称为管嘴管嘴，收缩断面将会在，收缩断面将会在 管嘴内形成，而后再扩展成满流流出管嘴。管嘴出流的能量损管嘴内形成，而后再扩展成满流流出管嘴。管嘴出流的能量损 失只考虑失只考虑局部损失局

3、部损失。 如果管嘴再长，以致必须考虑如果管嘴再长，以致必须考虑沿程损失沿程损失时就是短管了。时就是短管了。 液体从孔口以射流液体从孔口以射流 状态流出，流线不能状态流出，流线不能 在孔口处急剧改变方在孔口处急剧改变方 向，而会在流出孔口向，而会在流出孔口 后在孔口附近形成收后在孔口附近形成收 缩断面，此断面可视缩断面，此断面可视 为处在渐变流段中，为处在渐变流段中， 其上压强均匀。其上压强均匀。 61 孔口出流 H H0 O O C A AC D C vC v0 g v 2 2 00 116P 0 f h 收缩现象 从 1C 建立伯努利方程，有 00 1 1 c c H d l g v g v

4、 H ccc 22 0000 2 0 2 gHgHv c c 22 1 0 0 1 c 为孔口流速系数，对于小孔口， 97. 0 gHAgHAvAQ cc 22 AA c 、 分别为孔口收缩系数和流量系数分别为孔口收缩系数和流量系数 00 1 1 c c H d l 由于边壁的整流作用，它的存在会影响收缩系数，故有完全由于边壁的整流作用，它的存在会影响收缩系数，故有完全 收缩与非完全收缩之分，视孔口边缘与容器边壁距离与孔口尺收缩与非完全收缩之分，视孔口边缘与容器边壁距离与孔口尺 寸之比的大小而定，大于寸之比的大小而定，大于3则可认为完全收缩。则可认为完全收缩。 流量系数是流速系数与小流量系数是

5、流速系数与小 孔口断面收缩系数的乘积孔口断面收缩系数的乘积 bl3 2 al3 1 1 l 2 l a b 完全收缩完全收缩 非非 完完 全全 收收 缩缩 无收缩无收缩64.063.0 A A A A c 孔口面积 断面流束直径为最小的收缩 62.060.0 2.小孔口淹没式出流 1 H H 2 H d l 00 2 2 1 1 从从 12 12 建立伯努利方程，有建立伯努利方程，有 g v g v HH c se c 22 0000 22 021 gHHHgv se c 22 1 21 0 （与自由式出流公式完全相同） 21 0 1 HHH se gHAvAQ cc 2 （与自由式出流公式完

6、全相同）（与自由式出流公式完全相同） 大孔口出流的流量公式形式不变，只是相应的水头应近似取大孔口出流的流量公式形式不变，只是相应的水头应近似取 为孔口形心处的值，具体的流量系数也与小孔口出流不同。为孔口形心处的值，具体的流量系数也与小孔口出流不同。 由于孔口各点的作用水头差由于孔口各点的作用水头差 异很大，如果把这种孔口分异很大，如果把这种孔口分 成若干个小孔口，对每个小成若干个小孔口，对每个小 孔口出流可近似用小孔口出孔口出流可近似用小孔口出 流公式，然后再把这些小孔流公式，然后再把这些小孔 口的流量加起来作为大孔口口的流量加起来作为大孔口 的出流流量的出流流量 3. . 大孔口恒定出流大孔

7、口恒定出流 大孔口出流的流量系数，可查表大孔口出流的流量系数，可查表 大孔口形心的水头大孔口形心的水头 0 H F 4. . 孔口非恒定出流孔口非恒定出流 孔口非恒定出流一般应考虑液面高度对孔口出流速度的影响。孔口非恒定出流一般应考虑液面高度对孔口出流速度的影响。 然而当孔口面积远小于容器面积时，液体在然而当孔口面积远小于容器面积时，液体在dtdt时段内的升降或时段内的升降或 压强的变化缓慢，惯性力可忽略不计，此时可把整个变速的流压强的变化缓慢，惯性力可忽略不计，此时可把整个变速的流 动过程划分为许多小区间，在每个小区间仍可按恒定流处理。动过程划分为许多小区间，在每个小区间仍可按恒定流处理。

