有压管道中的恒定流36页PPT
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《压力管道》PPT课件教学内容
合物的火花或高温
GB50058—92《爆炸和火灾 危险环境电力装置设计 规范》
工艺设计、联锁保护
31
其它安全设计
经过道路的管道必 须有一定的架空 高度
➢ 只有人员通行的净 高度不小于2.2m
➢ 通行大型车辆的净 高度要留4.5m
➢ 跨越铁路的净高度 则不小于5.5m
32
33
其它安全设计
法兰的位置避免处 于人行通道和机泵 上方。输送腐蚀性 介质管道上的法兰 要设安全防护罩。
• 对于需长期施工的工程，其管道的布置设计应统一规划， 力求做到施工、生产、维修互不影响 。
• 永久性的工艺、热力管道不得穿越工厂的发展用地。 • 在确定进出装置（单元）的管道方位与敷设方式时，应
做到内外协调 。 • 厂区内的全厂性管道的敷设，应与厂区内的装置（单
元）、道路、建筑物等协调，避免管道包围装置（单
小分类
名称
铸铁管
高级铸铁管、延性铸铁管
碳素钢管
普通钢管、高压钢管、高温钢管
低合金钢
低温用钢管、高温用钢管
合金钢
奥氏体钢管
铜及铜合金 铜管、铝黄铜、铝砷高强度黄铜、 铜、镍、蒙乃尔合金、耐蚀耐热镍 基合金
铅管、铝管、钛管
橡胶软管、橡胶衬里管
聚氯乙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯
石棉管
混凝土管
玻璃管、玻璃衬里管
钢塑复合管、铝塑复合管
精选ppt43表62管子分类表按用途分类输送用传热用结构用其它用按材质分类金属管非金属管按形状分类套管双层管翅片管各种衬里管特殊用622一管子一管子分类精选ppt44表63不同用处分类表输送用及传热用普通配管用压力配管用高压用高温用高温耐热用低温用耐腐蚀普通结构用高强度结构用机械结构用油井用试锥用高压瓦斯容器用无缝钢管精选ppt45铅管铝管钛管铜管铝黄铜铝砷高强度黄铜铜镍蒙乃尔合金耐蚀耐热镍基合金铜及铜合金有色金属管奥氏体钢管合金钢低温用钢管高温用钢管低合金钢普通钢管高压钢管高温钢管碳素钢管钢管高级铸铁管延性铸铁管铸铁管铁管金属管名称小分类中分类大分类钢塑复合管铝塑复合管钢塑复合管复合管玻璃管玻璃衬里管玻璃陶瓷管混凝土管混凝土管石棉管石棉管聚氯乙烯聚乙烯聚四氟乙烯塑料管橡胶软管橡胶衬里管橡胶管非金属管表64不同材质分类表精选ppt46二管子的规格尺寸直径和壁厚
GB50058—92《爆炸和火灾 危险环境电力装置设计 规范》
工艺设计、联锁保护
31
其它安全设计
经过道路的管道必 须有一定的架空 高度
➢ 只有人员通行的净 高度不小于2.2m
➢ 通行大型车辆的净 高度要留4.5m
➢ 跨越铁路的净高度 则不小于5.5m
32
33
其它安全设计
法兰的位置避免处 于人行通道和机泵 上方。输送腐蚀性 介质管道上的法兰 要设安全防护罩。
• 对于需长期施工的工程，其管道的布置设计应统一规划， 力求做到施工、生产、维修互不影响 。
• 永久性的工艺、热力管道不得穿越工厂的发展用地。 • 在确定进出装置（单元）的管道方位与敷设方式时，应
做到内外协调 。 • 厂区内的全厂性管道的敷设，应与厂区内的装置（单
元）、道路、建筑物等协调，避免管道包围装置（单
小分类
名称
铸铁管
高级铸铁管、延性铸铁管
碳素钢管
普通钢管、高压钢管、高温钢管
低合金钢
低温用钢管、高温用钢管
合金钢
奥氏体钢管
铜及铜合金 铜管、铝黄铜、铝砷高强度黄铜、 铜、镍、蒙乃尔合金、耐蚀耐热镍 基合金
铅管、铝管、钛管
橡胶软管、橡胶衬里管
聚氯乙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯
石棉管
混凝土管
玻璃管、玻璃衬里管
钢塑复合管、铝塑复合管
精选ppt43表62管子分类表按用途分类输送用传热用结构用其它用按材质分类金属管非金属管按形状分类套管双层管翅片管各种衬里管特殊用622一管子一管子分类精选ppt44表63不同用处分类表输送用及传热用普通配管用压力配管用高压用高温用高温耐热用低温用耐腐蚀普通结构用高强度结构用机械结构用油井用试锥用高压瓦斯容器用无缝钢管精选ppt45铅管铝管钛管铜管铝黄铜铝砷高强度黄铜铜镍蒙乃尔合金耐蚀耐热镍基合金铜及铜合金有色金属管奥氏体钢管合金钢低温用钢管高温用钢管低合金钢普通钢管高压钢管高温钢管碳素钢管钢管高级铸铁管延性铸铁管铸铁管铁管金属管名称小分类中分类大分类钢塑复合管铝塑复合管钢塑复合管复合管玻璃管玻璃衬里管玻璃陶瓷管混凝土管混凝土管石棉管石棉管聚氯乙烯聚乙烯聚四氟乙烯塑料管橡胶软管橡胶衬里管橡胶管非金属管表64不同材质分类表精选ppt46二管子的规格尺寸直径和壁厚
