第五章有压管中的恒定流(环境)

1、第五章第五章 有压管道的恒定流动有压管道的恒定流动【教学基本要求】【教学基本要求】 了解有压管流的基本特点，了解孔口和管嘴恒了解有压管流的基本特点，了解孔口和管嘴恒定出流能力不同的原因。掌握管流分为长管流动和定出流能力不同的原因。掌握管流分为长管流动和短管流动的条件。短管流动的条件。学习重点：掌握简单管道的水力计算。学习重点：掌握简单管道的水力计算。 第一节第一节 液体经薄壁孔口的恒定出流液体经薄壁孔口的恒定出流HH0OOCAACdCvCv0gv2200 孔口出流的分类孔口出流的分类 小孔口出流、大孔口出流（按小孔口出流、大孔口出流（按d/H 是否大于是否大于0.1来来判定）；判定）；恒定出流

2、、非恒定出流；恒定出流、非恒定出流；淹没出流、自由出淹没出流、自由出流；流；薄壁出流、厚壁出流。薄壁出流、厚壁出流。孔口流出的水流进入空气中称为孔口流出的水流进入空气中称为自由出流自由出流。对上游断面对上游断面O-O和收缩断面和收缩断面C-C运用能量方程即可得到运用能量方程即可得到小孔口自由出流公式，首先小孔口自由出流公式，首先建立伯努利公式建立伯努利公式忽略沿程水头损失，有忽略沿程水头损失，有于是伯努利方程为于是伯努利方程为HH0OOCAACDCvCv0gv2200 一一. . 小孔口的自由出流小孔口的自由出流wcccahgvpgvpH2022200gvhhcmw220gvgvHcc2220

3、200002211gHgHvC0022gHAgHAAvQCCH0 作用总水头作用总水头孔口流速系数孔口流速系数孔口流量系数孔口流量系数AAc令令1,22000cgvHH若孔口的面积与收缩断面的面积之比为：若孔口的面积与收缩断面的面积之比为：，则有，则有则孔口水流的流量为则孔口水流的流量为 大孔口出流的流量公式形式不变，只是相应的水头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。孔口出流不同。 厚壁孔口出流与薄壁孔厚壁孔口出流与薄壁孔口出流的差别在于收缩系口出流的差别在于收缩系数和边壁性质有关

4、，注意数和边壁性质有关，注意到收缩系数定义中的到收缩系数定义中的A为为孔口外侧面积，容易看出孔口外侧面积，容易看出孔边修圆后，收缩减小，孔边修圆后，收缩减小，收缩系数和流量系数都增收缩系数和流量系数都增大。大。AAcAc孔口非恒定流孔口非恒定流11122122220)(2222,2gHAHHgAtHHHgAtHdHgAdtdHQdtdtgHAQdtgHAQ时，当dHH2H1 第二节第二节 液体经液体经管嘴的恒定出流管嘴的恒定出流Cd34dvCvcOOBBH对对O-O面和面和B-B面列伯努利方程面列伯努利方程whgvgvH222200且且gvhhnmw22令令gvHH22000解得解得00221

5、gHgHvnn 管嘴出流的局部损失由两部分组成，即孔口的局部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，沿程水水头损失及收缩断面后扩展产生的局部损失，沿程水头损失大于孔口出流。但是管嘴出流为满流，收缩系头损失大于孔口出流。但是管嘴出流为满流，收缩系数为数为1，因此流量系数仍比孔口大，其出流公式为，因此流量系数仍比孔口大，其出流公式为02gHvn0022gHAgHAQnn 由直角进口局部阻力系数由直角进口局部阻力系数= =0.5知知, ,若若=1=1，则，则有有82. 05 . 01111n出口无收缩，故出口无收缩，故82. 0nn 管嘴出流流量系数的加大

6、也可以从管嘴收缩断面处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，由于收缩断面在管嘴内，压强要存在的真空来解释，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。比孔口出流时的零压低，必然会提高吸出流量的能力。 D34DvCvcCBB对收缩断面对收缩断面C-C和出口断面和出口断面B-B建立伯努利方程建立伯努利方程maCCChgvpgvp2222由由02gHvn及及vvAAvCC1022211HpppnCcav得水头损失得水头损失02222211212HgvAAgvhnCCBm于是，断面于是，断面C-C处真空度为处真空度为若为圆柱型外管嘴，将各参数值代

