简单管道的水力计算精
短管水力计算
注意
1 长管和短管不按管道绝对长度决定。 2 当管道存在较大局部损失管件，例如局部开启闸 门、喷嘴、底阀等。即使管道很长，局部损失也 不能略去，必须按短管计算。
3 长管：忽略局部水头损失和流速水头（沿程损 失不能略去），计算工作大大简化，其对结果又 没有多大影响。
简单管道的水力计算
1.短管的水力计算:（自由出流、淹没出流）
练一练
H和H’一样吗？
Sp或SH对给定管路一般可认为是一个常数。它综合反 映了管路上沿程阻力和局部阻力情况。
简单管路中，总能量损失与流量的平方成正比。这一 规律在管路计算中广为应用。由于该公式反映了流体在 管路中的构造特性和流动特性规律，故可称为管路特性 方程。
（3） 虹吸管的水力计算 虹吸管是一种压力输
d 1C
l1 l2
H
hv 7 ~ 8m
d
12
最大安装高度
1 l1
hmax zC z1
hv
d
l1 l2
d
1C
12
H
hv
（3）水泵管路的水力计算 结构组成：吸水管、水泵、压水管 任务：确定水泵的安装高度和扬程
(1)自由出流 a、液体管路 短管的作用水头
Pa 2
v0
H
H0
1
l d
'
v2 2g
2
0
2
0 2
出口阻力损失：当液体从管道流入断面很大的容器 中或气体流入大气时产生的阻力损失。
1→突扩ξ0=1，令∑ξ= ∑ξ’+ ξ0
H
l d
v2 2g
v2
4Q
d
2
2
代入，得
出口局部阻力系数 重复了吗？
5.3 短管水力计算——学习材料
学习单元三、短管水力计算一、管流概述在水利土木工程和日常生活中，经常用管道来输送液体，如水利工程中的有压引水隧洞、有压泄洪隧洞、水电站的压力管道、灌溉工程中的虹吸管和倒虹吸管、抽水机的吸水管和压水管、建筑或城市给排水工程中的自来水管、通风热水管道、石油工程中的输油管、人体中的血管等，都是常见的有压管流。
有压管流一般都采用圆形管道输送。
水流运动的特点是：整个断面被液体所充满，没有自由液面，管道的整个边壁上都受动水压强作用，而且一般不等于大气压强。
因此，管流又称为有压流。
管道中的断面如果未被水冲满，则不能视为有压流，是无压流动（明渠流动）根据管道中水流的沿程水头损失、局部水头损失及流速水头所占的比重不同，管流可分为长管流动和短管流动。
长管即管道中水流的沿程水头损失较大，而局部水头损失和流速水头很小，此两项之和只占沿程水头损失5%以下，以致可以忽略不计。
一般自来水管可视为长管。
短管即管道中局部水头损失与流速水头两项之和占沿程水头损失的5%以上，水力计算时不能忽略，必须一起考虑在内。
虹吸管、倒虹吸管、坝内泄水管、抽水机的吸水管等，均可按短管计算。
特别需要指出的是，长管和短管并不是按管道的长度分类的，即使很长的管道，局部水头损失和流速水头不能忽略时，仍应按短管计算。
根据水流运动要素随时间是否变化，可分为有压恒定流和有压非恒定流。
当管中任一点的水流运动要素不随时间而改变时，即为有压恒定流，否则为有压非恒定流。
本课程主要研究有压恒定流的计算。
本节先介绍短管流动下图5-6表示一段短管的自由出流过程。
列1-1断面和2-2断面的能量方程，有：212222201-+=+w h gv g v H αα令0212H gv H =+α，称为作用水头。
又有∑∑+=-j f w h h h 21。
因此g v d lH 2)(220∑++=ξλα取 12=α 则g v dlH 2)1(2∑++=ξλ图5-6 短管的自由出流管中流速0211gH dl v ∑++=ξλ通过管道流量 002211gH A gH A dl Q c μξλ=++=∑式中 ∑++=ξλμdl c 11称为管道系统的流量系数。
.简单管道短管淹没出流的水力计算
.简单管道短管淹没出流的水力计算简单管道是生产实践中最常见的一种管道，也是复杂管道的组成部分。