有压管道的恒定流
l d
v2 2g
2
i
v2 2g
(
l d
i
)
v 2
2
g
then
:
z0＝(
l d
i
v2 )
2g
(
l d
i
v2 )
2g
α0v02 2g
0
1
z v0
α2v 2 2g
vv
2 z0 0 v2≈0v2 Nhomakorabea1 v 2gz0
(
1
2
)
(
l d
i
)
Q vA c A 2gz0 ( c )
1 v02 2g
hwi
v0 1
H1
H10
2 3 pi /γ
23i
4
5
4
5
步骤2：定出管道末端的总水头
1 v02 2g
hwi
v0 1
H1
H10
2 3 pi /γ
23i
4
5
4
5
步骤3：寻求最后一个局部损失处（4）下游
1 v02 2g
hwi
v0 1
H1
H10
2 3 pi /γ
23i
4
5
4
5
步骤4：计算45段的能量损失hf 45
α1v 2 2g
v0
2
H0
0 1
0 2v
1 α0v02
2g
v0
H
0v02 ＝ 2v2 2
2g 2g
hw12
水力学-第6章 有压管流
i 1
n
故
H sQ 2
【例3】【例2】中，为充分利用水头和节省管材，采用 450mm和400mm两种直径管段串联，求每段管长度。 【解】设 D1= 450mm的管段长 l1， D2= 400mm的管段长 l2 由表6-1查得 D1= 450mm，a1= 0.123 s2/m6 D2= 400mm，a2= 0.230 s2/m6 于是 解得
H hf
引入达西公式
l v2 8 hf 2 5 lQ 2 alQ 2 sQ 2 D 2 g gπ D
式中 s = al 称为管道的阻抗，a 则称为比阻。于是
H alQ 2 SQ 2
为简单管道按比阻计算的基本公式。 可按曼宁公式计算比阻。 在阻力平方区，根据曼宁公式可求得
水头损失： hf0-4= 2.03 + 2.01 + 1.37 + 1.15 = 6.56 m hf0-7= 3.63 + 0.98 + 0.87 + 1.15 = 6.63 m 点7为控制点，水塔高度应为 H = 6.63 + 12 = 18.63 m。
6.3.2 环状管网
环状管网指多条管段互连成闭合形状的管道系统。 C F 水源 E H A B D G 1.环状管网水力计算的基本问题 计算各管段流量、直径与水头损失。 2.环状管网的未知量 环状管网上管段数目 np 、环数 nl 以及节点数目 nj 之间存 在着如下关系： np = nl+ nj-1 。 每个管段均有流量 Q 和管径 D 两个未知数，因此整个管网 共有未知数 2 np = 2 ( nl+ nj-1) 个。
式中水头损失可表示为
2 l v hl hf hm ζ d 2g
n
故
H sQ 2
【例3】【例2】中，为充分利用水头和节省管材，采用 450mm和400mm两种直径管段串联，求每段管长度。 【解】设 D1= 450mm的管段长 l1， D2= 400mm的管段长 l2 由表6-1查得 D1= 450mm，a1= 0.123 s2/m6 D2= 400mm，a2= 0.230 s2/m6 于是 解得
H hf
引入达西公式
l v2 8 hf 2 5 lQ 2 alQ 2 sQ 2 D 2 g gπ D
式中 s = al 称为管道的阻抗，a 则称为比阻。于是
H alQ 2 SQ 2
为简单管道按比阻计算的基本公式。 可按曼宁公式计算比阻。 在阻力平方区，根据曼宁公式可求得
水头损失： hf0-4= 2.03 + 2.01 + 1.37 + 1.15 = 6.56 m hf0-7= 3.63 + 0.98 + 0.87 + 1.15 = 6.63 m 点7为控制点，水塔高度应为 H = 6.63 + 12 = 18.63 m。
6.3.2 环状管网
