水头损失及管路水力计算

关于水头损失及管路水力计算第1页，课件共42页，创作于2023年2月第4章水头损失与管道水力计算★本章学习目标掌握黏性流体的流动型态（层流、紊流）及其判别掌握沿程水头损失计算和局部水头损失计算掌握简单管路、串联管路和并联管路的水力计算第2页，课件共42页，创作于2023年2月一、章目解析从力学观点看，本章研究的是流动阻力。产生流动阻力的原因：内因——粘性+惯性外因——外界干扰从能量观看，本章研究的是能量损失（水头损失）。第3页，课件共42页，创作于2023年2月二、研究内容内流（如管流、明渠流等）：研究的计算（本章重点）；外流（如绕流等）：研究CD的计算。（本章不讨论）三、水头损失的两种形式hf

：沿程水头损失(由摩擦引起)；hm

：局部水头损失（由局部干扰引起）。总水头损失：第4页，课件共42页，创作于2023年2月第一节

黏性流体的流动型态一、雷诺实验简介

1883年英国物理学家雷诺按图示试验装置对粘性流体进行实验，提出了流体运动存在两种型态：层流和紊流。OsborneReynolds(1842-1916)第5页，课件共42页，创作于2023年2月§5.2黏性流体的流动型态第6页，课件共42页，创作于2023年2月下临界流速v下——临界流速上临界流速v上（a）层流（b）临界状态（c）紊流<v上v下第7页，课件共42页，创作于2023年2月

二、判别标准1.试验发现结论：用雷诺数判断流态第8页，课件共42页，创作于2023年2月2.判别标准圆管：取非圆管：定义水力半径为特征长度.相对于圆管有层流紊流第9页，课件共42页，创作于2023年2月故取例题1例题2第10页，课件共42页，创作于2023年2月第二节流体在管路中的水头损失水头损失的两种形式hf

：沿程水头损失(由摩擦引起)；hj

：局部水头损失（由局部干扰引起）。hw

：总水头损失第11页，课件共42页，创作于2023年2月一、沿程水头损失的计算圆管的计算公式：式中：λ——沿程阻力系数非圆管的计算公式：式中：D——当量直径D=4R第12页，课件共42页，创作于2023年2月沿程阻力系数的确定方法：1、层流对水对油第13页，课件共42页，创作于2023年2月2、紊流

对新钢管对新铸铁管对旧钢管和旧铸铁管式中：K1——实验室和实际工作条件的差异系数

K2——管道接头系数例题4-3第14页，课件共42页，创作于2023年2月二、局部水头损失的计算公计算式式中：ε——局部阻力系数，查表4-1v——流体通过局部管件后的平均流速例题4-4第15页，课件共42页，创作于2023年2月例题1[例1]水流经变截面管道，已知d2/d1=2，则相应的Re2/Re1=?[解]因故第16页，课件共42页，创作于2023年2月例题2[例2]如图所示管流，已知：d、l、H、λ、ξ进、ξ阀门。

求：管道通过能力Q。[解]从1→2建立伯努利方程第17页，课件共42页，创作于2023年2月例题2得流速据连续性方程得流量第18页，课件共42页，创作于2023年2月

[例3]

：应用细管式粘度计测油的粘度，细管d=6mm，l=2m，Q=77cm3/s，水银压差计读值h=30cm，水银密度ρm=13600kg/m3，油的密度ρ=900kg/m3，求油的运动粘度υ.例题3解：设为层流第19页，课件共42页，创作于2023年2月校核流态计算成立解得运动粘度第20页，课件共42页，创作于2023年2月[例4]：给水管长30m，直径d=75mm，材料为新铸铁管，流量Q=7.25L/s，水温t=10℃，求该管段的沿程水头损失。解：水温t=10℃时，水的运动粘度υ=1.31×10-6m2/s例题4——紊流第21页，课件共42页，创作于2023年2月新铸铁管，无接头，取K1=1.15，K2=1例题4第22页，课件共42页，创作于2023年2月第三节管路水力计算在管路的水力计算中将管路分为：长管、短管长管：局部水头损失和速度水头的总和小于沿程水头损失的5%，管路计算时可直接取他们为沿程水头损失的某一百分数或忽略不计的管路。短管：局部水头损失和速度水头的总和大于沿程水头损失的5%，管路计算时不可忽略的管路。第23页，课件共42页，创作于2023年2月

长管简单管路短管管路串联管路复杂管路并联管路管网第24页，课件共42页，创作于2023年2月一、简单管路水力计算★短管水力计算

短管的定义：1、计算特点1.已知H、d，求Q（校核）2、计算类型2.已知Q、d，求H（设计）3.已知Q、H，求d（设计）第25页，课件共42页，创作于2023年2月3、实例分析

1）水泵吸水管的水力计算计算内容：已知，求水泵安装高度。第26页，课件共42页，创作于2023年2月★长管的水力计算

长管的定义：1、计算特点

1.

2.2、计算类型（与短管相同）第27页，课件共42页，创作于2023年2月

简单管路1.定义：d、Q沿程不变的管路，称为简单管路。2.水力关系

伯努利方程上式说明：全部水头消耗在沿程水头损失上和产生出口速度水头。第28页，课件共42页，创作于2023年2月

连续性方程3.关于的计算式中：

称为管路特性阻力系数。第29页，课件共42页，创作于2023年2月对于短管第30页，课件共42页，创作于2023年2月对于长管式中：

管路特性流量

第31页，课件共42页，创作于2023年2月二、串联管路水力计算第32页，课件共42页，创作于2023年2月1.定义：由d不同的若干段管顺次联接的管路，称为串联管路。2.水力关系类比电路第33页，课件共42页，创作于2023年2月例：铸铁管长L=2500m，流量Q=0.25m3/s，作用水头H=25m，为充分利用水头，设计串联管道解：（1）如按简单长管计算水力计算表aH1=0.105→d1=450mm浪费水头，投资加大aH2=0.196→d2=400mm水头不够第34页，课件共42页，创作于2023年2月（2）设计串联管路d1=450mm→L1d2=400mm→L2解得第35页，课件共42页，创作于2023年2月三、并联管路1.定义：在两节点间并设两条以上的管路，称为并联管路，其目的是提高供水的可靠性.第36页，课件共42页，创作于2023年2月2.水力关系类比电路流体的自调性，阻力平衡第37页，课件共42页，创作于2023年2月例1：某两层楼的供暖立管，管段1的d=20mm，总长20m，Σζ1=15，管段2的d=20mm，总长10m，Σζ2=15，管路λ=0.025，干管总流量Q=1L/s，求Q1和Q2解：并联第38页，课件共42页，创作于2023年2月解得阻力平衡水平失调异程→同程第39页，课件共42页，创作于2023年2月例2：流量Q=4L/s的泵从两个有初始液位差h=0.5m的油箱中吸油，在节点A以前