7、入，得若为圆柱型外管嘴，将各参数值代入，得0756. 0Hpppcav例题例题1： 薄壁孔口出流如图所示，直径薄壁孔口出流如图所示，直径d=2cm,水箱水箱水位恒定，孔口的作用水头水位恒定，孔口的作用水头H0=2m，试求：，试求：（1）孔口流量）孔口流量Q；（；（2）此孔口外接圆柱形管嘴的流）此孔口外接圆柱形管嘴的流量量Qn；（；（3）管嘴收缩断面的真空度。）管嘴收缩断面的真空度。00262. 02gHAgHAQ00282. 02gHAgHAQn（1）（2）jfwfmfwhhhhhhh:)5 . 02gv(:2短管其中长管比重根据管路的水头损失的复杂管路简单管路根据管道的布置情况有压非恒定流有

8、压恒定流否变化根据运动要素随时间是淹没出流自由出流管道出口水流特点第三节 短管的水力计算 自由出流自由出流vOO1122HO 淹没出流淹没出流23vO1123zh1.1.概述概述zz24123511223l2l1Q3Q2Q1hf 1=hf 2 =hf 3hf ABhf CDHABCD 简单管路简单管路 复杂管路复杂管路 长管和短管不是完全按管道的长短来区分的。将长管和短管不是完全按管道的长短来区分的。将有压管道按长管计算，可以简化计算过程。但在不能有压管道按长管计算，可以简化计算过程。但在不能判断流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损判断流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失之前，按

9、短管计算不会产生较大的误差。失之前，按短管计算不会产生较大的误差。需要注意需要注意 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： 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； 计算管道的断面尺寸计算管道的断面尺寸。 计算沿程压强分布计算沿程压强分布。21222222111122whgvpzgvpz实际流体恒定总流能量方程jfwhhh2121沿程损失沿程损失局部损失局部损失 已能定量分析，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。管道中管道中的满流的满流 按有压管

10、道的出口是否淹没的，分自由和淹没两种情况，按有压管道的出口是否淹没的，分自由和淹没两种情况，它们的作用水头是不同的。它们的作用水头是不同的。 一一. .短管短管自由出流自由出流 自由出流自由出流vOO1122H 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）。 vOO1122H21222222111122whgvpzgvpzjfaahhgvpgvpH212222112)0()2(改写改写作用水头作用水头jfhhgvpzpgvz2122222

11、121112)()2(=H0=0 gvdl22gv22gv2)(2=vOO1122H0211gHdlv02gHAvAQcdlc11管系管系流量流量系数系数作用作用水头水头 H0vOO1122 淹没出流淹没出流zhjfhhgvpzgvpz2122222211112)()2(= z+h0= gvdl220gv2)(2=h作用作用水头水头 z 二二. .淹没出流淹没出流vOO112233zhgzdlv21gzAvAQc2dlc1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

12、失中不包含含2-2断面断面出出口损失。口损失。 23 c自dl1淹dl注：注：淹自1比较 水头自由出流 H淹没出流 z由上述分析可知：由上述分析可知：1.1.自由出流和淹没出流两者的计算公式形式完全一自由出流和淹没出流两者的计算公式形式完全一样，只是作用水头的含义不同。样，只是作用水头的含义不同。2.2.自由出流和淹没出流的流量系数的表达式形式有自由出流和淹没出流的流量系数的表达式形式有区别，但是同一管道流量系数值相等。区别，但是同一管道流量系数值相等。3.3.上游水池的行近流速水头计算中根据大小而定，上游水池的行近流速水头计算中根据大小而定，但是在淹没出流计算公式只适用于下游水池的流速但是在

13、淹没出流计算公式只适用于下游水池的流速忽略不计的情形。忽略不计的情形。2.短管水力计算的问题短管水力计算的问题25 （1）已知流量，管径和局部阻力的组成，计算）已知流量，管径和局部阻力的组成，计算作用水头；作用水头；（2）已知水头、管径和局部阻力的组成，计算）已知水头、管径和局部阻力的组成，计算流量；流量；（3）已知流量、水头和局部阻力的组成，计算）已知流量、水头和局部阻力的组成，计算管径；管径；2.1、坝内泄水管的水力计算、坝内泄水管的水力计算例题例题2：某水库坝内泄水管，长度某水库坝内泄水管，长度L=150m,直径直径d=2m,沿程阻力系数为沿程阻力系数为0.03，上游水位为，上游水位为2

