《孔口管嘴出流、有壓管路基本概念.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《孔口管嘴出流、有壓管路基本概念.ppt（30頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、孔口、管嘴、管路流動,本章應用流體力學基本原理，結合具體流動條件，研究孔口、管嘴及管路流動。,研究流體經容器器壁上的孔口或管嘴出流，以及流體沿管路的流動，對供熱通風及燃氣工程具有很大的實用意義。,孔口、管嘴及管路流動的實際原理：流動損失中局部阻力損失占主導因素，在這種狀態(tài)下分析流動過程，為孔口、管嘴出流。例：門窗過流、節(jié)流孔板、消火栓、水龍頭等。流動損失中沿程阻力和局部阻力損失所占比重相當，在這種狀態(tài)下分析流動過程，為短管道流動。例：室內采暖、給水、燃氣管路及通風空調管路系統(tǒng)等。 流動損失中沿程阻力損失占主導因素，在這種狀態(tài)下分析流動過程，為長管道流動。例：室外市政管道、給水、燃氣、供熱等。,

2、第一節(jié) 孔口自由出流,在容器側壁或底壁上開一孔口，容器中的液體自孔口出流到大氣中，稱為孔口自由出流。,如出流到充滿液體的空間，稱為淹沒出流。,第一節(jié) 孔口自由出流,,,討論出流規(guī)律。通過收縮斷面形心引基準線0-0，列出A-A及C-C兩斷面的能量方程。,對薄壁孔口來說,移項整理得：,就vc求解得：,薄壁孔口出流分為小孔口 和大孔口,H0稱為作用水頭，是促使出流的全部能量。,稱為流速系數(shù)，其值可通過實驗測得，對圓形薄壁小孔口流速系數(shù) =0.970.98。,孔口出流流量公式。,令,令,稱為流量系數(shù)其值為 =0.600.62。,稱為斷面收縮系數(shù)，其值可通過實驗測得，對圓形薄壁小孔口斷面收縮系數(shù) =

3、0.620.64。,全部收縮 不全部收縮 完善收縮 不完善收縮,完善收縮的薄壁圓形小孔口 =0.64 =0.97 =0.62,收縮系數(shù),第二節(jié) 孔口淹沒出流,當液體通過孔口出流到另一個充滿液體的空間時稱為淹沒出流。,H0=H1-H2=H稱為作用水頭，是促使出流的全部能量。,稱為淹沒出流流速系數(shù)，其值與相同條件下自由出流值相等， =0.970.98。,令,稱為淹沒出流流量系數(shù)其值為與相同條件下自由出流值相等。,當上下游液面高度一定定時，即H一定時，淹沒出流流量與孔口在液面下開設的位置高低無關。,第三節(jié) 管嘴出流,一、圓柱形外管嘴出流,當圓孔壁厚等于34d時，或者在孔口處外接一段長l= 34

4、d 的圓管時，此時的出流稱為圓柱形外管嘴出流，外接短管稱為管嘴。,,,,,,,,,,,,,,,,,,通過收縮斷面形心引基準線0-0，列出A-A及B-B兩斷面的能量方程。,由上式可得,由于出口斷面是完全充滿的（不同于孔口）， =1，則,管嘴真空現(xiàn)象及真空值，可通過列出收縮斷面C-C及B-B兩斷面的能量方程得到證明：,完全圓柱形外管嘴正常工作條件：1、作用水頭H0的極限值為：H0=7/0.75=9.3m。2、管嘴長度l = 34d 。,則圓柱形管嘴在收縮斷面C-C上的真空值為：,比較孔口和管嘴的流速系數(shù)和流量系數(shù) 孔口 管嘴 =0.64 =1 =0.97 =0.82 =

5、0.62 =0.82,第四節(jié) 簡單管路,有壓管流是日常生活中最常見的輸水方式，本節(jié)主要介紹了 有壓管流的水力特點，計算問題以及簡單管道與串聯(lián)、并聯(lián)和 管網的水力計算原理與應用。,一、概念 有壓管流（penstock）： 管道中流體在壓力差作用下的流動稱為有壓管流。 有壓恒定管流： 管流的所有運動要素均不隨時間變化的有壓管流。 有壓非恒定管流： 管流的運動要素隨時間變化的有壓管流。,二、分類 1.有壓管道根據(jù)布置的不同，可分為： 簡單管路： 是指管徑、流速、流量沿程不變，且無分支的單線管道。 復雜管路： 是指由兩根以上管道所組成的管路系統(tǒng)。,2.按局部水頭損失和流速