8、经孔口流出的液体体积经孔口流出的液体体积 容器内减少的液体体积容器内减少的液体体积 对上式积分对上式积分 若若H H2 2=0,=0, Qmax Qmax 开始出流的最大流量开始出流的最大流量 变水头出流的放空时间，等于在起始水头作用变水头出流的放空时间，等于在起始水头作用 下流出同体积的液体所需时间的两倍。下流出同体积的液体所需时间的两倍。 62 管嘴恒定出流 在容器孔口上连接在容器孔口上连接 一段断面与孔口形状一段断面与孔口形状 相似，长度为相似，长度为(3-4)d(3-4)d 的短管，这样的短管的短管，这样的短管 称为管嘴，液流流经称为管嘴，液流流经 管嘴且在出口断面满管嘴且在出口断面满

9、 管流出的现象称为管管流出的现象称为管 嘴出流。嘴出流。 119P 一、管嘴出流的计算 1 1 0 c 2 2 0 c H d dl)43( 0 f h 在C-C断面形成收缩，然后再扩大，逐步充满 整个断面。 从 12 建立伯努利方程，有 g v g v H n 22 0000 22 gHgHv n n 22 1 n n 1 为管咀流速系数， n 82. 0 n 1 1 0 c 2 2 0 c H d dl)43( gHAAvQ n 2 管嘴正常工作条件管嘴正常工作条件 w dl43 w mH9 为管咀流量系数， n 82. 0 nn 例题例题1 1 一一. .圆柱形外伸管嘴出流圆柱形外伸管嘴

10、出流 管嘴出流的局部损失由两部分组成，即孔口的局部水头损失管嘴出流的局部损失由两部分组成，即孔口的局部水头损失 及收缩断面后扩展产生的局部损失，水头损失大于孔口出流。及收缩断面后扩展产生的局部损失，水头损失大于孔口出流。 但管嘴出流为满流，因此流量系数仍比孔口大，其出流公式为但管嘴出流为满流，因此流量系数仍比孔口大，其出流公式为 n n 圆柱形外管嘴的流量系数圆柱形外管嘴的流量系数 圆柱形外管嘴的流速系数圆柱形外管嘴的流速系数 圆柱形外管嘴的局部阻力系数圆柱形外管嘴的局部阻力系数 管嘴出流流量系数的加大也可以从管嘴收缩断面处存在的真管嘴出流流量系数的加大也可以从管嘴收缩断面处存在的真 空来解释

11、，由于收缩断面在管嘴内，压强要比孔口出流时的零空来解释，由于收缩断面在管嘴内，压强要比孔口出流时的零 压低，必然会提高吸出流量的能力。压低，必然会提高吸出流量的能力。 D 34D v C vc C 圆柱形外管嘴的真空度圆柱形外管嘴的真空度 列列c-cc-c和和2-22-2断面的能量方程断面的能量方程 又 2rc h 按突扩计算按突扩计算 对圆柱形外管嘴：由实验得：对圆柱形外管嘴：由实验得： 取取a=1.0, a=1.0, 则得：则得： 圆柱形外管嘴收缩断面的真空度可达作用圆柱形外管嘴收缩断面的真空度可达作用 水头的水头的75%75%，管嘴的作用相当于将孔口自由出流的作用，管嘴的作用相当于将孔口

12、自由出流的作用 水头增加了水头增加了0.750.75倍，这样就提高了管嘴的出流能力。倍，这样就提高了管嘴的出流能力。 管嘴长度为管嘴长度为(3-4)d(3-4)d 圆柱形外管嘴的正常工作条件圆柱形外管嘴的正常工作条件 有压有压管道恒定流动管道恒定流动 水力计算主要解决以水力计算主要解决以 下几方面问题：下几方面问题： 63 有压管道恒定流动的水力计算 计算管道输水能力；计算管道输水能力； 确定作用水头；确定作用水头； 计算沿程压强分布。计算沿程压强分布。 22 11 1222 121 2 22 w pvpv zzh gggg 实际流体恒 定总流能量 方程 沿程损失沿程损失 局部损失局部损失 已

