1、LIUTI LIXUE BENG YU FENGJI1第 8章 不可压缩流体的管道流动第 8节 管路计算流流 体体 力力 学学 泵泵 与与 风风 机机2 【 知识点 】 简单管路的概念，简单管路的计算，复杂管路及其计算，有压管路中的水击，均匀流管路及其计算。 【 能力目标 】 熟练识记 简单管路、串联管路、并联管路及均匀流管路的定义，水击的概念； 领会 水击的产生及传播过程； 熟练掌握及运用 简单管路、串联管路、并联管路及均匀流管路的水力计算。 8 管路计算38.1 简单管路的计算18.2 管路的计算28.3 有压管路中的水击38.4 沿途均匀流管路的计算4 8 管路计算4 简单管路是指具有相
2、同管径 d，相同流量 Q的管段，它是组成各种复杂管路的基本单元。如图 5.1所示。 以 0-0为基准线，列 1-1， 2-2两断面间的能量方程式（忽略自由液面速度，且出流流至大气）：8.1 简单管路的计算图 8.1 简单管路5 因出口局部阻力系数 0=1，若用 0代替 1计入到 中去，则上式可简化为 用 代入上式，得 令 则 （式 8.1） 8.1 简单管路的计算6 对于一定的流体（即 、 一定），在 d、 l已给定时， S只随 和 变化。从前面章节知道， 值与流动状态有关，当流动处在阻力平方区时， 仅以 K/d有关，所以在管路的管材已定的情况下， 值可视为常数。 项中只有进行调节的阀门的 可
3、以改变，而其它局部构件已确定局部阻力系数是不变的。 S对已给定的管路是一个定数，它综合反映了管路上的沿程阻力和局部阻力情况，故称为管路阻抗。 从式（ 8.1）可以看出，用阻抗表示简单管路的流动规律非常简练，它表示的规律为：简单管路中，总阻力损失与体积流量平方成正比。这一规律在管路计算中广为应用。 式（ 8.1）是在图 8.1具体条件下（出流至大气， 1-1断面p1=pa，无高差）导出，得到水池水位 H全部用来克服流动阻力。但对其它类型管路并不如此，必须具体加以分析。8.1 简单管路的计算7（式 8.2） 图 8.2 水泵系统8.1 简单管路的计算图 8.2是水泵向水箱送水的简单管路（ d及 Q
4、不变），以 0-0为基准面，列 1-1，2-2两断面间的能量方程式，移项后得略去液面速度水头，输入水头为 式（ 8.2）说明水泵扬程不仅用来克服流动阻力，还用来提高液体的位置水头、压强水头，使之流到高位压力水箱中。8 所谓虹吸管即管道中一部分高出上游供水液面的简单管路（见图 8.3）。工作时先将虹吸管内抽成真空，在压差的作用下，高位水流通过虹吸管引向低位水流。只要管内真空不被破坏，并使高低位保持一定的水位差，虹吸作用就将保持下去，水流会不断地流向低位。由于利用虹吸管输水具有节能、跨越高地、便于操作等优点，因此在工程中广泛应用。但当真空达到某一限值时，会将使溶解在水中的空气分离出来，随真空度的加大，空气量增加。大量气体集结在虹吸管顶部，缩小有效过流断面阻碍流动，严重时造成气塞，破坏液体连续输送。为了保证虹吸管正常流动，必须限定管中最大真空高度不得超过允许值 hv=78.5mH2O。 8.1 简单管路的计算9 虹吸管中存在真空区段是它的流动特点，控制真空高度则是虹吸管的正常工作条件。 现以水平线 0-0为基准面，列出图 8.3中 1-1、 2-2能量方程。 令 于是 （式 8.3） 图 8.3 虹吸管8.1 简单管路的计算10 这就是虹吸管流量计算公式。 式中 在图 8.3条件下： 式中 进口阻力系数； 转弯阻力系数； 出口阻力系数。8.1 简单管路的计算