如水泵的吸水管、虹吸管等都是简单管道。
在各种管道的水力计算中，简单管道的水力计算是最基本的。
需要指出的是，任何类型的简单管道的计算，都是根据具体的条件，按照定常总流能量方程进行的。
因此，本节所讨论的各种管道的水力计算，都应视为对定常总流能量方程的实际应用。
本节将讨论简单管道的自由出流、淹没出流的水力计算问题;给出在长管情况下的简单管道的水力计算方法;提供对管道中动水压强的沿程分布的分析方法;也给出管道直径的计算和选定原则，以及水泵装置、虹吸管的水力计算方法。
7．1．1 两种典型出流的水力计算问题1．自由出流的水力计算凡经管道出口流入大气的水流过程，称为自由出流。
如图7-1所示。
图7-1 简单管道自由出流示意图图7-1为一简单管道和水池相连接，末端出口水流流入大气。
现取通过管道出口中心的水平面0—0为基准面，在水池中距管道入口上游较远处取截面1—1，该截面符合渐变流的条件，并在出口截面处取截面2—2，如图7-1所示。
然后对截面1—1和截面2—2建立能量方程式中:v0——水池中的流速，也称行进流速;v——管道中流速;H——管道出口截面中心到水池水面的高差。
式(7-1)还可以写成式中:H0=——包括行进流速水头在内的总水头，又称为作用水头。
式(7-2)表明，简单管道在自由出流的情况下，管道的总作用水头一部分消耗于整个管道的水头损失hw，另一部分转化为出口截面2—2处的流速水头。
其中水头损失hw为管道中的沿程水头损失和局部水头损失之和，即则式(7-2)可以写成式(7-3)为简单管道在自由出流的情况下，水流应满足的方程。
解这个方程，可得H、v等有关的物理量。
2．淹没出流的水力计算如果管道的出口是淹没在水下的，这种水流过程称为淹没出流。
如图7-2所示。
图7-2 简单管道淹没出流示意图显然，在淹没出流的情况下，下游水位的高低变化将影响管道的输水能力。
管道水力计算
管道水力计算新大技术研究所：戴颂周2012 年3 月2 日目录第一章单相液体管内流动和管道水力计算 (3)第一节流体总流的伯努利方程 (3)一、流体总流的伯努利方程 (3)二、流体流动的水力损失 (3)第二节流体运动的两种状态 (6)一、雷诺实验 (6)二、雷诺数 (7)三、圆管中紊流的运动学特征—速度分布 (7)四、雷诺数算图 (8)第三节沿程水力损失 (9)一、计算方法： (9)第四节局部水力损失 (14)第五节管道的水力计算 (17)一、管道流体的允许流速（经济流速供参考） (17)二、简单管道的水力计算 (19)第二章玻璃钢管道水力计算 (20)第一节玻璃钢管道水力计算公式 (20)一、玻璃钢管道水力计算公式 (20)二、管道水力压降曲线 (21)三、常用液体压降的换算 (21)四、常用管件压降 (23)第二节油气集输管道压降计算 (24)第三节玻璃钢输水管线的水力学特性 (25)一、玻璃钢输水管水流量计算 (25)二、玻璃钢输水管水击强度计算 (25)第三章管道水力学计算中应注意的几个问题 (28)一、热油管道的工艺计算 (28)二、油水两相液体的工艺计算 (28)三、地形变化时的水力坡降 (30)第一章 单相液体管内流动和管道水力计算第一节 流体总流的伯努利方程一、流体总流的伯努利方程1. 流体总流的伯努利方程式（能量方式）=++gc g P Z 221111αρw h g c g P Z +++222222αρ 2. 方程的分析(1) 方程的意义物理意义：不可压缩的实际流体在管道内流动时的能量守恒，或者说，上游机械能=下游机械能+能量的损失。
(2) 各项的意义-21,z z 单位重量流体所具有的位能，或位置水头，m ，即起点、终点标高。
