压力管路孔口和管嘴出流分解

1、压力管路孔口和管嘴出流分解主要内容主要内容长管水力计算长管水力计算短管水力计算短管水力计算串并联管路和分支管路串并联管路和分支管路孔口和管嘴出流孔口和管嘴出流6-1简单长管的水力计算1、压力管路：压力管路：液体充满整个过流断面，在一定压差作用下流动的管路。（管路中的压强可以大于大气压，也可以小于大气压） 压力管路无压管路气体 注：输送气体的管路都是压力管路。2、分类：、分类： 复杂管路复杂管路：串联、并联、分支按管路的结构特点简单管路简单管路：等径无分支按能量比例大小 长长 管：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。短短 管：管：流速水头和局部水头损失不能忽略的流动

2、管路 3、管路的特性曲线、管路的特性曲线 定义：定义：水头损失与流量的关系曲线称为管路的特性曲线。 llLgVdLgVdllgVdldlgVdlgVhhhfjw当当当其中，2222222222特性曲线方程特性曲线方程 把 24dQAQV 代入上式得：225222284212QQdgLdQgdLgVdLhw把上式绘成曲线得图 hwQ简单长管简单长管 2、计算公式：简单长管一般计算涉及公式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。2211AVAV1212fppzzhgggVDLhf22说明： 有时为了计算方便，hf 的计算采用如下

3、形式：mmmfdLQh52流态m 层 流4.151（a）水力光滑0.02460.25（b）紊流混合摩擦区、完全粗糙0.08260（c）简单长管的三类计算问题简单长管的三类计算问题（1）第一类：已知：输送流体的性质 ，管道尺寸 d，L，地形 z 流量 Q 求：hf ，p，i解：QVVdRe 确定流态 ， m ， hf 伯努利方程求p（2） 第二类：已知：，d，L，z，p 求：Q解：Q未知流态也未知 ， m ， 无法确定 试算法或绘图法 A. 试算法试算法a、先假设一流态，取， m值，算出Qfphzg 52mfmmh dQv L AQVdV eRb b、Q ， m ，校核流态如果从 和假设一致，则

4、 就是要求的ReQQQc、如果由 定出的流态和假设不一致，重复a。QB.绘图法绘图法按第一类问题的计算方法，选取足够多 Q，算出 hf值，然后绘制图形。使用时由 hf 查找 Q 即可。hfQ（3） 第三类：已知： Q ，p ，z ，L，求： 经济管径d解：考虑两方面的问题 d，材料费，施工费、运输费 V，损失，管理费用 d，一次性费用V，损失，设备（泵）费如何解决这一矛盾，这是一个管径优选问题。费用ddmACB管路的经济流速A：管径与动力费用关系B：管径与设备折旧、维修、保养和管理费用关系C：管径与以上两种费用之和的关系1、串联管路、串联管路 定义： 水力特征：a、各联结点（节点）处流量出入平

5、衡，即进入节点的总流量等于流出节点的总流量。由不同管径的管道依次连接而成的管路。0iQ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：fnffffhhhhhi216-2复杂管路的水力计算2、并联管路、并联管路 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。 水力特征：a、进入各并联管的总流量等于流出各并联管的总流量之和，即iQQb、不同并联管段AB，单位重量液体的能量损失相同，即：Chhhhffffi213、分支管路、分支管路 定义：自一点分开不再汇合的管路 水力特征：a、节点处流出与流入的流量平衡b、沿一条干线上总水头

6、损失为各段水头损失为各段水头损失总和fnffffhhhhhi21c、节点处： cpz4、串、并联管路的水力计算、串、并联管路的水力计算 串联管路属于长管计算第一类问题已知：Q求：d解：确定合理流速 V合理？ 合理d 并联管路属于长管计算第二类问题5、串、并联管路在长输管线上的应用、串、并联管路在长输管线上的应用 增加输送流量 延伸输送距离 克服翻越点例例1：某水罐1液面高度位于地平面以上z160m，通过分支管把水引向高于地平面z230m和z315m的水罐2和水罐3，假设l1=l2=l3=2500m, d1=d2=d3=0.5m, 各管的沿程阻力系数均为。试求引入每一水罐的流量。解：取1-1、2

7、-2两液面列伯努利方程：2121ffhhzzgVdLhgVdLhff22222222211111所以，41. 42221VV （1）取1-1、3-3两液面列伯努利方程：3131ffhhzz所以， 94. 22321VV（2）又 ,321321dddQQQ321VVV（3） 解方程（1）、（2）、（3）得 smQsmQ/0765. 0/251. 03332所以， 1231.67 m/s1.28 m/s0.39 m/sVVV6-3 短管的水力计算许多室内管线，集油站及压水站内管线管件较多，属于短管。 短管计算问题，多涉及到能量方程的利用：能量方程的利用： 2211221222wpVpVzzhggg