14、5.6m，泄水管出口，泄水管出口中心高程为中心高程为19.6m，试确定下游水位分别为，试确定下游水位分别为16m和和23m时的泄流量时的泄流量Q。2.2、虹吸管的水力计算、虹吸管的水力计算例例3：2.3、倒虹吸管的水力计算、倒虹吸管的水力计算例题例题4：某渠道与河道相交，用钢筋混凝土得倒虹吸：某渠道与河道相交，用钢筋混凝土得倒虹吸穿过河道与上游渠道相连，如图所示。管长穿过河道与上游渠道相连，如图所示。管长l=24m,沿沿程阻力系数为程阻力系数为0.022,局部损失系数和为局部损失系数和为2.0，当上游水，当上游水位为位为110m,下游水位为下游水位为109m,通过流量通过流量Q=1m3/s时，

15、求时，求管径管径d.2.4、水泵水力计算、水泵水力计算2.3.1内容内容: :主要是确定水主要是确定水泵的安装高度及水泵泵的安装高度及水泵的总扬程的总扬程。确定安装。确定安装高度需要高度需要吸水管吸水管（由（由水源至水泵入口的一水源至水泵入口的一段管道）的水力计算，段管道）的水力计算，决定水泵总扬程还必决定水泵总扬程还必须对须对压力管压力管（水泵出（水泵出口到水塔的一段管路）口到水塔的一段管路）进行水力计算。进行水力计算。水泵原理图水泵原理图 离心式水泵工作原理离心式水泵工作原理：在打：在打开水泵后，叶轮在泵体内做高速开水泵后，叶轮在泵体内做高速旋转运动（打开水泵前要使泵体旋转运动（打开水泵前

16、要使泵体内充满液体），泵体内的液体随内充满液体），泵体内的液体随着叶轮一块转动，在离心力的作着叶轮一块转动，在离心力的作用下液体在出口处被叶轮甩出，用下液体在出口处被叶轮甩出，甩出的液体在泵体扩散室内速度甩出的液体在泵体扩散室内速度逐渐变慢，液体被甩出后，叶轮逐渐变慢，液体被甩出后，叶轮中心处形成真空低压区，液池中中心处形成真空低压区，液池中的液体在外界大气压的作用下，的液体在外界大气压的作用下，经吸入管流入水泵内。泵体扩散经吸入管流入水泵内。泵体扩散室的容积是一定的，随着被甩出室的容积是一定的，随着被甩出液体的增加，压力也逐渐增加，液体的增加，压力也逐渐增加，最后从水泵的出口被排出。液体最后

17、从水泵的出口被排出。液体就这样连续不断地从液池中被吸就这样连续不断地从液池中被吸上来然后又连续不断地从水泵出上来然后又连续不断地从水泵出口被排出去口被排出去. 2.3.2 基本工作参数基本工作参数（1）流量）流量（2）扬程：水泵供给单位重量液体的能量。）扬程：水泵供给单位重量液体的能量。（3）功率（轴功率：电动机传递给水泵的功率；）功率（轴功率：电动机传递给水泵的功率；有效功率：单位时间内液体从水泵中实际得到的能有效功率：单位时间内液体从水泵中实际得到的能量）量）（4）效率：有效功率与轴功率之比；）效率：有效功率与轴功率之比；（5）转速：工作叶轮每分钟的转速；）转速：工作叶轮每分钟的转速；（6

18、）允许真空度）允许真空度hv：2.3.3 泵的性能曲线与工作点的确定泵的性能曲线与工作点的确定（1）水泵性能曲线）水泵性能曲线（2）管路特性曲线）管路特性曲线（3）工作点的确定）工作点的确定水泵性能曲线水泵性能曲线工工作作点点的的确确定定管路特性曲线管路特性曲线例题例题5 一离心水泵安装如图，抽水量一离心水泵安装如图，抽水量Q=8.3L/s，吸水，吸水管长度管长度L=7.5m，直径，直径d=100mm，沿程阻力系数，沿程阻力系数=0.03, 局部阻力系数局部阻力系数1= = 7.0，弯道，弯道2= =0.5，若水泵入口的允许，若水泵入口的允许真空度真空度 hv=5.8m。求该水泵的最大安装高度

19、。求该水泵的最大安装高度Hs。2112Hs解：解：以水面以水面1-1为基准面，对为基准面，对1-1面和面和2-2面建立伯努利方程，面建立伯努利方程，忽略水池水面流速，得忽略水池水面流速，得wsahgvpHp222 gvdLhhgvppHvwas22222/hm253tVQm7 .22wghHH 由集水池向水塔供水。已知水塔高由集水池向水塔供水。已知水塔高10m，水塔，水塔水箱容量水箱容量50m3，水箱水深，水箱水深2.5m，水塔地面标高，水塔地面标高101m，集水池水面标高集水池水面标高94.5m，管路为铸铁管，直径，管路为铸铁管，直径100mm，总长总长200m，要求水泵每次运转，要求水泵每

