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1、总水头线和测压管水头线的总水头线和测压管水头线的绘制绘制 绘制总水头线和测压管水头线的具体步骤绘制总水头线和测压管水头线的具体步骤 绘制管道的测压管水头线，是为了了解管中动水压强沿程变化的情况。绘制管道的测压管水头线，是为了了解管中动水压强沿程变化的情况。、根据和顺利完成的流量、根据和顺利完成的流量，计算相应的流速，计算相应的流速i、沿程水头损失、沿程水头损失hfi和局部和局部水头损失水头损失hji。、自管道进口到出口、自管道进口到出口,算出第一管段两端的总水头值算出第一管段两端的总水头值,并绘出总水头线并绘出总水头线.、在绘制测压管水头线之前，常先绘制总水头线，这是因为任一断面的测压、在绘制
2、测压管水头线之前，常先绘制总水头线，这是因为任一断面的测压管水头管水头等于该断面的总水头等于该断面的总水头与流速水头与流速水头之差。之差。在绘制总水头线时，在绘制总水头线时，局部水头损失局部水头损失可作为集中损失绘在可作为集中损失绘在边界突然变化边界突然变化的断面上的断面上，沿程水头损失则沿程逐渐增加的，因此总水头线在有局部水，沿程水头损失则沿程逐渐增加的，因此总水头线在有局部水头损失的地方是头损失的地方是突然下降的突然下降的，而在有沿程水头损失的管段中则是，而在有沿程水头损失的管段中则是逐渐下逐渐下降的降的。从总水头线向下减去相应断面的流速水头值，便可绘出测压管水。从总水头线向下减去相应断面
3、的流速水头值，便可绘出测压管水头线。头线。 均匀流时只有沿程水头损失均匀流时只有沿程水头损失, ,而且沿程的水力坡度而且沿程的水力坡度J J不变不变, ,总水头损失应为一直线总水头损失应为一直线. .又因各过水断面平均流速相等又因各过水断面平均流速相等, ,所以各过水断面上的流速水头也相等所以各过水断面上的流速水头也相等. .由此可知由此可知, ,均匀流时总水头线和测压管水头线是相互平行的直线均匀流时总水头线和测压管水头线是相互平行的直线. .非均匀流分为渐变流与急变流非均匀流分为渐变流与急变流, ,渐变流近似于均匀流渐变流近似于均匀流, ,急变流与均匀流不同急变流与均匀流不同, ,其沿其沿程
4、各过水断面上的流速及流速分布不相等程各过水断面上的流速及流速分布不相等, ,所以非均匀流单位长度上的水头损失所以非均匀流单位长度上的水头损失即水力坡度即水力坡度J J也不相等也不相等, ,总水头线和测压管水头线是互不平行的曲线总水头线和测压管水头线是互不平行的曲线. . 绘制总水头线和测压管水头线应注意的问题绘制总水头线和测压管水头线应注意的问题 、在绘制总水头线和测压管水头线时，等直径管段的、在绘制总水头线和测压管水头线时，等直径管段的沿管长均匀分沿管长均匀分布。布。、在等直径管段中，测压管水头线与总水头线平行。、在等直径管段中，测压管水头线与总水头线平行。、在绘制水头线时，应该注意管道进口
5、的边界条件，如图、在绘制水头线时，应该注意管道进口的边界条件，如图1 1所示。所示。当上游流速水头当上游流速水头时，总水头线的起点在上游液面，如时，总水头线的起点在上游液面，如图图1（）（）当当时，总水头线在起点较上游液面高出时，总水头线在起点较上游液面高出，如，如图图1（）（）。、此外，还应注意管道出口的边界条件，如、此外，还应注意管道出口的边界条件，如图图2所示。所示。图图2（）（）为自由出流，测压管水头线的终点应画在出口断面的形心上；为自由出流，测压管水头线的终点应画在出口断面的形心上；图图2（）（）为淹没出流，且下游流速水头为淹没出流，且下游流速水头，测压管水头线的终点，测压管水头线的
6、终点没有全部损失掉，一部分转化为动能，为尚有一部分转化为下游势没有全部损失掉，一部分转化为动能，为尚有一部分转化为下游势能，使下游液面抬高，高于管道出口断面的测压管水头，故测压管水能，使下游液面抬高，高于管道出口断面的测压管水头，故测压管水头线的终点应低于下游液面。头线的终点应低于下游液面。图图2（）（）亦为淹没出流，且下游流速水头亦为淹没出流，且下游流速水头，表示管流出口的动能表示管流出口的动能应与下游液面平齐；应与下游液面平齐；、测压管水头线沿程可以上升或下降，但总水头线沿程只能下降。、测压管水头线沿程可以上升或下降，但总水头线沿程只能下降。负压段的判别负压段的判别测压管水头高于管轴线的部
7、分其压强水头正，否则为负。测压管水头高于管轴线的部分其压强水头正，否则为负。调整管道布置避免产生负压调整管道布置避免产生负压如上如上图图知，管道任意断面的压强水头知，管道任意断面的压强水头若若H0一定的条件下，影响压强水头的因素为上式中的后三项。较有效的方一定的条件下，影响压强水头的因素为上式中的后三项。较有效的方法是降低管线的高度，以提高管道中压强的大小，避免管道中出现负压。法是降低管线的高度，以提高管道中压强的大小，避免管道中出现负压。伯努利方程实验思考题伯努利方程实验思考题1 1测测 压压 管管 水水 头头 线线 和和 总总 水水 头头 线线 的的 变变 化化 趋趋 势势 有有 何何 不