13、能定量分析，原则上已能定量分析，原则上 解决了恒定总流能量方程解决了恒定总流能量方程 中的粘性损失项。中的粘性损失项。 管道管道 中的中的 满流满流 121P 管道水力计算的基本公式管道水力计算的基本公式 连续性方程 伯努利方程 式中 E为外界（泵、风机等）加给单位重量流体的机械能。 能量损失 11 1222m qgVAgV A常数 w 2 22 2 2 11 1 22 h g V g p zE g V g p z jfw hhh g V d l h 2 2 f g V h 2 2 j 一、管道系统分类一、管道系统分类 1按能量损失大小 长管：凡局部阻力和出口速度水头在总的阻力损失中，其比例不

14、足 5的管道系统，称为水力长管，也就是说只考虑沿程损失。 短管：在水力计算中，同时考虑沿程损失和局部损失的管道系统， 称为短管。 2按管道系统结构 简单管道：管径和粗糙度均相同的一根或数根管子串联在一起的管 道。 复杂管道：除简单管道以外的管道系统，称为复杂管道，又可分成： 1）串联管道：不同管径或不同粗糙度的数段管子串联联接所组成 的管道系统。 2）并联管道：是指数段管道并列联接所组成的管道系统。 枝状管道：各不相同的出口管段在不同位置分流，形 状如树枝。 网状管道：通过多路系统相互连接组成一些环形回路， 而节点的流量来自几个回路的管道。 管道系统分类 有压管道的进口是淹没的，出口分自由和淹

15、没两种情况，它有压管道的进口是淹没的，出口分自由和淹没两种情况，它 们的作用水头是不同的。们的作用水头是不同的。 二二. .短管的水力计算短管的水力计算 自由出流自由出流 v OO 1 1 2 2 H 上 游 总 水上 游 总 水 头和下游测管水头之头和下游测管水头之 差，用于支付出口速差，用于支付出口速 度水头和全部水头损度水头和全部水头损 失（包括沿程损失及失（包括沿程损失及 所有局部损失）。所有局部损失）。 改写改写 作用水头作用水头H H0 0 g v d l 2 2 g v 2 2 22 11 1222 121 2j ()() 22 f pvpv zzhh gggg = H0 = 0

16、 g v 2 )( 2 = = v OO 1 1 2 2 H 管系管系 流量流量 系数系数 作用作用 水头水头 H v OO 1 1 2 2 3 3 淹没出流淹没出流 H h 22 11 1222 121 2j ()() 22 f pvpv zzhh gggg = H+h0 = g v d l 2 2 g v 2 2 g v 2 )( 2 = = h 作用作用 水头水头 H v OO 1 1 2 2 3 3 H h 用用3-3断面作断面作 下游断面下游断面 22 33 311 1 131 21 22 3 ()() 22 frr pvpv zzhhh gggg = H+h0 = g v d l

17、2 2 g v 2 )( 2 = = 0h g v g vv 22 )( 22 32 = 出口水头损失出口水头损失 按突扩计算按突扩计算 v OO 1 1 2 2 3 3 H h 管系管系 流量流量 系数系数 淹 没 与 自淹 没 与 自 由 出 流 相由 出 流 相 比，作用水比，作用水 头不同，管头不同，管 系流量系数系流量系数 相同，局部相同，局部 损失中不包损失中不包 含含2-2断面断面出出 口损失。口损失。 简单管道水力计算特例简单管道水力计算特例虹吸管及水泵虹吸管及水泵 Z Zs 虹吸管是一种压力管，顶部弯曲虹吸管是一种压力管，顶部弯曲 且其高程高于上游供水水面。其顶部且其高程高于