20、次运转2h使水箱贮满水，选使水箱贮满水，选择符合要求的水泵。择符合要求的水泵。解：解： （1）要求）要求2h贮满，流量为贮满，流量为（2）按长管路计算，水头损失）按长管路计算，水头损失例题例题6于是，扬程为于是，扬程为m66. 32 kAlQhw （3）按流量和扬程，在教材本章表）按流量和扬程，在教材本章表5-5中选择水泵。中选择水泵。R为水力半径，为水力半径，C为谢才系数，为谢才系数，A为管道横截面面积；为管道横截面面积；K为流量模数为流量模数与流量具与流量具有相同的量纲有相同的量纲 如果作用水头如果作用水头的的95%以上用于沿以上用于沿程水头损失，因而程水头损失，因而可以略去局部水头可以略

21、去局部水头损失及出口速度水损失及出口速度水头，认为全部作用头，认为全部作用水头消耗在沿程阻水头消耗在沿程阻力，这样的管道流力，这样的管道流动称为水力长管，动称为水力长管，否则为水力短管。否则为水力短管。第四节第四节 长管的水力计算长管的水力计算 对水力长管，根据连续性方程对水力长管，根据连续性方程和谢才公式可知和谢才公式可知lhKJKRJACvAQfRACK 一一 简单管路简单管路37 )/2 . 1()001736. 0()867. 01 (852. 0)/2 . 1(/001736. 03 . 53 . 03 . 5smvkAdvAsmvdA紊流过渡区：紊流阻力平方区： 长管长管: :作用

22、水头作用水头全部用于支付沿程水头损失，由全部用于支付沿程水头损失，由达西公式，有达西公式，有 A为管路比阻，量纲为为管路比阻，量纲为T2/L6，工程中常用工程中常用公式计算公式计算A值及修正系数值及修正系数k。lAQlQdggdQdlgvdlhHf2252222282)()4(2 如图，水塔向用户供水。水塔内水面离用水点如图，水塔向用户供水。水塔内水面离用水点C高差高差z为为30m，旧钢管总长，旧钢管总长3000m，管径，管径200mm。要求。要求供水点供水点C水压高出该点水压高出该点20m水柱，试用谢维列夫公式水柱，试用谢维列夫公式计算管内流量计算管内流量Q。例例7解：解：由谢维列夫公式，查

23、表由谢维列夫公式，查表5-3，d=200mm，对应的，对应的比阻比阻A=9.273s2/m6。作用水头。作用水头H=z-20=10m水柱。由水柱。由H=AlQ2得：得： 水流处于紊流过渡区，比阻水流处于紊流过渡区，比阻A应修正，查表应修正，查表5-2，得得k=1.115，重新计算，重新计算/sm01796.03kAlHQsm01896. 03AlHQsm2 . 1sm60. 042dQv验算阻力区验算阻力区 由水塔沿长度由水塔沿长度L为为3500m，直径，直径d为为300mm的铸铁的铸铁管向工厂输水（见图）。设安置水塔处的地面高程管向工厂输水（见图）。设安置水塔处的地面高程zb为为130.0m

24、，厂区地面高程，厂区地面高程zc为为110.0m，工厂所需水头，工厂所需水头Hc为为25m。若须保证工厂供水量。若须保证工厂供水量Q为为85L/s，求水塔安装高度，求水塔安装高度（即地面至水塔水面的垂直距离）。（即地面至水塔水面的垂直距离）。 例例8查表查表5-4，300mm管径的比阻管径的比阻A=1.025s2/m6,于是水头损于是水头损失为失为m262 AlQhf水塔安装高度为水塔安装高度为m31bfccbzhHzH解：解：设安装高度为设安装高度为Hb，在水塔水面和管路末端建立伯，在水塔水面和管路末端建立伯努利方程努利方程fccbbhHzHz按长管计算，其中沿程水头损失为按长管计算，其中沿

