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1、第六章孔口等有压管流第一页，本课件共有35页第第6 6章章孔口、管嘴和有压管道流动孔口、管嘴和有压管道流动一、本章学习要点一、本章学习要点 1.1.孔口、管嘴出流的特点。孔口、管嘴出流的特点。本章为连续性方程、伯努利方程和水头损失规律的具体本章为连续性方程、伯努利方程和水头损失规律的具体应用。应用。2.2.孔口、管嘴出流的水力计算。孔口、管嘴出流的水力计算。3.3.有压管路的连接特点和计算特点。有压管路的连接特点和计算特点。4.4.有压管路的水力计算。有压管路的水力计算。第二页，本课件共有35页6.1 6.1 概述概述w 孔口孔口小孔口小孔口大孔口大孔口w 管嘴管嘴第三页，本课件共有35页w
2、管路管路短管短管长管长管简单管路简单管路复杂管路复杂管路复杂管路复杂管路串联管路串联管路并联管路并联管路管网管网枝状管网枝状管网环状管网环状管网第四页，本课件共有35页第五页，本课件共有35页工程实例第六页，本课件共有35页真空输水：世界上世界上最大直径的虹吸管最大直径的虹吸管(右侧直径右侧直径15201520毫毫米、左侧米、左侧600600毫米毫米),),虹吸高度均为八米，虹吸高度均为八米，犹如一条巨龙伴游一犹如一条巨龙伴游一条小龙匐卧在浙江杭条小龙匐卧在浙江杭州萧山区黄石垅水库州萧山区黄石垅水库大坝上，尤为壮观，大坝上，尤为壮观，已获吉尼斯世界纪录已获吉尼斯世界纪录 。第七页，本课件共有3
3、5页我国最大的倒虹吸管第八页，本课件共有35页6.2 6.2 孔口及管咀恒定出流孔口及管咀恒定出流一一.孔口出流的计算孔口出流的计算w 计算特点计算特点计算特点计算特点:w 出流特点出流特点出流特点出流特点:收缩断面收缩断面1.1.1.1.自由式出流自由式出流自由式出流自由式出流从从 1c 1c 建立伯努利方程，有建立伯努利方程，有第九页，本课件共有35页式中：式中：式中：式中：为孔口流速系数，对于小孔口，为孔口流速系数，对于小孔口，第十页，本课件共有35页式中：式中：式中：式中：、分别为孔口收缩系数和流量系数，对于小孔口：分别为孔口收缩系数和流量系数，对于小孔口：2.2.淹没式出流淹没式出流
4、从从 12 12 建立建立伯努利方程，伯努利方程，有有第十一页，本课件共有35页（与自由式出流完全相同）（与自由式出流完全相同）第十二页，本课件共有35页3.3.影响收缩的因素影响收缩的因素w 形状形状w 位置位置二二.管嘴出流的计算管嘴出流的计算w 计算特点计算特点计算特点计算特点:w 出流特点出流特点出流特点出流特点:在在c-cc-c断面形成收缩，然后再扩大，断面形成收缩，然后再扩大，逐步充满整个断面。逐步充满整个断面。第十三页，本课件共有35页从从 12 12 建立伯努利方程，有建立伯努利方程，有式中：式中：式中：式中：为管嘴流速系数，为管嘴流速系数，第十四页，本课件共有35页式中：式中
5、：式中：式中：为管嘴流量系数，为管嘴流量系数，w 在在H、d 分别相同情况下，与孔口出流比较：分别相同情况下，与孔口出流比较：，但，但w 管嘴正常工作条件管嘴正常工作条件 第十五页，本课件共有35页一一一一.计算特点计算特点计算特点计算特点1.1.1.1.已知已知已知已知H、d d，求，求Q（校核）（校核）（校核）（校核）6.3 6.3 短管的水力计算短管的水力计算二二.计算类型计算类型2.2.2.2.已知已知已知已知Q、d d，求，求HH（设计）（设计）（设计）（设计）3.3.3.3.已知已知已知已知Q Q、HH，求，求，求，求d d（设计）（设计）第十六页，本课件共有35页w 水泵吸水管的