18、上游供水水面。其顶部 的真空值一般不大于的真空值一般不大于78m水柱高。水柱高。 虹吸管虹吸管安装高度安装高度Zs越大，顶部真空值越大，顶部真空值 越大。越大。 虹吸管的优点在于能跨越高地，虹吸管的优点在于能跨越高地， 减少挖方。减少挖方。 虹吸管长度一般不长，故按短管虹吸管长度一般不长，故按短管 计算。计算。 1 1 2 2 通过水泵转轮转动的作用，通过水泵转轮转动的作用， 在水泵进口端形成真空，使水在水泵进口端形成真空，使水 流在池面大气压作用下沿吸水流在池面大气压作用下沿吸水 管上升，流经水泵时从水泵获管上升，流经水泵时从水泵获 得新的能量，从而输入压力管，得新的能量，从而输入压力管，

19、再流入水塔。再流入水塔。 安装高度安装高度提水提水高度高度 安装高度安装高度 Z Zs 吸吸水管水管 压压水管水管 水泵向单位重量液体所提 供的机械能，称为水泵的 扬程 tww HZhh 吸水管压水管 返回 1 1 水泵的水力计算水泵的水力计算 z z2 4 1 2 3 5 1 1 2 2 3 3 水泵最大真水泵最大真 空度不超过空度不超过6m l2 l1 水泵允许安装高度水泵允许安装高度 水泵扬程水泵扬程 流量流量Q，吸水管长吸水管长l1，压水，压水 管长管长l2，管径，管径d，提水高度提水高度 z ，各局部水头损失系数，各局部水头损失系数， 沿程水头损失系数沿程水头损失系数 要求要求 确定

20、确定 计算计算 已知已知 z z2 4 1 2 3 5 1 1 2 2 3 3 l2 l1 0 . 1 5 Q，dv 水泵允许安装高度水泵允许安装高度 z z2 4 1 2 3 5 1 1 2 2 3 3 l2 l1 0 . 1 5 水泵扬程水泵扬程 = 提水高度提水高度 + 全部水头损失全部水头损失 水泵吸水管的水力计算 计算内容：已知 ，求水泵安装高度 。 s H v hldQ、 弯进吸 例题例题2 2 2.虹吸水力计算 虹吸灌溉 真空输水：世界上世界上 最大直径的虹吸管最大直径的虹吸管 ( (右侧直径右侧直径15201520毫毫 米、左侧米、左侧600600毫米毫米), ), 虹吸高度均

21、为八米，虹吸高度均为八米， 犹如一条巨龙伴游犹如一条巨龙伴游 一条小龙匐卧在浙一条小龙匐卧在浙 江杭州萧山区黄石江杭州萧山区黄石 垅水库大坝上，尤垅水库大坝上，尤 为壮观，已获吉尼为壮观，已获吉尼 斯世界纪录斯世界纪录 。 我 国 最 大 的 倒 虹 吸 管 例题例题3 3 如果作用水头的如果作用水头的 95%以上用于沿程以上用于沿程 水头损失，我们就水头损失，我们就 可以略去局部损失可以略去局部损失 及出口速度水头，及出口速度水头， 认为全部作用水头认为全部作用水头 消耗在沿程，这样消耗在沿程，这样 的管道流动称为水的管道流动称为水 力长管。否则为水力长管。否则为水 力短管。力短管。 三、长

22、管的水力计算三、长管的水力计算 对水力长管，总水头线就是测压管水对水力长管，总水头线就是测压管水 头线头线 简单管路简单管路 126P 流量模数流量模数 与流量具有相与流量具有相 同的量纲同的量纲 对水力长管，根据连续方程和谢才公对水力长管，根据连续方程和谢才公 式（式（P107)P107)可知可知 RACK 长管长管: :作用水头作用水头全部全部 用于支付沿程损失用于支付沿程损失 压强的沿程分布压强的沿程分布入口断面入口断面 0-0，任意断面，任意断面 i-i 通过有压管道定常流动的水力计算，容易确定沿程压强的通过有压管道定常流动的水力计算，容易确定沿程压强的 分布，分布，得到得到测测压压管

