沿程阻力和水頭損失(參考版)
2025-02-24 14:24本頁面
【正文】 （水流為恒定流）HL1,d1 L2,d2 B。已知：通過管段的流量為 Q； AB兩過水斷面上的流速、壓強和面積為 v p A1及 v p A2； AB前后兩直線管段的交角為 θ ，求水流作用在彎曲管段的力 R。s/m2，當通過輸油管的流量 Q＝ ，求輸油管的沿程水頭損失 hf、管軸處最大流速 umax及管壁切應力 τ 0。 ξ 縮＝ 轉彎處：彎折角 α ＝ 300，查表得 ξ 彎＝ 管道出口處： ξ 出＝ 各局部水頭損失總和為： Σh j＝ h進 ＋ h閥 ＋ h縮 ＋ h彎 ＋ h出 ＝ (2)求局部水頭損失：管道進口局部損失為： ξ 進 ＝ 閥門處：當開口為 3/4時， ξ 閥 ＝ α =300v0a bchw=Σh f+Σh j=+=兩斷面間的能量方程式： Z＋ 0＋ 0＝ 0+0+0+hwα =300v0a bc(4)水頭差 Z：以下游水箱自由液面為基準面，取漸變流斷面 1－ 1和 2－ 2，Z=hw=1122(3)總水頭損失：，管長 L＝ 50m，管徑 d=。求（ 1）沿程水頭損失 Σh f；（ 2）局部水頭損失 hj；（ 3）總水頭損失 hw；（ 4）要保持流量 Q＝25L/s，所需水頭差 Z。h d噴嘴局部阻力由收縮斷面直徑 d與進水管直徑 D的比值來確定。彎管的幾何形狀決定于轉角 θ 和軸線彎曲半徑與管徑之比 R/d。 漸縮管α 10 20 40 60 80 100 140K1 A1 A2v1 v2αA2/A1 K2 彎管只改變流動方向，不改變平均流速的大小。漸擴管r1 r2v1 v2αλ 擴大前管道的沿程阻力系數；α 擴散角；當 α 200， K=sinαn=r22/r12圓錐形漸縮管的形狀由面積比 A2/A1及收縮角 α 兩個幾何參數來確定的。V2V1 圓錐形漸擴管的形狀由擴大面積比 A2/A1及擴散角 α 兩個幾何參數來確定的。突然縮小管的局部損失系數決定于收縮面積比 A2/A1，其值可按經驗公式計算。利用連續(xù)性方程，把上式變?yōu)榫植克^損失的一般表達式，或 代入上式 將V1當液體由管道流入斷面很大的容器，作為突然擴大管的特例， A1/A2≈0 ， ξ =1，稱為管道的出口損失系數。伯努里方程動量方程取兩個漸變流斷面列能量方程：(忽略沿程水頭損失 )連續(xù)性方程∑ F包括作用在表面上的壓力 、重力的分力。由于在局部阻力的強烈干擾，在較小的雷諾數時，水流已進入水力粗糙區(qū)，因此一般情況下， ξ 只取決于局部的形狀，與雷諾數無關。35 局部水頭損失局部水頭損失計算的一般公式： ξ －局部水頭損失系數（局部阻力系數）v－ ξ 對應的斷面平均流速。底寬 b=10m，水深 h=3m，渠道邊坡系數 m=1。查表得新鑄鐵管的絕對粗糙度 K＝ K/d＝ (2)由 Re、 K/d查莫迪圖，得水流屬于紊流過渡區(qū)。解：（ 1）用莫迪圖計算 λ 。因此謝才系數受阻力因素的影響，流動阻力越大，謝才系數越小。水力半徑單位均采用米?；蚵鼘?公式巴甫洛夫斯基公式這兩個 公式均依據阻力平方區(qū)紊流的實測資料求得，故只能 適用于阻力平方區(qū)的紊流 。（ R＜ 105 ）舍維列夫公式：舍維列夫根據對舊鋼管和舊鑄鐵管的水力實驗，提出了計算紊流過渡區(qū)和粗糙區(qū)的經驗公式 .管道流速 v≥： 希林松粗糙區(qū)公式：管道流速 v＜ ：紊流過渡區(qū)，粗糙區(qū)，布拉修斯光滑區(qū)公式：、布拉修斯光滑區(qū)公式：謝才公式斷面平均流速 謝才系數 水力半徑 水力坡度(1).謝才系數有量綱，量綱為 [L1/2T1]， 單位為 m1/2/s。在實際計算時根據 和 ，從圖中查得 值，即能確定流動是在哪一區(qū)域內。整個圖線分為五個區(qū)域，即層流區(qū)、臨界區(qū)（尼古拉茲曲線的過渡區(qū)）、光滑管區(qū)、過渡區(qū)（尼古拉茲曲線的紊流水力粗糙管過渡區(qū)）、完全紊流粗糙管區(qū)（尼古拉茲曲線的平方阻力區(qū)）。因此在進行工業(yè)管道的阻力計算時，不能隨便套用上圖去查取 值。這時雷諾數的繼續(xù)增大已對流動不再決定性的作用了，這個區(qū)稱為阻力平方區(qū)或水力粗糙區(qū)，此時阻力系數 λ 與雷諾數無關，只是相對粗糙度的函數。 K/d值越大的管道，水平直線的起點的 Re值越小，即
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