6、水力计算水泵吸水管的水力计算三三三三.实例分析实例分析实例分析实例分析计算内容：计算内容：计算内容：计算内容：水泵的安装高度水泵的安装高度从从 12 12 建立伯努利方程，有建立伯努利方程，有第十七页，本课件共有35页式中：式中：式中：式中：为允许真空度，一般为允许真空度，一般 实际的安装高度实际的安装高度 只要小于或等于只要小于或等于 ，即可。，即可。第十八页，本课件共有35页w虹吸管的水力计算虹吸管的水力计算 计算内容计算内容:流量流量Q的确定及顶部断面真空度的校核。的确定及顶部断面真空度的校核。从从 13 13 建立伯努利方程，有建立伯努利方程，有第十九页，本课件共有35页Q=Av 从从
7、 12 12 建立伯努利方程，有建立伯努利方程，有工程上规定：工程上规定：虹吸管中最大真空度不能超过虹吸管中最大真空度不能超过78m水柱。水柱。第二十页，本课件共有35页一一一一.计算特点计算特点计算特点计算特点6.4 6.4 长管的水力计算长管的水力计算二二.计算类型（与短管相同）计算类型（与短管相同）1.1.2.2.可略去不计可略去不计三三.简单管路简单管路第二十一页，本课件共有35页1.1.定义：定义：d、Q沿程不变的管路，称为简单管路。沿程不变的管路，称为简单管路。2.2.2.2.水力关系水力关系水力关系水力关系w 伯努利方程伯努利方程上式说明：上式说明：上式说明：上式说明：全部作用水
8、头均消耗在沿程水头损失上。全部作用水头均消耗在沿程水头损失上。第二十二页，本课件共有35页w 连续性方程连续性方程3.3.关于关于 的计算的计算式中式中式中式中 称为比阻。称为比阻。第二十三页，本课件共有35页四四.串联管路串联管路1.1.定义：定义：由由由由d不同的若干段管顺次联接的管路，不同的若干段管顺次联接的管路，称为串联管路。称为串联管路。称为串联管路。称为串联管路。2.2.水力关系水力关系w （能量关系）（能量关系）w （流量关系）（流量关系）第二十四页，本课件共有35页第二十五页，本课件共有35页五五五五.并联管路并联管路并联管路并联管路1.1.1.1.定义：定义：在两节点间并设两
9、条以上的管路，称为并在两节点间并设两条以上的管路，称为并在两节点间并设两条以上的管路，称为并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行性联管路，其目的是提高供水的可行性联管路，其目的是提高供水的可行性联管路，其目的是提高供水的可行性.2.2.2.2.水力关系水力关系水力关系水力关系w （流量关系）（流量关系）w （能量关系）（能量关系）第二十六页，本课件共有35页第二十七页，本课件共有35页例例 求通过图示管道求通过图示管道A、B、C中的流量和中的流量和D点的压强。其中点的压强。其中 dA=dB=150mm，lA=680m，lB=550m，dC=200mm，lC=130
10、0m，=0.028，Z1=60m，Z2=40m，Z3=17m。第二十八页，本课件共有35页例例 如图所示长管串联管路如图所示长管串联管路ac、cb与串联管路与串联管路ad、db并联，已并联，已知流入此管路系统的流量知流入此管路系统的流量Q=15cm3/s，液体的运动黏度液体的运动黏度=0.0131cm2/s，内径内径Dac=Dad=5mm，Dcb=Ddb=10mm，长度Lac=Lad=1000cm，Lcb=Ldb=500cm。试求试求ab段的沿程水头损段的沿程水头损失失hf。第二十九页，本课件共有35页 6-6 6-6 离心式水泵及其水力计算离心式水泵及其水力计算1 1离心式水泵的工作原理离心