8、不 同同 ？为？为 什什 么么 ？测测 压压 管管 水水 头头 线（线（P-PP-P）沿）沿 程程 可可 升升 可可 降降 。而。而 总总 水水 头头 线（线（E-EE-E）沿）沿 程程 只只 降降 不不 升升 。这。这 是是 因因 为为 水水 在在 流流 动动 过过 程程 中中 ，依，依 据据 一一 定定 边边 界界 条条 件件 ，动，动 能能 和和 势势 能能 可可 相相 互互 转转 换。换。 测测 点点5 5 至至 测测 点点7 7， 管管 收收 缩，缩， 部部 分分 势势 能能 转转 换换 成成 动动 能，能， 测测 压压 管管 水水 头头 线线 降降 低。低。 测测 点点7 7至至
9、测测 点点9 9，管，管 渐渐 扩，部扩，部 分分 动动 能能 又又 转转 换成换成 势势 能能 ，测，测 压压 管管 水水 头头 线线 升升 高高 。而。而 据据 能能 量量 方方 程程E1=E2+hw1-2, hw1-2E1=E2+hw1-2, hw1-2为为 损损 失失 能能 量量 ，是，是 不不 可可 逆逆 的的 ，即，即 恒恒 有有 hw1-20hw1-20，故，故 E2E2恒恒 小小 于于E1E1，（，（E-EE-E）线）线 不不 可可 能能 回回 升。升。(E-E) (E-E) 线线 下下 降降 的的 坡坡 度度 越越 大大 ，即，即J J越越 大大 ，表，表 明明 单单 位位
10、流流 程程 上上 的的 水水 头头 损损 失失 越越 大大 ，如，如 图图2.32.3的的 渐渐 扩扩 段段 和和 阀门阀门 等等 处处 ，表，表 明明 有有 较较 大大 的的 局局 部部 水水 头头 损损 失失 存存 在在 。2流流量量增增加加，测，测压压管管水水头头线线有有何何变变化化？为？为什什么么？有有如如下下二二个个变变化化：（1）流）流量量增增加加，测，测压压管管水水头头线（线（P-P）总）总降降落落趋趋势势更更显著。这显著。这是是因因为为测测压压管管水水头头，管管道道过过流流断断面面面面积积A为为定定值值时时，Q增增大大，就就增增大大，而，而且且随随流流量量的的增增加加阻阻力损力
11、损失失亦亦增增大大，管，管道道任任一一过过水水 断断 面面 上上 的的 总总 水水 头头 E E相相 应应 减减 小小 ，故，故 的的减减小小更更加加显显著著。（2）测）测压压管管水水头头线（线（P-P）的）的起起落落变变化化更更为为显显著著。因因为为对对于于两两个个不不同同直直径径的的相相应应过过水水断断面面有有式式 中中 为 两两 个个 断断 面面 之之 间 的的 损 失失 系系 数数 。管。管 中中 水水 流流 为 紊紊 流流 时 ， 接接 近近 于于 常常 数数 ，又，又 管管 道道 断断 面面 为 定定 值 ，故，故Q Q增增 大大 ，H H亦亦 增增 大大 ，（，（P-PP-P）线
12、 的的 起起 落落 变 化化 就就 更更 为 显 著著 。 沿程阻力实验沿程阻力实验1、为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？管道安装成倾斜，是否影响、为什么压差计的水柱差就是沿程水头损失？管道安装成倾斜，是否影响实验结果？实验结果？2、根据实测、根据实测m值判别实验流区。值判别实验流区。lghflgv曲线斜率曲线斜率m=1.01.8,即即hf与与v1.01.8成正比，所以流动为层流，紊流成正比，所以流动为层流，紊流光滑区和紊流过渡区，未达阻力平方区。光滑区和紊流过渡区，未达阻力平方区。2、管道当量粗糙度如何测得？、管道当量粗糙度如何测得？当量粗糙度的测量可用实验的方法测定当量粗糙度的测量可用
13、实验的方法测定 及及Re,然后用下式求解。然后用下式求解。也可用也可用 Re关系，直接由莫迪图查得关系，直接由莫迪图查得 ，进而得出当量粗，进而得出当量粗糙度糙度K。3、实验结果与莫迪图吻合与否？分析原因。、实验结果与莫迪图吻合与否？分析原因。通常试验点所绘得的通常试验点所绘得的 Re关系曲线处于光滑管区，本报告所关系曲线处于光滑管区，本报告所列的试验值，也是如此。但是，有的实验结果相应点落到了莫迪图中光滑管区的列的试验值，也是如此。但是，有的实验结果相应点落到了莫迪图中光滑管区的右下方。对此须认真分析。右下方。对此须认真分析。如果由于误差所致，那么根据下式分析如果由于误差所致，那么根据下式分
14、析d和和Q的影响最大，的影响最大，Q有有2误差时，误差时， 就有就有4的误差，而的误差，而d有有2误差时，误差时， 可产生可产生10的误差，而的误差，而Q的误差可经多次测量的误差可经多次测量消除，而消除，而d值是以实验常数提供的，由仪器制作时测量给定，一般值是以实验常数提供的，由仪器制作时测量给定，一般1。如果排。如果排除这两方面的误差，实验结果仍出现异常，那么只能从组管的水力特性及其光洁除这两方面的误差，实验结果仍出现异常，那么只能从组管的水力特性及其光洁度等方面深入研究。还可以从减阻剂对水流减阻作用上探讨，因自动水泵供水时，度等方面深入研究。还可以从减阻剂对水流减阻作用上探讨，因自动水泵供水时，会渗入少量油类高分子物质。总之，还需进一步探讨。会渗入少量油类高分子物质。总之，还需进一步探讨。