-g p g p ρρ/,/21单位重量流体所具有的压能，或压强水头，m ；即P 1 P 2为起点、终点液流压力，-g c g c 2/,2/222211αα单位重量流体所具有的动能，或速度水头，m ；即C 1 C 2为液流起、终点的流速。
简单管道的水力计算(精)
第六章
虹吸管示意图
孔口、管嘴出流与有压管流
§6.5 简单管道水力计算特例
虹吸管长度一般不大，故应按短管计算，以例说明。 1. 虹吸管流量的计算 根据淹没出流的公式计算 Q S A 2 gH 2. 虹吸管安装高度的计算
S
1 l d
以下游断面为基准面，列出上游断面和顶部断面的能量方程
压力管的管径是由经济流速来确定，
重要的工程要对几种可能的方案进 行技术经济比选。
水泵的装机容量就是确定动力装
置的功率。其计算公式为
gQH t Pp 1000 p
第六章
水泵水力计算示意图
孔口、管嘴出流与有压管流
欢 迎 提 问
如果您有任何问题， 请毫不犹豫地提出 !
In case of you have any question, DO NOT hesitate to ask me !
第六章
孔口、管嘴出流与有压管流
欢 迎 提 问
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第六章
孔口、管嘴出流与有压管流
§6.5 简单管道水力计算特例
1. 虹吸管的水力计算
虹吸管是一种压力输水管道， （如图）顶部弯曲且其高程高于上游 供水水面。若在虹吸管内造成真空， 使作用在上游水面的大气压强和虹吸 管内压强之间产生压差，水流即能超 过虹吸管最高处流向低处。虹吸管顶 部的真空理论上不能大于最大真空值， 即10米高水柱。实际上当虹吸管内压 强接近该温度下的汽化压强时，液体 将产生汽化，破坏水流的连续性。故 一般不使虹吸管中的真空值大于7－8 米。
管道水力计算-公式汇总
壁厚(mm)
计算内 径(mm) 80
流速 (m/s) 1.99
0.013
8
3.达西—魏斯巴赫(Darrcy—Weisbach)公式及雷诺(Reynolds)公式
公称直径 (mm)
外径 (mm)
壁厚(mm)
计算内 径(mm)
流速 (m/s)
50 32 1002
2.88 1.67 1.03
4.哈森-威廉方程Hazen Williams：
1.舍维列夫公式
公称直径 (mm) 800
外径 (mm) 820
壁厚(mm)
计算内 径(mm) 250
流速 (m/s) 0.71
8
2.曼宁(Mannins)公式C=1/n×R1/6和谢才(Chezy)公式v=C√Ri
粗糙系数
公称直径 (mm) 100
外径 (mm) 100
摩阻系数 公称直径 C (mm) 150 900
外径 (mm) 820
壁厚(mm)
计算内 径(mm) 600
流速 (m/s) 0.68
8
5.常年运行费用(能耗)差额△E=0.994QC△hf/(η K)
Q—计算平均流量(m /d) C—电价(元/KWh) △hf—水头损失差值(mH2O)
3
52500 0.6 -2.63
流量 （m3/h) 687.50
管长
水头损失 (m) 系数f 10000
0.0006
沿程水头 损失 总水头损失(m) Hf(m) 5.58
备注
注：适用于夹
6.70 砂玻璃钢管
沿程水头损 失(m) 0.12 0.05 0.12 0.15 总水头损 失(m) 0.13 0.06 0.13 0.16 备注
管道水力计算（给排水）