23、水头线。管水头线。测压管水头线低于管轴线，为负测压管水头线低于管轴线，为负 压。压。工程中有时需要避免压力的低值，为此找出管道中的压工程中有时需要避免压力的低值，为此找出管道中的压 力最低点，检验其是否满足要求。如压力过低，可采取调整力最低点，检验其是否满足要求。如压力过低，可采取调整 管道位置高程、降低流速等措施解决。管道位置高程、降低流速等措施解决。 1、管道水力计算主要任务、管道水力计算主要任务 管道水力计算的主要任务是： (1)根据给定的流量和允许的压强损失确定管道直径和管道布置； (2)根据给定的管道直径、管道布置和流量来验算压强损失； (3)根据给定的管道直径、管道布置和允许的压强

24、损失，校核流量。 管道水力计算的基本公式有连续性方程、伯努利方程和能量损 失公式等三个。 连续性方程 常数 或 常数 伯努利方程 式中 E为外界（泵、风机等）加给单位重量流体的机械能。 222111 AgVAgVqm 2211 AVAVqV w 2 22 2 2 11 1 22 h g V g p zE g V g p z 能量损失 其中 由上面管道系统分类可知，管道系统的分类类似于电路系 统。因此，管道水力计算类似于电路计算，管道中的流量 相当于电路中的电流；压降相当于电压，管道阻力相当于 电阻。 jfw hhh ， g V d l h 2 2 f g V h 2 2 j 2、串联管道、串联

25、管道 321VVV qqq w3w2w1w hhhh 等值长度等值长度 以沿程损失为主，必要时用等值长度计算局部损失。以沿程损失为主，必要时用等值长度计算局部损失。 水头线中不画局部损失和速度水头。水头线中不画局部损失和速度水头。 n 段串联管道各段的流量、流速、管径、长度可不同，各段串联管道各段的流量、流速、管径、长度可不同，各 段损失分别计算然后叠加，认为作用水头全部用于沿程损失，段损失分别计算然后叠加，认为作用水头全部用于沿程损失， 可得一个方程可得一个方程 各段流量间各段流量间 的关系由连的关系由连 续 原 理 确续 原 理 确 定，又可得定，又可得 n-1个方程个方程 3、并联管道、

26、并联管道 321VVVV qqqq b)-w(aw3w2w1 hhhh n段并联管道的水头损失是相同的，给出段并联管道的水头损失是相同的，给出n-1个方程个方程 流量之和为流量之和为 总流量，又可总流量，又可 得一个方程得一个方程 (i=1,n) Q3 Q2 Q1 hf 1=hf 2=hf 3 hfAB hf CD H AB CD q1 4 4、沿程均匀泄流管路、沿程均匀泄流管路 沿管长单位长度上泄出相等的流量沿管长单位长度上泄出相等的流量 T Q p Q 通过流量通过流量 总途泄流量总途泄流量 ) 3 1 ( )( )( 22 2 1 0 2 2 2 1 0 2 2 2 2 2 ppTT p

27、 pT M ff p pT MM f p pTM QQQQ K l dxx l Q QQ K Q dhh dxx l Q QQ K Q dx K Q dh x l Q QQQ 当当 0 T Q 2 2 3 1 K lQ h p f 距开始泄流断面距开始泄流断面x处，取处，取 长度长度dx的微小管段，认为通的微小管段，认为通 过的流量过的流量QM不变不变 分枝状管网应按最不利点设计干管，在干管各段的流量分配分枝状管网应按最不利点设计干管，在干管各段的流量分配 给定，管径由经济流速确定的情况下，可以决定所需作用水给定，管径由经济流速确定的情况下，可以决定所需作用水 头。此后的支管设计就成为已知水头