8、ggVhhhcjfw22出口一、综合阻力系数一、综合阻力系数 则全管路总水头损失为：已知：大直径管段：直径d1，长l1小直径管段：直径d2，长l2孔板直径：d孔gVgVgVgVdlgVdlhhhjfw22222227654322112222221111孔孔为了计算方便，一般以出口速度作为标准，把其它速度化成出口速度表示的形式，由连续性方程： 22222122121,VddVVddVAAV孔孔gVgVdldddddlhcw22222276543222424121111孔孔c 综合阻力系数 二、短管实用计算通式二、短管实用计算通式由图AB，1122断面列能量方程：2221122212222cpVp

9、VVzzggggg22121212(1)22cppVVzzggg21210122ppVHzzgg令，称之为作用水头作用水头。 2222202121QgAQgVHcc则，所以，0211gHAQcc11令，为流量系数流量系数， 02gHAQ则，6-4 孔口和管嘴出流基本概念：基本概念： 自流管路：完全靠自然位差获得能量来输送或排泄液体的管路。 孔 口：储液罐壁或底部打开的小孔。 管 嘴：在孔口处接出短管。 定水头出流（稳定流）：液流流经孔口与管嘴时，液面位置保持不变的流动。 自由出流：出流于大气之中。 淹没出流：流向液体之中。 一、定水头孔口出流一、定水头孔口出流ccHe111、定水头薄壁圆形小孔

10、口自由出流定水头薄壁圆形小孔口自由出流。薄壁孔口：孔口有尖锐的边缘，液体与孔口周围只有线接触。 小孔：孔口有效断面上所有的点都可用其中线上的点来代替。110eH（1） 射流结构分析：收缩断面CC的形成：流线特性，流线不能突然转折，液流射出时，将向内部收缩形成收缩断面cc（约在距出口e/2处） 收缩断面： cAA收缩系数：（2） 定水头薄壁圆形小孔口自由出流流量计算公式取11和cc 断面列伯努利方程，压力标准为绝对压力，则有： 222110222cccpVpVVHggggg孔2211(1)22ccppVVHggg孔令，21102cppVHHgg001221cVgHgH孔：流速系数000222gH

11、AgHAgHAVAQccc则，02gHAQ即，孔口泄流流量计算公式孔口泄流流量计算公式 流量系数：（3）说明：）说明： 理想流速： 02gH理理QAVQccVV理速度系数是实际速度和理想速度之比。理QQ实际流量与理想流量之比。 实验证明： 0.0610.9710.060.620.64孔0.60.62取 对于理想流体： 1, 1, 1, 0孔 作用水头： gVpHH22000如图：H021m2、淹没出流两液面：gVgVHHcc222221扩大孔021gHVc孔扩大其中：H0 = H1H2 HgAQ2二、管嘴出流二、管嘴出流ccHd11hv22pa1、标准圆柱管嘴：自孔口接出短管直径与孔口直径相同

12、，且 l=(34)d2、管嘴与孔口区别： 流态不一样，先收缩，再扩大，然后封住出口，均匀泄出，在出口不再发生收缩，其收缩系数=1 。 孔口只有局部阻力，管嘴还要加上突然扩大的局部阻力和沿程阻力。3、流量计算公式据公式： gHAgHAQ22c1164. 0,3,02. 0dl取53. 0302. 011106. 0106. 02224dddlAAdddlccc扩孔81. 011c注：对孔口出流 相应于速度vc，但这里的局部阻力系数均相应于管嘴的出口速度，故需要转换。0.06孔对于管嘴出流来说，1, = 所以，实验证明， 故对标准外圆柱管嘴，0.820.82流量2QAgH流速2VgH另：可将管嘴出

13、流看作管子进口的局部阻力损失，因此， ，所以 0.5c10.821c和实验结果一致。三、管嘴流量系数为什么大于孔口流量系数？三、管嘴流量系数为什么大于孔口流量系数？孔口计算断面为收缩断面CC，其压强为 pa，而管嘴收缩处却不一样，管嘴出口在收缩断面之后，由于在CC处形成负压，这就相当于在 1C 之间增大了一个压头差，当然，流量系数也就增大了。 11和CC断面列伯努利方程，压力标准取绝对压力：2221222acccpVpVVHggggg孔01V2(1)2accppVHgg孔gHAgHAAQVccc22因为，所以，2220.82(1)(10.06)10.740.64acvppHHHHHg孔上式表明，在管嘴出流时收缩断面c-c处的压力小于大气压力，即产生真空。而孔口出流时c-c处