第十六篇%管道水力计算第一章%钢管和铸铁管水力计算一!计算公式!&按水力坡降计算水头损失水管的水力计算#一般采用以下公式&Q H ,!+lE 22-$!$#!#!%式中%Q ...水力坡降(,...摩阻系数(+l...管子的计算内径$(%(E...平均水流速度$(*h %(-...重力加速度#为3&1!$(*h2%!应用公式$!$#!#!%时#必须先确定求取系数,值的依据!对于旧的钢管和铸铁管&当F E#3&2W !"/!(时$E...液体的运动粘滞度#(2*h %#,H "&"2!"+l"&)($!$#!#2%当F E<3&2W !"/!(时,H !+l"&)!&/W !"#1I E ()F "&)($!$#!#)%或采用E H !&)W !"#$(2*h $水温为!"?%时#则,H "&"!43+l"&)!I "&1$4()F "&)($!$#!#0%管壁如发生锈蚀或沉垢#管壁的粗糙度就增加#从而使系数,值增大#公式$!$#!#2%和公式$!$#!#)%适合于旧钢管和铸铁管这类管材的自然粗糙度!将公式$!$#!#2%和公式$!$#!#0%中求得的,值代入公式$!$#!#!%中#得出的旧钢管和铸铁管的计算公式&当F #!&2(*h 时#Q H "&""!"4F2+l!&)$!$#!#/%当F <!&2(*h 时#’4!0!’第一章%钢管和铸铁管水力计算Q H "&"""3!2F 2+l!&)!I"&1$4()F "&)$!$#!#$%钢管和铸铁管水力计算表即按公式$!$#!#/%和$!$#!#$%制成!2&按比阻计算水头损失由公式$!$#!#0%求得比阻公式如下&DH Q ;2H "&""!4)$+l/&)$!$#!#4%钢管和铸铁管的D 值#列于表!$#!#0!二!水力计算表编制表和使用说明!&钢管及铸铁管水力计算表采用管子计算内径+l 的尺寸#见表!$#!#!!在确定计算内径+l 时#直径小于)""((的钢管及铸铁管#考虑锈蚀和沉垢的影响#其内径应减去!((计算!对于直径等于)""((和)""((以上的管子#这种直径的减小没有实际意义#可不必考虑!编制钢管和铸铁管水力计算表时所用的计算内径尺寸表!$#!#!钢%管%$((%水煤气钢管中等管径钢管公称直径M 8外%径M 内%径+计算内径+l 公称直径M 8外%径M 内%径+计算内径+l 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8$((%壁%厚%(%$((%0/$413!"!!!2!2/!/"!4/2""22/2/"24/)"")2/)/""&$!"&$$"&4""&4)"&4$"&41"&1""&1!"&1)"&10"&$$"&4""&40"&44"&43"&1!"&1)"&10"&1/"&1$"&42"&4$"&43"&1!"&1)"&1$"&1$"&14"&11"&13"&41"&1!"&1)"&1/"&14"&11"&13"&3""&3!"&32"&1/"&11"&13"&3""&3!"&32"&3)"&3)"&30"&3/"&32"&3)"&30"&3/"&3/"&3$"&3$"&34"&34"&34!!!!!!!!!!!&"3!&"1!&"$!&"$!&"/!&"0!&"0!&")!&")!&")!&!1!&!$!&!)!&!2!&!"!&"3!&"1!&"4!&"4!&"$’3!0!’第一章%钢管和铸铁管水力计算中等管径钢管F 值的修正系数i 2表!$#!#)公称直径M 8$((%壁%厚%(%$((%0/$413!"!!!2!2/!/"!4/2""22/2/"24/)"")2/)/""&1)"&1/"&14"&13"&3""&3!"&32"&3)"&3)"&30"&1$"&11"&13"&3!"&32"&3)"&3)"&30"&30"&3/"&11"&3""&3!"&32"&3)"&30"&30"&3/"&3/"&3$"&3!"&32"&3)"&30"&3/"&3/"&3$"&3$"&3$"&34"&30"&3/"&3$"&34"&34"&34"&34"&34"&31"&31"&34"&34"&31"&31"&31"&31"&33"&33"&33"&33!!!!!!!!!!!