28、和流量求管径的问题。头。此后的支管设计就成为已知水头和流量求管径的问题。 5 5、枝状管网、枝状管网 工程上一般采用迭代法确定各管段流量分配，先给出流量分配工程上一般采用迭代法确定各管段流量分配，先给出流量分配 初值，由经济流速确定管径，计算各闭合环水头损失代数和，初值，由经济流速确定管径，计算各闭合环水头损失代数和， 根据各闭合环代数和的值，推求校正流量，重新进行流量分根据各闭合环代数和的值，推求校正流量，重新进行流量分 配，继续迭代过程，直至满足要求。配，继续迭代过程，直至满足要求。 对环状管网的每一个对环状管网的每一个 节点可写出连续方程，节点可写出连续方程， 其中独立的比总节点数其中独

29、立的比总节点数 少一个。管网中的每一少一个。管网中的每一 个闭合环水头损失的代个闭合环水头损失的代 数和为零。方程总个数数和为零。方程总个数 恰为管网中的管段数。恰为管网中的管段数。 Q h h Q f f 2 6 6、环状管网、环状管网 例例 管路损失计算：沿程损失管路损失计算：沿程损失+ +局部损失局部损失 已知已知: : 图图CE3.7.2CE3.7.2示上下两个贮水池由直径示上下两个贮水池由直径d d=10cm=10cm，长，长l l=50m=50m的铁管连接的铁管连接 （= 0.046 mm= 0.046 mm）中间连有球形阀一个（全开时）中间连有球形阀一个（全开时K Kv v=5.

30、7=5.7），），9090弯管两个弯管两个 （每个（每个K Kb b= 0.64= 0.64），为保证管中流量），为保证管中流量Q Q = 0.04m = 0.04m3 3/s , /s , 求：求： 两贮水池的水位差两贮水池的水位差H H（m m）。）。 管内平均速度为管内平均速度为 解：解： 3 22 44 0 04m s 5 09m s 0 1m Q./ V./ d . 管内流动损失由两部分组成：局部损失和沿程损失。局部损失除阀门和弯头管内流动损失由两部分组成：局部损失和沿程损失。局部损失除阀门和弯头 损失外，还有入口（损失外，还有入口（K Kin in= 0.5 = 0.5）和出口（）

31、和出口（K Kout out=1.0 =1.0）损失）损失 2 2 2 m outin Vb V h(KKKK) g 沿程损失为沿程损失为 2 2 f l V h gd 例例 管路损失计算：沿程损失管路损失计算：沿程损失+ +局部损失局部损失 由穆迪图确定。设由穆迪图确定。设=10=10 6 6 m m2 2/ /s s 5 62 (5 09m s)(0 1m) 5 09 10 10m s 0 046mm 0 00046 100mm ./.Vd Re. / . . d 查穆迪图可得查穆迪图可得 = 0.0173 对两贮水池液面（对两贮水池液面（1 1）和（）和（2 2）列伯努利方程的第一种推广

32、形式）列伯努利方程的第一种推广形式, , 22 12 ()() 22 L ppVV zzh gggg 对液面对液面V V1 1= =V V2 2=0=0，p p1 1= =p p2 2=0=0，由上式可得，由上式可得 2 12 2 2 mve outin Lf l V Hzzhhh(KKKK) gd 例例C3.7.2 管路损失计算：沿程损失管路损失计算：沿程损失+ +局部损失局部损失 2 2 5 09m s 50 0 5 5 7 2 0 641 0 0 01730 1 2 9 81m s 11 2m 11 4m22 6m . . . . . 讨论：讨论：（1 1）本例中尽管在单管中嵌入了多个部