25、程水头损失为2AlQhf首先验算阻力区，首先验算阻力区， ，管流处于阻力平方，管流处于阻力平方区，比阻区，比阻A不需修正。不需修正。sm2 . 142dQv 远距离输水管路如图，拟采用铸铁管道，管长远距离输水管路如图，拟采用铸铁管道，管长10km，上游水库水位标高，上游水库水位标高H1为为171m，下游水库水位，下游水库水位标高标高H2为为139m，要求输水流量约为，要求输水流量约为0.7m3/s，自由水，自由水头头H0为为12m，试设计管径。，试设计管径。例例9解：解：先计算作用水头先计算作用水头H，H=H1-(H2+H0)=20m，由，由H=AlQ2，得，得622ms004082. 0lQ

26、HA查表查表5-4，得，得d=800mm, A=0.005665s2/m6;d=900mm, A=0.003034s2/m6;两种管两种管串联！串联！ 由直径不同的几段管道依次连接而成的管道，称由直径不同的几段管道依次连接而成的管道，称为为串联管道串联管道。各管段流量可能相同，也可能不同。总。各管段流量可能相同，也可能不同。总水头损失应为各段水头损失之和，按长管计算，则为水头损失应为各段水头损失之和，按长管计算，则为43 niiiinifiQlAhH121iiiqQQ1二二 串联管路串联管路若流出节点若流出节点的流量为的流量为qi，则流向节点则流向节点的流量的流量Qi为为 串联管路一般按长管计

27、算，但在局部水头损失串联管路一般按长管计算，但在局部水头损失占很大比重时仍应按短管计算。占很大比重时仍应按短管计算。 如图供水管路。管路总长如图供水管路。管路总长3000m，作用水头为，作用水头为28m，要求输水流量为，要求输水流量为160L/s，试求管路设计成串联，试求管路设计成串联的两根铸铁管管段，以便充分利用水头和保证流量。的两根铸铁管管段，以便充分利用水头和保证流量。例例10解：解：由由H=AlQ2 ，得比，得比阻为：阻为：6222ms3646. 016. 0300028lQHA 查表查表5-4，知该值正好在内径，知该值正好在内径350mm和和400mm铸铁管的比阻值之间。为此可用铸铁

28、管的比阻值之间。为此可用d1=350mm和和d2=400mm的两根铸铁管组成串联管路。的两根铸铁管组成串联管路。 设两根管长分别为设两根管长分别为l1和和l2。由表。由表5-4得得A1=0.4529, A2=0.2232, 则则3000)(2122211222211llQlAlAQlAQlAH代入数据，代入数据，解方程得：解方程得：l1=1848.28m; l2=1151.72m46 凡是两条或两条以上的管道从同一点分叉而又凡是两条或两条以上的管道从同一点分叉而又在另一点汇合组成的管道称为在另一点汇合组成的管道称为并联管道并联管道。并联管道。并联管道一般按长管计算。一般按长管计算。 三三 并联

29、管路并联管路47 ffffhhhh321323332222212111,lQAhlQAhlQAhfff 并联管路的水力特征是所有相互并联管段的水并联管路的水力特征是所有相互并联管段的水头损失相等。即：头损失相等。即：其中其中各支管流量与总流量间应满足连续性方程各支管流量与总流量间应满足连续性方程 Q=Q1Q2Q3要点：要点：各并联支管的水头损失相等，只表明通过每各并联支管的水头损失相等，只表明通过每一并联支管的单位重量液体的机械能损失相等，但一并联支管的单位重量液体的机械能损失相等，但各支管的长度、直径、粗糙都不同，因此流量不同，各支管的长度、直径、粗糙都不同，因此流量不同，故通过各并联支管水

30、流的总机械能损失不相等，流故通过各并联支管水流的总机械能损失不相等，流量大的，总机械能损失大。量大的，总机械能损失大。例例11 三根并联铸铁管路，由节点分出，总流量三根并联铸铁管路，由节点分出，总流量Q=0.28m3/s，已知，已知d1=300mm，d2=250mm，d3=200mm，l1=500m，l2=800m，l3=1000m,试求三根试求三根管段的流量及水头损失。管段的流量及水头损失。解：解：各并联管段的比阻可由表各并联管段的比阻可由表5-4查得，查得，d1=300mm, A1=1.025s2/m6d2=250mm, A2=2.752s2/m6d3=200mm, A3=9.092s2/

31、m6再由能量方程再由能量方程233322222111QlAQlAQlAAB将各将各A，l值代入，运算后，得值代入，运算后，得23222129.9002.22125. 5QQQsm2 . 14; sm6 . 14; sm3 . 24233322222111dQvdQvdQv再由连续性方程再由连续性方程 Q=Q1Q2Q3解得：解得： Q1=0.1627m3/s, Q2=0.0785m3/s, Q3=0.0388m3/s各段流速分别为：各段流速分别为： 各支管流动皆为阻力平方区，不需修正，各支管流动皆为阻力平方区，不需修正，AB间间水头损失为水头损失为m57.132111QlAhfAB50 水电站引