&")!&")!&"2!&"2!&"2!&"2!&"!!&"!!&"!!&"!!&"4!&"/!&"/!&"0!&"0!&")!&")!&")!&"2!&"2钢管和铸铁管的比阻D 值表!$#!#0水煤气钢管中等管径钢管铸铁管公称直径M 8$((%D $;()*h %D $;7*h %公称直径M 8$((%D $;()*h %内径$((%D $;()*h 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2%!应用公式$!$#2#!%时#应先确定系数,值!对于各种材质的塑料管$硬聚氯乙烯管"聚丙烯管"聚乙烯等%#摩阻系数定为&,H "&2/X f "&22$$!$#2#2%式中%X f ...雷诺数(X f HF +l E$!$#2#)%其中%E ...液体的运动粘滞系数$(2*h %!当E H !&)W !"#$(2*h $水温为!"?%时#将公式$!$#2#2%和式$!$#2#)%中求得的,值代入公式$!$#2#!%中#进行整理后得到&Q H "&"""3!/;!&440+l0&440$!$#2#0%式中%;...计算流量$()*h %(+l...管子的计算内径$(%!塑料给水管水力计算表即按公式$!$#2#0%制成!二!水力计算表的编制和使用说明$!%为计算方便#水力计算表是按标准管的计算内径编制的!对于公称管径M 8H 1>!/((的塑料管#采用,轻工业部部标准5P 41>1".4/-中B 8H!&"F B 9$!"J -*c (2%规格的硬聚氯乙烯管的实际内径作为标准管计算内径!对于公称管径M 8H 2">)/"((的塑料’)00!’第二章%塑料给水管水力计算管#采用,轻工业部部标准5P 41>1".4/-中B 8H"&$F B 9$$J -*c (2%规格的硬聚氯乙烯管的实际内径作为标准管计算内径!$2%各种不同材质"不同规格的塑料管#由于计算内径互有差异#所以在进行水力计算时#应将查水力计算表所得的!"""Q 值和F 值#分别乘以阻力修正系数i !和流速修正系数i 2进行修正!i !H +l+l()m0&440$!$#2#/%i 2H +l+l()m 2$!$#2#$%式中%+l...标准管计算内径$(%(+l m...计算管计算内径$(%!$)%国产各种材质规格塑料管的i !"i 2数据见表!$#2#!"表!$#2#2和表!$#2#)!在表!$#2#!中#硬聚氯乙烯管和聚乙烯管规格取自,轻工业部部标准5P 41>1".4/-!在表!$#2#2中#聚丙烯管规格取自轻工业部聚丙烯管材标准起草小组!341年1月编制的,聚丙烯管材料暂行技术条件-!在表!$#2#)中#硬聚氯乙烯管和聚乙烯管规格取自,化工部部标准@P .$).$/-!其它材质"规格塑料管的i !"i 2可分别用公式$!$#2#/%和式$!$#2#$%自行计算!轻工业部部标准硬聚氯乙烯管及聚乙烯管i !!i 2值表!$#2#!材%质硬%聚%氯%乙%烯聚%乙%烯工作压力B -H"&$F B 9B -H !&"F B 9B -H "&0F B 9公称管径M 8$((%外径MW 壁厚$((%计算内径+lm$((%i !i 2外径MW 壁厚$((%计算内径+lm$((%i !i 2外径MW 壁厚$((%计算内径+lm$((%i !i 21!2W !&/3!!!2W !&/3!!!"!$W 2!2!!!$W 2!2!!!/2"W 2!$!!2"W 2!$!!2"2/W !&/22!!2/W 2&/2"!&/4$!&2!"2/W 22!!&203!&"312/)2W !&/23!!)2W 2&/24!&0"4!&!/0)2W 2&/24!&0"4!&!/0)20"W 2&")$!!0"W ))0!&)!0!&!2!0"W ))0!&)!0!