环状管网指多条管段互连成闭合形状的管道系统。 C F 水源 E H A B D G 1.环状管网水力计算的基本问题 计算各管段流量、直径与水头损失。 2.环状管网的未知量 环状管网上管段数目 np 、环数 nl 以及节点数目 nj 之间存 在着如下关系： np = nl+ nj-1 。 每个管段均有流量 Q 和管径 D 两个未知数，因此整个管网 共有未知数 2 np = 2 ( nl+ nj-1) 个。
式中水头损失可表示为
2 l v hl hf hm ζ d 2g
恒压供水系统PPT课件
供水能力QG>用水需求QU，则压力上升； 供水能力QG<用水需求QU，则压力下降； 供水能力QG=用水需求QU，则压力不变。 可见，供水能力与用水需求之间的矛盾反映在流体压力的变化上。 因此，压力可以用来作为控制流量大小的参变量。即保持供水系统中 某处压力的恒定，也就保证了该处的供水能力和用水流量处于平衡状 态，恰到好处地满足了用户所需的用水流量。
应求的现象。
传统方法
1 2 3
水塔，就是先用水泵把水抽到高处，然后利用水的压力供水，和 直接用水泵供水有了进一步提高。但是这种方法把水经过两次输 送。输送过程中不可避免的造成二次污染，影响居民健康。所以 这种方法不可取。
高位水箱——采取这种方法不但达到了高层楼房用户不因城市水 管压力减小而用不到水的目标，也尽量避免了水源的二次污染。 可它的投资成本价高。居民负担加重，所以不可取。
• 恒压供水泵站一般需要设多台水泵及电机，这比设单台水泵电机节能而可靠。配单台电机及水泵 时，它们的功率必须足够大，在用水量少时来开一台大电机肯定是浪费的，电机选小了用水量大 时供水量则相应的会不足。而且水泵与电机维修的时候，备用泵是必要的。而恒压供水的主要目 标是保持管网水压的恒定，水泵电机的转速要跟随用水量的变化而变化的，那么这就是要用变频 器为水泵电机供电。在此这里有两种配置方案，一种是为每一台水泵电机配一台相应的变频器， 从解决问题方案这个比较简单和方便，电机与变频器间不须切换，但是从经费的角度来看的话这 样比较昂贵。另一种方案则是数台电机配一台变频器，变频器与电机间可以切换的，供水运行时， 一台水泵变频运行，其余的水泵工频运行，以满足不同的水量需求。
供水系统方案图
主电路图
压力传感器
扩散硅压力传感器原理及应用 工作原理被测介质的压力直接 作用于传感器的膜片上（不锈 钢或陶瓷），使膜片产生与介 质压力成正比的微位移，使传 感器的电阻值发生变化，和用 电子线路检测这一变化，并转 换输出一个对应于这一压力的 标准测量信号。
应求的现象。
传统方法
1 2 3
水塔，就是先用水泵把水抽到高处，然后利用水的压力供水，和 直接用水泵供水有了进一步提高。但是这种方法把水经过两次输 送。输送过程中不可避免的造成二次污染，影响居民健康。所以 这种方法不可取。
高位水箱——采取这种方法不但达到了高层楼房用户不因城市水 管压力减小而用不到水的目标，也尽量避免了水源的二次污染。 可它的投资成本价高。居民负担加重，所以不可取。
• 恒压供水泵站一般需要设多台水泵及电机，这比设单台水泵电机节能而可靠。配单台电机及水泵 时，它们的功率必须足够大，在用水量少时来开一台大电机肯定是浪费的，电机选小了用水量大 时供水量则相应的会不足。而且水泵与电机维修的时候，备用泵是必要的。而恒压供水的主要目 标是保持管网水压的恒定，水泵电机的转速要跟随用水量的变化而变化的，那么这就是要用变频 器为水泵电机供电。在此这里有两种配置方案，一种是为每一台水泵电机配一台相应的变频器， 从解决问题方案这个比较简单和方便，电机与变频器间不须切换，但是从经费的角度来看的话这 样比较昂贵。另一种方案则是数台电机配一台变频器，变频器与电机间可以切换的，供水运行时， 一台水泵变频运行，其余的水泵工频运行，以满足不同的水量需求。
供水系统方案图
主电路图
压力传感器
扩散硅压力传感器原理及应用 工作原理被测介质的压力直接 作用于传感器的膜片上（不锈 钢或陶瓷），使膜片产生与介 质压力成正比的微位移，使传 感器的电阻值发生变化，和用 电子线路检测这一变化，并转 换输出一个对应于这一压力的 标准测量信号。
流体力学第7章 孔口 管嘴出流和有压管流
孔 A1 2 gh1 嘴 A2 2 g (h2 h3 )
4 4 0.000992 h1 0.000738 h2 h3 0.62
0.042 2 gh1 0.82
0.032 2 g (h2 h3 )
