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1、,作业：,4-6 设圆管直径d=200mm，管长l=1000m，输送石油的流量Q40L/s，运动黏度 ，求沿程水头损失。,解：,所以是层流,作业：,4-21 如管道的长度不变，通过的流量不变，欲使沿程水头损失减少一半，直径需增大百分之几？试分别讨论下列三种情况。 （1）管内流动为层流 （2）管内流动为光滑区 （3）管内流动为粗糙区,解：,所以,所以,（1）,沿程损失,所以直径需增大19%。,第四节 管路计算,一、管道的分类,1.按结构划分,1）简单管路 管径不变，没有分叉（即流量相同）的管道为简单管路。,2）复杂管路 两根或两根以上的简单管道组合而成的管道系统，包括串、并联管道以及管网为复杂管
2、路。,第四节 管路计算,2.按管中压力分,1）有压管道 管内压强不等于大气压的管道，如供水、煤气、通风、电站引水管等。,2）无压管道 管道内存在自由液面，且自由液面上相对压强等于零的管道，如排水管道等。,第四节 管路计算,3.按能量损失的类型分,1）短管 短管是指管路中水流的局部损失和流速水头都不能忽略不计的管道。,2）长管 长管是指局部水头损失与流速水头之和远小于沿程损失，在计算中可以忽略的管道，一般认为局部损失与流速水头之和小于5%的沿程损失，可以按长管计算。,第四节 管路计算,二、管道水力计算的类型,1.已知所需的流量Q和管道尺寸l、d，计算压降p或确定所需的供水水头； 2.已知管道的尺
3、寸l、d及水头H或允许的压降p，计算管道输水能力，求流量Q； 3.已知所需的流量Q和实际具有的作用水头H，并给定管长l，计算管径d。,第五节 简单管路,一、简单管路,所谓简单管路就是具有相同管径d，相同流量Q的管段，它是组成各种复杂管路的基本单元。,简单管路,1.定义,以0-0为基准线，列1-1及2-2两断面间的能量方程式：,第五节 简单管路,2.管路阻抗,第五节 简单管路,因出口局部阻力系数 ，若将1作为 包括到 中去，则上式,第五节 简单管路,用 代入上式,令,第五节 简单管路,则,(5-4-2),对于气体管路,令,则,(5-4-4),(5-4-3),第五节 简单管路,对已给定的管路是一个
4、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。,(5-4-2)、(5-4-4)两式所表示的规律为：简单管路中，作用水头（或作用压强）用来克服管路总阻力损失，而总阻力损失与体积流量平方成正比。,第五节 简单管路,例5-5 某矿渣混凝土板风道，断面积为1m1.2m，长为50m，局部阻力系数 ，流量为14m3/s，空气温度为20，求压强损失。,第五节 简单管路,解：矿渣混凝土板K1.5mm。,第五节 简单管路,20空气的运动黏度 。,第五节 简单管路,对矩形风道计算阻力损失应用当量直径,求矩形风道的流动速度,求雷诺数,第五节 简单管路,第五节 简单管路,查莫迪图,所以,第五节 简
5、单管路,则对矩形管道,第五节 简单管路,二、虹吸管,虹吸管：管道中一部分高出上游供水液面的简单管路。,第五节 简单管路,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 。,现以水平线00为基准线，列出图5-13中1-1、2-2能量方程。,于是,这就是虹吸管流量计算公式。,式中,第五节 简单管路,(5-4-8),同前令,在图5-13条件下：,式中,式中，H0 在图5-13条件下：,第五节 简单管路,所以,以上数值代入(5-4-8)式中,于是流量为：,所以,(5-4-10),上两式即是图5-13情况下虹吸管的速度及流量计算公式。,第五节 简单管路,(5-4-9),为了计算最大真空高
6、度，取1-1及最高断面C-C列能量方程。,第五节 简单管路,在图5-13条件下，,上式为,用（5-4-10）式的v代入上式中得出,(5-4-11),第五节 简单管路,为了保证虹吸管正常工作，（5-4-11）式 计算所得的真空高度 应小于最大允许值 。,第六节 管路的串联与并联,一、串联管路,串联管路是由许多简单管路首尾相接组合而成，如图所示。管段相接之点称为节点，如图中a点、b点。,第六节 管路的串联与并联,对串联管路（无中途分流或合流）则有：,串联管路阻力损失，按阻力叠加原理有：,因流量Q各段相等，于是得,第六节 管路的串联与并联,结论：对于串联管路（无中途分流或合流），流量相等，阻力叠加，
7、总管路的阻抗S等于各管段的阻抗叠加。,二、并联管路,并联管路：流体从总管路节点a上分出两根以上的管段，而这些管段同时又汇集到另一节点b上，在节点a和b之间的各管段称为并联管路，如图所示。,第六节 管路的串联与并联,a点上流量为,并联节点a、b间的阻力损失,因此,(5-5-4),(5-5-5),(5-5-6),第六节 管路的串联与并联,而,(5-5-7),将式(5-5-7)和式(5-5-5）代入式(5-5-4)式中得出：,(5-5-8),并联管路计算原则：并联节点上的总流量为各支管中流量之和；并联各支管上的阻力损失相等；总的阻抗平方根倒数等于各支管阻抗平方根倒数之和。,第六节 管路的串联与并联,现在进一步分析(5-5-7)式，将它变为：,写成连比形式：,此式即为并联管路的流量分配规律。,例1 如图所示的具有并联、串联管路的虹吸管，已知H40m，l1=200m，l2=100m，l3=500m，d1=0.2m，d2=0.1m，d3=0.25m，1=2=0.02，3=0.025，不计局部损失，求各管路的流量。,并联、串联管路的虹吸管,解： 管1和管2并联，此并联管路又与管3串联，因此,（1）,（2）,（3）,并联、串联管路的虹吸管,由（2）式得,所以,代入（3）式得,由式（1）得,所以,将已知数值代入上式，计算得,
