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管道水流

各种有压输水管道内的水流。管道断面形状一般为圆形,全断面均被液体充满,管内水流没有自由液面,液体的压强一般大于大气压强,因此又称有压管流。管流可分为恒定流与非恒定流两类:水利工程中的压力隧洞、压力钢管;供城镇用水的给水管网、自来水系统;各种水泵系统;虹吸管;喷灌管道;供热及通风工程中输送流体的管道水流一般视为恒定流。非恒定流部分见水击。

各种有压输水管道内的水流。管道断面形状一般为圆形,全断面均被液体充满,管内水流没有自由液面,液体的压强一般大于大气压强,因此又称有压管流。管流可分为恒定流与非恒定流两类:水利工程中的压力隧洞、压力钢管;供城镇用水的给水管网、自来水系统;各种水泵系统;虹吸管;喷灌管道;供热及通风工程中输送流体的管道水流一般视为恒定流。非恒定流部分见水击

有压恒定管流水力计算内容主要是:①确定管道输水量,即根据作用水头、管线布置条件,已知管径确定输水流量或已知流量确定管径。②根据管线布置和流量确定阻力和所需的水头。③根据流量、水头和管径,计算沿管线各断面的压强。管流水力计算依据连续方程、能量方程和水头损失规律。水头损失包括沿程和局部两类。管流水力计算常按两类水头损失各占总水头损失的多少将管道分为长管和短管。长管指管流中水头损失以沿程水头损失为主,局部水头损失和流速水头所占比重很小,可略而不计。短管指局部水头损失与流速水头比重大于沿程损失的5~10%,计算时不可忽略。

管道布置可分为简单管道、串联管道、并联管道、沿程均匀泄流管道、分支管网和环状管网。①简单管道。管径和流量沿程均不改变,是组成其他类型管道的基本单元。其流量计算公式为Q=μcA。如考虑长管情况,水头差H完全用于克服管道的沿程水头损失,则Q=AC。式中,称为流量模数。②串联管道。是由不同直径的管段依次首尾连接的管道,如图1所示。各管段可有同一流量,也可因流量分出而各管段流量不同,所以应分段计算其水头损失,贯通全管线水流的单位能量损失等于从始端到末端各段水头损失之和。忽略出口流速水头,全管的作用水头,流量Qi+1=Qi-qi。③并联管道。两条以上的水管在同一处分开,又在下游某处汇合组成的管道,如图2,A B段是并联管道,忽略局部水头损失,则hf1=hf2=hf3=hf,Q=Q1+Q2+Q3,由此可求各管流量和水头损失。因各管中流量不同,通过各管水流所损失的机械能总量不相等。④沿程均匀泄流管道。是沿程连续不断泄出流量的管道,称为沿程均匀泄流管道,如图3所示。,Qu=qL,若只有沿程分泄流量而没有贯通流量Qt,则。⑤分支管网。是由供水干管和若干支管组成的树枝状管道,如图4所示。其水力计算通常是要确定各段管径和水塔高度。一般取最不利点作为起算点进行干管(如图4中AB 段)计算,根据流量常按经济流速选择管径、计算各段水头损失hwi。干管终点需要的总水头为H=∑hwi+he=∑Li+he,he为终点自由水头。由H决定水塔中应有的水面高度。各支管则按给定水头和流量确定管径。⑥环状管网。是各管段相互连通的闭合管道,相邻环具有共同管段及共同结点,如图5所示。图中箭头表示管内水流运动方向。任一节点流量应满足∑Qi=0;任一闭合环管中的水头损失应满足∑hwi=0。供水工程设计中管网平差常用逐步渐近法计算环状管网各段的流量、管径及相应各段的水头损失

图1 串联管道

管道水流

图2 并联管道

图3 沿程均匀泄流管道

图4 分支管网

图5 环状管网