0.000992 h1 0.000738 h2 h3
主要内容：
薄壁孔口的恒定出流 液体经管嘴的恒定出流
孔口、管嘴的非恒定出流
短管的水力计算 长管的水力计算 管网的水力计算
7.1 薄壁孔口的恒定出流
在装有液体的容器壁上开一孔口，液流经过孔口流出的水力现 象称为孔口出流。 （1）孔口出流分类： d/H<0.1 小孔口出流 侧壁孔 按孔口断面上各点所受 d/H>0.1 大孔口出流 的作用水头是否相同分 底孔，小孔口出流 按孔口壁面厚度和形 状对出流的影响分 按液体出流时与周 围介质关系分 按作用的总水头是 否改变分 薄壁孔口出流 厚壁孔口出流 孔口自由出流 孔口淹没出流 孔口恒定出流
工程实际中，大孔口出流的计算可以近似采用小孔口的计算公 式。 Q A 2 gH 0
式中H0取为大孔口形心的水头，流量系数可以查表得到。
7.2 液体经管嘴的恒定出流
（1）定义、分类及流动特点：
管嘴实际上是以某种方式连接于薄壁孔口上的具有一定长度 的短管。 液体经由容器外壁上安装的长度约（3~4）倍管径的短管出流， 或容器壁的厚度为（3~4）孔径的孔口出流，称为管嘴出流。
（5）大孔口出流 大孔口出流断面上的流速分布不 均匀，流速系数φ较小，且大多 数属于不完善的非全部收缩，流 量系数较大。 大孔口可看成由很多小孔口组成。
利用小孔口出流计算公式，宽为dh的小孔口流量为 dQ μbdh 2gh
第五章：有压管道中的恒定流
24
水力长管 如果作用水头的 95%以上用于沿程 水头损失，我们就 可以略去局部损失 及出口速度水头， 认为全部作用水头 消耗在沿程，这样 的管道流动称为水 力长管。否则为水 力短管。
对水力长管，根据连续方程和谢才公 式可知
Q A AC RJ K J K hf l
H hf Q K
第四节 复杂管道的水力计算
Qi 0
q2
B Q 4
Q3
36
n段并联管道的水头损失是相同的，给出n-1个方程
hf i Qi K
2
2 i
li co n st
(i=1,…, n)
流量之和为 总流量，又可 得一个方程
n n
hf AB hf 1=hf 2 =hf 3 H hf CD C
Q1
Q i Ki
1
第五章 有压管道中的恒定流
概
一、概念
有压管流（Penstock） ：管道中流体在压力差作用下的流动 称为有压管流。
述
有压恒定管流：管流的所有运动要素均不随时间变化的有压管流。 有压非恒定管流：管流的运动要素随时间变化的有压管流。
二、分类
1、有压管道根据布置的不同，可分为： 简单管路 串联管道 有压管道 复杂管路 并联管道 管 网
2
枝状管网
环状管网 简单管路：是指管径、流速、流量沿程不变，且无分支的单线管道。
复杂管路：是指由两根以上管道所组成的管路系统。
2、按局部水头损失和流速水头之和在总水头损失中所占的比重，管道可分为
有压管道
长管：指管道中以沿程水头损失为主，局部水头损失和流速水头 所占比重小于（5%~10%）的沿程水头损失，可予以忽略 的管道。
H 0 h
水力学第八章 有压管道恒定流动和孔口、管嘴出流
1 d p v = r02 8 dx
=
80 64 64 == v 2 vd Re
沿程水头损失
h f
l v2 4R 2 g
=
64 l v 2 Re d 2 g
注意到分母中的雷诺数含有断面平均流速的一次项，所以圆 管层流流动的沿程水头损失与断面平均流速的一次方成正比。
l
p A p A =0 l
1 2
p p A =J R 0 = l
1 2
水力半径
R= A
该段的沿程水头损失
hf = 1
( p1 p 2) =
0 l R
它计算断面平均流速会带来什么问题？
流速分布
断面平均流速
沿程水头损失
层 流
Re <2300
J ux= (r02 r 2) 4
v=
J 2 r0 8
=
64 Re
u x =v (2.5 ln
光滑管区
yv +5.5)
5 = 0.3164 (Re <10 )
0
根据试验资料将常 +1.68 数略加修改
2
=
1
2
粗糙圆管流动沿程水头损失系数完全 粗糙圆管流动沿程水头损失系数完全 由粗糙度决定，而与雷诺数无关。 由粗糙度决定，而与雷诺数无关。
r0 2 lg +1.74 ks
lg( 100 )
尼古拉兹试验曲线
Re1/ 4
紊 流
Re >2300
Re <5
过渡粗糙管区
v =v (2.5 ln
r0 v +1.75)