6、水頭之和在總水頭損失中所占的比重，管道可分為 長管： 指管道中以沿程水頭損失為主，局部水頭損失和流速水頭所占比重小于（5%-10%）的沿程水頭損失，從而可予以 忽略的管道。 短管： 局部水頭損失和流速水頭不能忽略的、需要同時計算的管道。,三、有壓管道水力計算的主要問題 1.驗算管道的輸水能力：在給定作用水頭、管線布置和斷面尺寸的情況下，確定輸送的流量。 2.確定水頭：已知管線布置和必需輸送的流量，確定相應的水頭。 3.繪制測壓管水頭線和總水頭線：確定了流量、作用水頭和斷面尺寸（或管線）后，計算沿管線各斷面的壓強、總比能，即繪制沿管線的測壓管水頭線和總水頭線。,圖中，列斷面1-1，2-2能量

7、方程,式中：,1 自由出流,2. 淹沒出流,例1：用虹吸管自鉆井輸水至集水池。如圖所示，虹吸管長l=lAB+lBC=30+40=70m，d=200mm。鉆井至集水池間的恒定水位高差H=1.60m。又已知=0.03，管路進口120彎頭90彎頭及出口處的局部阻力系數(shù)分別為1=0.5，2=0.2，3=0.5，4=1.0。 試求:（1）流經虹吸管的流量； （2）如虹吸管頂部B點的安裝高度hB=4.5m ，校核其真空度。,（1）列1-1，3-3能量方程，忽略行進流速v0=0,（2）假設2-2中心與B點高度相當，離管路進口距離與B點也幾乎相等， 列1-1，2-2能量方程：,所以虹吸管可正常工作。,列斷面1

8、-1，2-2能量方程,流出水頭作為局部阻力，令,有,將 帶入，得,簡單管路就是具有相同管徑d，相同流量的管段Q，是組成復雜管段的基本單元。,管路阻抗：,對于氣體管路阻抗為：,第五節(jié) 管路的串聯(lián)與并聯(lián),一、串聯(lián)管道 串聯(lián)管道（pipes in series） ：由直徑不同的幾段管段順次連接而成的管道稱為串聯(lián)管道，如圖所示。,1. 串聯(lián)管道流量計算的基本公式,（1）能量方程 式中： n管段的總數(shù)目,m局部阻力的總數(shù)目。 （2）節(jié)點的連續(xù)性方程 無流量分出或 有流量分出,串聯(lián)管道是由不同管徑的或粗糙度不同的管段順次連接而成的管道系統(tǒng)，如上述所示，各管段的流量可能相等，也可能不相等。設第i管

9、段末集中分出的流量為qi，管段的通過流量為Qi，由連續(xù)性方程可得 當沿途無流量分出，即qi0時，各管段的通過流量均相等。而串聯(lián)管道的總水頭H應等于各管段水頭損失之和，即 式中：n為管段總數(shù)。上式兩式即為串聯(lián)管道必須滿足的兩個條件。由上兩式即可求解Q,d,H等問題。 因各管段流量相等又有：,二、并聯(lián)管道 并聯(lián)管道（pipes in parallel）：兩條或兩條以上的管道同在一處分出又在另一處匯合，這種組合的管道為并聯(lián)管道。 并列管道的特點是分流點A與匯流點B之間各并聯(lián)管段的能量損失皆相等。因為點A，點B為各并聯(lián)管段的共同結點，如在該處設置測壓管，只能有一個測壓管水頭，各并聯(lián)管段的能量損失hf相同，即 或 并聯(lián)管道任一管段的流量Qi為 由連續(xù)性方程可得分流點前干管流量,1.并聯(lián)管道流量計算的基本公式： 并聯(lián)管道一般按長管計算，一般只計及沿程水頭損失，而不考慮局部水頭損失及流速水頭。 （1）節(jié)點的連續(xù)性方程， 即流進節(jié)點的流量（“+”）和從節(jié)點流出的流量（“-”）總和為0。,（2）能量關系： 單位重量流體通過所并聯(lián)的任何管段時水頭損失皆相等。即： 但：,令 由上兩式可得干管流量Q與各并聯(lián)管段流量Qi的關系為 式中：Qvi，Si分別為第i個管段中的流量，阻抗；Sp為并聯(lián)管段系統(tǒng)的阻抗；n為并聯(lián)管段總數(shù)。,總水頭線和測壓管水頭線的繪制,