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第五章有压管道中的恒定流第五章有压管道中的恒定流有压管道：管道周界上的各点均受到液体压强的作用。1水电站的压力引水隧洞和压力钢管2水库的有压泄洪洞或泄水管3供给工农业和生活用水水泵装置系统及给水管网4虹吸管以及输送石油的管道特点：有压管道各点的压强一般不等于大气压强。有压管中的恒定流：有压管中液体的运动要素不随时间而变。有压管中的非恒定流：运动要素随时间而变。简单管道：管道直径不变且无分支的管道。其水力计算分为自由出流和淹没出流。自由出流淹没出流简单管道：管道直径不变且无分支的管道。实际工程中常见的有虹吸管和水泵。虹吸管水泵1、串联管道：有直径不同的几段管道依次连接而成的管道。2、并联管道：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而成的管道．串联管道并联管道3、分叉管道：分叉后不再汇合的管道。4、沿程均匀泄流管道：沿程有流量泄出的管道．分叉管道沿程均匀泄流管道5-1简单管道水力计算的基本公式故取二、简单管道淹没出流因为注：以上是按短管计算的情况。如按长管的情况，忽略局部水头损失及流速水头损失。有给水管道中的水流，一般流速不太大，可能属于紊流的粗糙区或过渡粗糙区。例5-1一简单管道，如图4-3所示。长为800m，管径为0.1m，水头为20m，管道中间有二个弯头，每个弯头的局部水头损失系数为0.3，已知沿程阻力系数＝0.025，试求通过管道的流量。局部损失共包括进口损失和弯头损失。(二)计算沿程损失及局部损失（三）按长管计算管道所通过的流量5-2简单管道、短管水力计算的类型及实例例5-2由水塔沿长度L为3500m，直径d为300mm的新铸铁管向工厂输水（见图）。设安置水塔处的地面高程为130.0m，厂区地面高程为110.0m，工厂所需水头为25m。若须保证工厂供水量Q为85lm/s，求水塔高度（即地面至水塔水面的垂直距离）。解：给水管道常按长管计算。由表4-1查得d＝300m的新铸铁管K＝1.144m3/s。流量系数与管径有关，需用试算法确定。2．管道的输水量Q，管长l已知，要求选定所需的管径及相应的水头。例5-3一横穿河道的钢筋混凝土倒虹吸管，如图所示。已知通过流量Q为3m3/s，倒虹吸管上下游渠中水位差z为3m，倒虹吸管长l为50m，其中经过两个300的折角转弯，其局部水头损失系数ξb为0.20；进口局部水头损失系数ξe为0.5，出口局部水头损失系数ξ0为1.0，上下游渠中流速v1及v2为1.5m/s，管壁粗糙系数n＝0.014。试确定倒虹吸管直径d。因为沿程阻力系数λ或谢才系数C都是d的复杂函数，因此需用试算法。先假设d＝0.8m，计算沿程阻力系数：故再假设d=0.95m，重新计算：4.对一个已知管道尺寸、水头和流量的管道，要求确定管道各断面压强的大小二、简单管道水力计算实例例5-4有一渠道用两根直径d为1.0m的混凝土虹吸管来跨过山丘（见图），渠道上游水面高程▽1为100.0m，下游水面高程▽2为99.0m，虹吸管长度l1为8m，l2为12m，l3为15m，中间有600的折角弯头两个，每个弯头的局部水头损失系数ξb为0.365，若已知进口水头损失系数ξc为0.5；出口水头损失系数ξ0为1.0。解：管道系统的流量系数：虹吸管中最大真空一般发生在管子最高位置。本题中最大真空发生在第二个弯头前，即B-B断面。式中为允许真空值，＝7m。则二、水泵装置的水力计算吸水管管径一般是根据允许流速计算。通常吸水管的允许流速为为0.8～1.25m/s。流速确定后管径为。上式表明水泵向单位重量液体所提供的机械能一方面是用来将水流提高一个几何高度，另一方面是用来克服水头损失例5-5用离心泵将湖水抽到水池，流量Q为0.2m3/s，湖面高程▽1为85.0m，水池水面高程▽3为105.0m，吸水管长l1为10m，水泵的允许真空值hv4.5m，吸水管底阀局部水头损失系数ξe＝2.5，900弯头局部水头损失系数ξb＝0.3，水泵入口前的渐变收缩段局部水头损失系数ξg=0.1，吸水管沿程阻力系数λ＝0.022，压力管道采用铸铁管，其直径d2为500mm,长度l2为1000m，n＝0.013（见图）。解：安装高程是以水泵的允许真空值来控制的。（三）带动水泵的动力机械功率设动力机械的效率为0.7，水的重率为9800N/m3；5-3长管水力计算11工程中有压管道一般属紊流粗糙区，水头损失可按谢才公式计算，则0不同管径及粗糙系数的圆管，当谢才系数用曼宁公式计算时，其流量模数K详见管道的流量模数，也可直接计算。给水管道中流速，一般不太大，可能属于紊流粗糙区或过渡粗糙区。可近似认为：当管道中流速<1.2m/s时，管道中的液流属过渡粗糙区，水头损失约与流速的1.8次方成正比。故当按照经验公式计算谢才系数，按上式直接求水头损失hf时，应进行修正，修正公式为：钢管