11、式水泵的工作原理2 2离心泵性能参数离心泵性能参数 流量流量Q；扬程扬程H；功率功率N，水泵的功率又分为轴功率水泵的功率又分为轴功率Nx和有效功率和有效功率Ne；效率效率；转速转速n；允许吸水真空度允许吸水真空度 hv。第三十页，本课件共有35页3 3水力计算水力计算 工程中有关水泵的水力计算问题包括：水泵安装高度计算（见工程中有关水泵的水力计算问题包括：水泵安装高度计算（见6-36-3节）；水泵扬程计算及水泵轴功率的确定；水泵工况分析。节）；水泵扬程计算及水泵轴功率的确定；水泵工况分析。（1 1）水泵扬程的确定）水泵扬程的确定由伯努利方程可得水泵扬程计算式由伯努利方程可得水泵扬程计算式上式表
12、明，在管路系统中，水上式表明，在管路系统中，水泵的扬程泵的扬程H用于使水提升几何给用于使水提升几何给水高度和克服管路中的水头损失水高度和克服管路中的水头损失。第三十一页，本课件共有35页 计算出水泵扬程后，可根据水泵特性曲线求得水泵实际抽水计算出水泵扬程后，可根据水泵特性曲线求得水泵实际抽水量量Q，则水泵的有效功率可由式，则水泵的有效功率可由式（6-50）求得，轴功率为求得，轴功率为 （2 2）水泵工况分析）水泵工况分析 水泵的工况分析即是确定水泵的工作点。水泵工作点是水水泵的工况分析即是确定水泵的工作点。水泵工作点是水泵特性曲线与管路特性曲线的交点。泵特性曲线与管路特性曲线的交点。水泵性能曲
13、线：在转速水泵性能曲线：在转速n一定的情况下，水泵的扬程一定的情况下，水泵的扬程H、轴功率轴功率Nx、效率、效率与流量与流量Q的关系曲线。的关系曲线。管路特性曲线：管路特性曲线：第三十二页，本课件共有35页令令则上式可表示为则上式可表示为以以Q为自变量，绘出为自变量，绘出HQ关系曲线，即为管路特性曲线。关系曲线，即为管路特性曲线。工作点的确定：工作点的确定：将水泵性能曲线和管路特性曲线按同一比例将水泵性能曲线和管路特性曲线按同一比例绘在同一张图上，两条曲线的交点即为水泵的工作点。绘在同一张图上，两条曲线的交点即为水泵的工作点。第三十三页，本课件共有35页 本章重点掌握本章重点掌握 1.1.孔口
14、、管咀恒定出流的水力计算。孔口、管咀恒定出流的水力计算。2.2.有压管路恒定流动的水力计算。有压管路恒定流动的水力计算。3.3.离心式水泵的水力计算离心式水泵的水力计算复习题：复习题：若有压并联长管1、2的管径、沿程阻力系数相同，管长l2=3l1，则通过的流量()。A.12；B.11.5Q2；C.11.732；D.1=32图示抽水机吸水管断面AA动水压强随抽水机安装高度 h 的增大而()。A.增大 B.减小 C.不变 D.不定第三十四页，本课件共有35页下列关于长管水力计算的说法中，正确的有（）。A、并联管路的总水头损失等于各支路的水头损失 B、并联管路各支路的水头损失相等 C、并联管路的总流量等于各支路的流量之和D、串联管路的总水头损失等于各支路的水头损失之和 E、串联管路的总流量等于各支路的流量之和在孔口外接一管嘴，管嘴的出流量比同样断面积的孔口出流量大，其主要原因是（）。A、管嘴阻力增加 B、管嘴收缩系数增大C、管嘴收缩断面处产生了真空 D、孔口收缩断面处产生了真空圆柱形外管嘴的正常工作的条件是（）A、B、C、D、第三十五页，本课件共有35页