32、水系统中，经常碰到由一根总管从压力水电站引水系统中，经常碰到由一根总管从压力前池引水，然后按水轮机台数分成数根支管，每根支前池引水，然后按水轮机台数分成数根支管，每根支管供水给一台水轮机，这种分叉后不再汇合的管道称管供水给一台水轮机，这种分叉后不再汇合的管道称为为枝状管网。枝状管网。 1211211lQAlAQhhHff2222222lQAlAQhhHff对管道对管道ABD对管道对管道ABC四四 枝状管网枝状管网四四-1 管径及经济流速管径及经济流速 综合考虑各方面的经济因素，结合设计经验及综合考虑各方面的经济因素，结合设计经验及资料，对中小管径的给水管路，一般为资料，对中小管径的给水管路，一

33、般为 d=100400mm，采用，采用v=0.61.0m/s d400mm，采用，采用v=1.01.4m/s四四-2 水塔高度水塔高度 应满足管网内各用水点对水量和水压的要求，因应满足管网内各用水点对水量和水压的要求，因此，需选择此，需选择控制点控制点进行计算。控制点亦称水头最不利进行计算。控制点亦称水头最不利点。水塔高度应为：点。水塔高度应为：tGGftzzHhH例例12 枝状管网从水塔沿枝状管网从水塔沿0-1干线输水，各节点要求干线输水，各节点要求供水量如图所示。每段管路长度见表。此外水塔供水量如图所示。每段管路长度见表。此外水塔0处处的地形标高与点的地形标高与点4、点、点7一样，点一样，

34、点4和点和点7要求的自由水要求的自由水头同为头同为12mH2O。求各管段的直径、水头损失及水塔。求各管段的直径、水头损失及水塔高度。高度。解：解：根据经济流速选择各管段的直径：根据经济流速选择各管段的直径：对于对于3-4段，采用经济流速段，采用经济流速v=1.0m/s，则此段管径为，则此段管径为m178. 04vQd选择选择200mm的管径，管的管径，管中实际流速为：中实际流速为：sm8 . 042dQvm09. 2243kAlQhfm94. 7m7 . 710516576701021324340ffffffffffhhhhhhhhhh 若选用铸铁管，可查表若选用铸铁管，可查表5-4，得，得2

35、00mm管径的比管径的比阻阻A为为9.029s2/m6，又因平均流速，又因平均流速v=0.8m/s1.2m/s，需对比阻需对比阻A加以修正，查表加以修正，查表5-2得修正系数得修正系数k=1.06，于，于是管段是管段3-4的水头损失为：的水头损失为：对各管段依此步骤计算，将结果列表。对各管段依此步骤计算，将结果列表。水塔到最远的点水塔到最远的点4和点和点7的水头损失分别为：的水头损失分别为：水塔水面高度为：水塔水面高度为：m2094.1970GftHhH管段管段长度长度l(m)流量流量Q(m3/s)管径管径d(mm)流速流速v(m/s)比阻比阻A(s2/m6)修正修正系数系数k水头损水头损失失

36、hf(m)左左支支线线3-4350252000.89.0291.062.092-3350452500.922.7521.042.031-2200803001.131.0151.011.31右右支支线线6-7500131500.7441.851.073.785-620022.52000.729.0291.080.991-530031.52500.642.7521.100.9总总线线0-1400111.53501.160.45291.012.27第六节第六节 有压管路中的水击现象有压管路中的水击现象 主要讨论有压管中一种重要的非恒定流主要讨论有压管中一种重要的非恒定流水击（或称水锤）。当有压管中的

37、流速因某种水击（或称水锤）。当有压管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，这种压强产生迅速交替升降的现象，这种交替升降交替升降的压强作用在管壁、阀门或其它管路元件上好的压强作用在管壁、阀门或其它管路元件上好像锤击一样，故称为水击。像锤击一样，故称为水击。 在水击计算中，必须考虑液体的压缩性。在水击计算中，必须考虑液体的压缩性。 为了更清晰地说明水击波传播、反射、叠加的发展过程，为了更清晰地说明水击波传播、反射、叠加的发展过程，考察上游水库与阀门间的长度为考察上游水库与阀门间的长度为L的直圆管（的直圆管（MN）中因阀门）中因阀门N突然完全关