=
80 64 64 == v 2 vd Re
沿程水头损失
h f
l v2 4R 2 g
=
64 l v 2 Re d 2 g
注意到分母中的雷诺数含有断面平均流速的一次项，所以圆 管层流流动的沿程水头损失与断面平均流速的一次方成正比。
l
p A p A =0 l
1 2
p p A =J R 0 = l
1 2
水力半径
R= A
该段的沿程水头损失
hf = 1
( p1 p 2) =
0 l R
它计算断面平均流速会带来什么问题？
流速分布
断面平均流速
沿程水头损失
层 流
Re <2300
J ux= (r02 r 2) 4
v=
J 2 r0 8
=
64 Re
u x =v (2.5 ln
光滑管区
yv +5.5)
5 = 0.3164 (Re <10 )
0
根据试验资料将常 +1.68 数略加修改
2
=
1
2
粗糙圆管流动沿程水头损失系数完全 粗糙圆管流动沿程水头损失系数完全 由粗糙度决定，而与雷诺数无关。 由粗糙度决定，而与雷诺数无关。
r0 2 lg +1.74 ks
lg( 100 )
尼古拉兹试验曲线
Re1/ 4
紊 流
Re >2300
Re <5
过渡粗糙管区
v =v (2.5 ln
r0 v +1.75)
第五章有压管道恒定流例题详解
HydraulicsSteady flow in pipe一、简单管道自由出流1122HO O2c Q vA A gH μ==以管道出口中心为基准面，对1-1断面和2-2断面建立能量方程122221022w v v H h ggαα-+=+0212H gv H =+α令：代入上式得22222202222f j ivvl v vH h h g g d g g ααλζ=++=++∑∑2022i l vH d gαλζ⎛⎫=++ ⎪⎝⎭∑0212iv gH lαλζ=++∑11μλζ=++∑c ild令：二、简单管道淹没出流2c Q vA A gzμ==以0—0为基准面，对1-1断面和2-2断面建立能量方程122222101222w v v H H h ggαα-+=++222210120,0,22vv z H H ggαα≈≈=-上下游过水断面远大于管道，故：w f j h h h z ∴=+=∑22i l v z d gλζ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭∑12i v gzlλζ=+∑1μλζ=+∑c i ld令：淹没出流2211ZOOH 1H 2淹没出流时，作用水头z 全部消耗于水头损失cμ∑++自ζλd l1∑+淹ξλdl比较流量水头自由出流H 淹没出流ZgH A Q c 2μ=gzA Q c 2μ=1ζζ+∑∑自淹＝注：自由出流和淹没出流的比较OH V0≈011总水头线与测压管水头线的绘制22Vgp总水头线测压管水头线V 0≠0202V g22V g2211V 0≠0V 2≈022V g当下游流速水头等于0时，管道出口测压管水头线即为下游水池水面。
1221212()()()γγ-+-+=p p V V V z z g20v =∴1212()()γγ+=+p p z z2211V 0≠0V 2≠022V g当下游流速水头不等于0时，管道出口测压管水头线将低于下1221212()()()γγ-+-+=p p V V V z z g21v v <∴1212()()γγ+<+p p z z例有一渠道用直径d为0.40m的混凝土虹吸管来跨过山丘（见图），渠道上游水面高程▽1为100.0m，下游水面高程▽2为99.0m，虹吸管长度L1为12m，L2为8m，L3为15m，中间有600的折角弯头两个，进口安装率水网，无底阀。
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42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
ห้องสมุดไป่ตู้
有压管道中的恒定流
61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
ห้องสมุดไป่ตู้
有压管道中的恒定流
61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