&!2!0"/"W 2&"0$!!/"W )&/0)!&)1"!&!00/"W 002!&/00!&2""/"$)W 2&//1!!$)W 0//!&213!&!!2$)W //)!&/)1!&!314"4/W 2&/4"!!4/W 0$4!&2)2!&"321"3"W )10!!3"W 0&/1!!&!3"!&"4/!""!!"W )&/!")!!!!"W /&/33!&2"1!&"12’000!’第十六篇%管道水力计算材%质硬%聚%氯%乙%烯聚%乙%烯工作压力B -H"&$F B 9B -H !&"F B 9B -H "&0F B 9公称管径M 8$((%外径MW 壁厚$((%计算内径+lm$((%i !i 2外径MW 壁厚$((%计算内径+lm$((%i !i 2外径MW 壁厚$((%计算内径+lm$((%i !i 2!!"!2/W 0!!4!!!2/W $!!)!&!1!!&"42!!2/!0"W 0&/!)!!!!0"W 4!2$!&2"0!&"1!!/"!$"W /!/"!!!$"W 1!00!&2!/!&"1/!4/!1"W /&/!$3!!!1"W 3!$2!&220!&"112""2""W $!11!!2""W !"!1"!&2)!!&"3!22/22/W 42!!!!2/"2/"W 4&/2)/!!24/21"W 1&/2$)!!)"")!/W 3&/23$!!)/")//W !"&3))0!!0""0""W !2)4$!!计算示例&)例*%已知流量;H !0.*h H "&"!0()*h #求管长.H )/""(#管径M 2""W $#轻工业部部标准B 8H!&"F B 9$!"J -*c (2%硬聚氯乙烯管的水头损失及平均水流速度!)解*%由表!$#2#!中查得外径M 2""((的塑料公称直径为M 82""((#又由表!$#2#0中查得M 82""((#当;H !0.*h 时#!"""Q H !&)0(#F H "&/(*h!因选用非标准管#故须对已求得的!"""Q 值加以修正!由表!$#2#!查得阻力修正系数i !H!&2)!#故实际水头损失为&,H Q i !.H !&)0!"""W !&2)!W)/""H /&44(同法查得流速修正值i 2H !&"3!#将由表!$#2#0中查得的流速F H "&/"(*h 加以修正!求得管内实际流速为FH "&/"W !&"3!H "&/0$(*h $0%工程中#塑料管一律用外径W 壁厚表示其规格!本计算表中公称管径是指外径而言#单位为毫米!三!水力计算塑料给水管水力计算见表!$#2#0!’/00!’第二章%塑料给水管水力计算’$00!’’400!’’100!’’300!’’"/0!’’!/0!’’2/0!’’)/0!’’0/0!’’//0!’’$/0!’第十六篇%管道水力计算’4/0!’第二章%塑料给水管水力计算’1/0!’第十六篇%管道水力计算’3/0!’第二章%塑料给水管水力计算’"$0!’第十六篇%管道水力计算第三章%钢筋混凝土圆管!非满流$R H "&"!0"水力计算一!计算公式;H FD $!$#)#!%图!$#)#!%,<M 2%%%%%F H !RX 2*)Q !*2$!$#)#2%式中%;...流量$()*h %(F...流速$(*h %(R...粗糙系数(X ...水力半径$(%(Q ...水力坡降(D ...水流断面$(%!当,<M 2时#DH $;#h Q R ;c a h ;%^2$!$#)#)%图!$#)#2%,<M2%%%%%3H 2;^$!$#)#0%3...湿周$(%!XH ;#h Q R ;c a h ;2;^$!$#)#/%当,[M 2时#DH $1#;I h Q R ;c a h 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简单管道的水力计算(精)