33、件，包括入口和出口，）本例中尽管在单管中嵌入了多个部件，包括入口和出口， 有多个局部损失成分，只要正确确定每个部件的局部损失因子，有多个局部损失成分，只要正确确定每个部件的局部损失因子， 将其累加起来，按一个总的局部损失处理。将其累加起来，按一个总的局部损失处理。 （2 2）计算结果表明，本例中管路局部损失与沿程损失大小相当，）计算结果表明，本例中管路局部损失与沿程损失大小相当， 两者必须同时考虑两者必须同时考虑 。 （3 3）本例若改为第三类问题：给定流量和水头损失计算管径，）本例若改为第三类问题：给定流量和水头损失计算管径， 由于许多部件的局部损失因子与管径有关，除了达西摩擦因子由于许多部

34、件的局部损失因子与管径有关，除了达西摩擦因子 需要迭代计算外，局部损失因子也要迭代，计算的复杂性比不需要迭代计算外，局部损失因子也要迭代，计算的复杂性比不 计局部损失时大大提高了。工程上通常将局部损失折算成等效计局部损失时大大提高了。工程上通常将局部损失折算成等效 长度管子的沿程损失，使计算和迭代简化。长度管子的沿程损失，使计算和迭代简化。 6.46.4离心式水泵的水力计算离心式水泵的水力计算 泵是把机械能转化为液体能量的一种机械。泵是把机械能转化为液体能量的一种机械。 一、泵的构造简介 二、主要参数 流量Q 扬程H（泵供给单位重量液体的能量） 功率 输入功率（轴功率）NX 输出功率（有效功率

35、） 效率 转速n 允许真空度 gHQNe X e N N v h 三、工况分析 1.水泵特性曲线 2.管路特性曲线 工作点确定 工作点：水泵特性曲线与管路特性曲线的交点 水泵的选择 电动机的选择 据工作点Q、H计算 据 Nx。gHQN e X e N N 水击水击（或称水锤）是有压管中的一种重要的非恒定（或称水锤）是有压管中的一种重要的非恒定 流现象。流现象。 当当有压管有压管中的流速因某种外界原因而发生急剧变化时，中的流速因某种外界原因而发生急剧变化时， 将引起液体内部压强产生迅速交替升降的现象，这种交替将引起液体内部压强产生迅速交替升降的现象，这种交替 升降的压强作用在管壁、阀门或其它管路

36、元件上好像锤击升降的压强作用在管壁、阀门或其它管路元件上好像锤击 一样，故称为水击（或水锤）。一样，故称为水击（或水锤）。 这种压强的交替升降，有时会达到很大的数值，处理这种压强的交替升降，有时会达到很大的数值，处理 不当将导致管道系统发生强烈的振动，管道严重变形甚至不当将导致管道系统发生强烈的振动，管道严重变形甚至 爆裂。爆裂。 6-5 管路中的水锤现象 主要内容：主要内容： 阀门突然关闭时有压管道中的水击阀门突然关闭时有压管道中的水击 阀门逐渐关闭时有压管道中的水击阀门逐渐关闭时有压管道中的水击 v水击现象的物理过程 v水击压强的计算 v水击波的传播速度 v水击压强的计算 v直接水击与间接

37、水击 v减小水击压强的措施 阀门突然关闭时有压管道中的水击的物理过程阀门突然关闭时有压管道中的水击的物理过程 V0 0 p g H0 AB L p g a 0 L tt a V=0V0 0 p g H0 AB L p g 2LL tt aa V0 a V0 23LL tt aa V0 0 p g H0 AB L p g V0 V0=0 p g a V=0 34LL tt aa V0 0 p g H0 AB L p g V0 V0=0 p g V0 a V0 流速由V00， 压强增加p， 管壁膨胀 流速由0-V0， 压强减小，恢复原状， 管壁恢复原状 流速由-V00， 压强降低p， 管壁收缩 流速由0V0， 压强增加，恢复原状， 管壁恢复原状 各各断面压强随时间变化图断面压强随时间变化图 L a o 2 L a 3 L a 4 L a 5 L a 6 L a p0 p0+p p0-p L a o 2 L a 3 L a 4 L a 5 L a 6 L a p0 p0+p p0-p 阀门断面处 管路进口断面处