工程流体力学-第5章-管路管嘴

第5章有压管流和孔口、管嘴出流有压管流和孔口、管嘴出流5.2管网的水力计算基础管网的水力计算基础5.1简单管路的水力计算简单管路的水力计算5.3孔口出流孔口出流5.4管嘴出流管嘴出流第5章有压管流和孔口、管嘴出流有压管流和孔口、管嘴出流前几章叙述了流体运动的基本规律，本章将利用这些规律解决工程上工程上常见的水力计算问题。有压管流有压管流是管道被液体充满，无自由表面的流动。在管路的计算中，按管路的结构管路的结构常分为简单管简单管和复杂管复杂管。简单管又可分为长管和短管，复杂管包括串联管、并联管、连续出流管等。由多个复杂管可构成管网管网。孔口及管嘴出流孔口及管嘴出流是一个有广泛应用的实际问题，例如水处理工程中的供水、水利工程中的泄水闸泄水、水力采矿用的水枪、通航船闸闸室的充水和泄水等。5.1简单管路的水力计算简单管路的水力计算简单管路简单管路：直径不变，无支管分出，即流量沿程不变。简单管路是管路中最简单的一种情况，是计算各种管路的基础。管路中的能量损失：管路中的能量损失：沿程损失；局部损失。管路分类管路分类依据：依据：沿程损失和局部损失所占比例。类型：类型：短管、长管。短管：短管：管路中局部损失与速度水头之和超过沿程损失或与沿程损失相差不大，在计算时不能忽略局部损失与速度损失。长管：长管：管路中局部损失与速度水头之和与沿程损失相比很小，以至于可以忽略不计。5.1.1短管的水力计算短管的水力计算水泵的吸水管水泵的吸水管、虹吸管虹吸管、液压传动系统的输油管液压传动系统的输油管等，都属于短管都属于短管，它们的局部阻力在水力计算时它们的局部阻力在水力计算时不能忽略不能忽略。短管的水力计算没有什么特殊的原则短管的水力计算没有什么特殊的原则，主要是如何运用前一章的公式和图表主要是如何运用前一章的公式和图表。[例题例题5.1]水泵管路如图水泵管路如图5.1所示所示，铸铁管直径铸铁管直径d=150mm，管长管长l=180m，管路上装有吸水网管路上装有吸水网（无底阀底阀）一个一个，全开截止阀一个全开截止阀一个，管半径与曲率半径之比为半径与曲率半径之比为r/R=0.5的弯头三个弯头三个，高程高程h=100m，流量流量Q=225m3/h，水温为水温为20℃。试求水试求水泵的输出功率泵的输出功率。图5.1水泵管路水泵管路5.1.1短管的水力计算短管的水力计算[解]当t=20℃时，查表得水的运动粘度/sm10007.126561025.510007.115.0360022544RedQvd,002.0d500dRe269705002.22)(2.227878dRe1049.6500597)(59758989d铸铁管△=0.30mm，故管中流体的流动状态为过渡区。先用阿里特苏里公式求λ的近似值5.1.1短管的水力计算短管的水力计算再将此值代入柯列布茹克公式的右端，从其左端求λ的第二次近似值，于是0236.0)Re68(11.025.0d486.6)Re51.27.3lg(21d,0238.0解得与第一次近似值相差不多，即以此值为准。由已知条件可知，局部阻力系数为：吸水网ξ1=6，进口ξ2=0.5，弯头ξ3=0.294×3，截止阀ξ4=3.9，出口ξ5=1。因此局部阻力的当量管长为5.1.1短管的水力计算短管的水力计算水泵的扬程m06.12606.26100lhhHm39.7715.00238.028.12dle代入公式将24dQv中可得gvdllhel22m06.26360015.08.9225)39.77180(0238.08)(8252252dgQllhel最后得水泵的输出功率为kW2.77W7721106.12636002259800QHP