管路计算

1

垫垫肚子

1

几个重要的参数

边听音乐边看吧~

雷诺数Re：流动平稳性的参数，惯性力和粘性力的比值。

层流：一般雷诺数小于2000，流体的流动缓慢平稳。

紊流：流动湍急，那个激荡啊！

粗糙度K：衡量表面粗糙程度的参数，壁面粗糙高度。

沿程阻力系数λ：衡量流动困难程度、与摩擦系数很相似的参数。

莫迪图：查询λ的表格，有实际工程实验作为依据。应用最广泛。考试不会让你查。

局部阻力系数ζ：比如弯头三通，都会起到阻碍流动的作用，与沿程阻力对应的参数。

2

阻力公式

啥也不多说，记住它，保证随时随地随手能写出来！

2

不正经内容

1

简单管路计算

简单管路是指具有相同管径d，相同流量Q的管段，它是组成各种复杂管路的基本单元。

2

特点

1）流体通过各管段的质量流量不变，对于不可压缩流体，则体积流量也不变。

2）整个管路的总能量损失等于各段能量损失之和 。

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）：

因出口局部阻力系数ζ0=1，若用ζ0代替1计入到ζ中去，则上式可简化为 

3

料来了

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。

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。

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。

4

例题

上图是水泵向水箱送水的简单管路（d及Q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 

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。

5

虹吸

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。

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。

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，列出图中1-1、2-2能量方程。

这就是虹吸管流量计算公式。

上两式即是例题情况下虹吸管的速度及流量计算公式。

6

虹吸例题试试手

7

管路计算种类

8

例题又来了

一管路总长为70m，要求输水量30m3/h，输送过程的允许压头损失为4.5m水柱，求管径。已知水的密度为1000kg/m3，粘度为1.0×10-3Pa·s，钢管的绝对粗糙度为0.2mm。

9

再来一个

已知某水平输水管路的管子规格为φ89x3.5mm,管长为138m，管子相对粗糙度ε/d ＝0.0001。若该管路压头损失Hf=5.1m,求水的流量？水的密度为1000kg/m3 ，粘度为0.001

10

全是例题

如图所示ab段为路基倒虹吸有压涵和，长l＝50m，上下游水位差Z＝3m，沿程阻力系数λ＝0.03，局部阻力系数：进口ξ1＝0.5，折弯ξ2＝0.65，出口ξ3＝1.0(淹没山流)；流量Q＝3m3/s，求管径d。

11

串联管路

流量：符合连续性方程，即流入节点的流量等于流出节点的流量。结合电路知识。

12

并联管路

阻力：两个并联管路两端压力损失是一样的也就是SQ*Q。结合电路知识。

13

总结

工程中常遇到的管路水力计算，是在已知各用户所需流量Q及末端要求压头hc的条件下，求管径d和作用压头H。因为管路布置已定，则管长l和局部阻力的型式和数量均已确定。这类问题先按流量Q和规定流速v求管径d。所谓规定流速，是根据技术、经济要求所规定的流速。各类管路有不同的规定流速，可在设计手册中查得。在管径d确定之后，对分支管路便可按式（5.13）进行阻力计算。然后按总阻力及总流量选择泵或风机。

3

管网计算概

为了向更多的用户供水，在给水工程中往往将许多管路组合成管网。管网按其布置图形可分为枝状及环状两种

枝状管网：管线总长度短，初期投资省，但当某一管线发生故障时，就会影响到其后的管线。

环状管网：供水安全可靠，但管线总长度较枝状管网长，且管径较大，管网中阀门配件较多，基建投资多。

请大家一定要结合电路知识，那会非常简单。

4

小常识

在有压管路中，由于某种外部原因，使管中水流速度发生突变，而引起压强急剧升、降的交替变化，此水力现象称水击或水锤。

 

因水击属非恒定流，液体的运动要素随时间、空间而改变，故分析此种流动必须考虑惯性力作用。

水击现象只发生在液体中，因气体的压缩性很大，而液体的较小，故当液体的受压急剧升高时就会产生水击； 管壁 具有足够的刚性才可能产生水击；  如果液体是不可压缩的，管壁是完全刚性的，则水击压强可达到无限大。 

5

打完收工

这一章没什么好说的，管路计算的公式要像记你女朋友的生日一样准确无误，随问随答。不光是为了注册考试，更是迈向专业的重要一步。

专业

不专注

TFengYShui