k 1
Q2 0.152 2 hf k 2 l 2500 9.5m 2 K 2.464
H 1 2 1 H 2 h f 45 61 25 9.5 18.5m
Δ
水塔
H
H1 H2
Δ Δ
1 2
例
6.2
图
第六章
孔口、管嘴出流与有压管流
§6.4 简单管道水力计算的基本类型
因为管道的长度较大，考虑按照长管计算。 解： 列出水厂断面和工厂断面的能量方程
1 H 1 2 H 2 h f
当管径 d 400mm，查表铸铁管 K 2.464 10 3 l s
求得K值后反查表就可得d
A 2 gH C
② 对于短管
Q 1 d
1
4
l d
d 2 2 gH
4Q
C 2 gH
, c 1
1 l d
采用试算法
第六章
孔口、管嘴出流与有压管流
§6.4 简单管道水力计算的基本类型
2. 管道的输流能力，管长已知，要求选定所需的管径及相应的水头。 这是工程中常见的实际问题。通常是从技术和经济两方面综合考虑， 确定满足技术要求的经济流速。 ①管道的技术要求。流量一定的条件下，所选管径的大小影响着管中 的流速，所选管径应使流速控制在既不会产生过大的压力，降低管道 的使用寿命，又不能过小，使泥沙沉积，阻塞管路。一般情况下，水 电站引水管中流速不应大于（5～6）m/s ，给水管中的流速不应大于 （2.5～3）m/s，不应小于0.25m/s 。 ②管道的经济效益。重要的管道在选取管径时一般应选择几个方案进 行比选，选出一种方案，使得管道投资和运转的总费用最小，但是工 程中，费用最小的并非各方面最优或可行，往往是选一种经济上合理 工程上可行的方案作为最终设计方案，这样选定的流速称为经济流速， 对应的直径为经济直径。具体数值可参照有关设计手册。
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hf
k
Q2 K2
l 0.1522 2.464 2
2500 9.5m
H1 2 1 H 2 h f 45 61 25 9.5 18.5m
第六章 孔口、管嘴出流与有压管流
§6.4 简单管道水力计算的基本类型
3. 管道管线布置已定，当要求输送一定的流量时，确定所需 的断面尺寸（圆形管即确定直径）。这时可能出现下列两 种情况：
这种类型的题一般在输流工程中用到的较多，按长管计算：
H
hf
Q2 l, K K2
AC
R,C
1
R
1 6
或者用查表法。
n
供水工程中当 v 1.2时m s
H
hf
k
Q2 K2
l
当 v 1.2时m s
H
hf
k
Q2 K2
l
式中k 查表可得
式中 k 1
第六章 孔口、管嘴出流与有压管流
§6.4 简单管道水力计算的基本类型
2. 管道的输流能力，管长已知，要求选定所需的管径及相应的水头。 这是工程中常见的实际问题。通常是从技术和经济两方面综合考虑，
确定满足技术要求的经济流速。 ①管道的技术要求。流量一定的条件下，所选管径的大小影响着管中的 流速，所选管径应使流速控制在既不会产生过大的压力，降低管道的使 用寿命，又不能过小，使泥沙沉积，阻塞管路。一般情况下，水电站引 水管中流速不应大于（5～6）m/s ，给水管中的流速不应大于（2.5～3） m/s，不应小于0.25m/s 。
例6.2 由水塔向工厂供水，如图所示，采用铸铁管，管长2500m，
管径400mm。水塔处地形标高为 ，工厂1 需61水m 量
，工
厂地Q 形 0标.15高2 m3 s ，管路末端需要的2 自 4由5m水头 ，试设计水塔高
度HH。2 25m
水塔
H1
1
H
例
6.2
H2
图
2
Δ Δ
Δ
第六章 孔口、管嘴出流与有压管流
第六章 孔口、管嘴出流与有压管流
§6.4 简单管道水力计算的基本类型
4. 对于一个管道尺寸、水头和流量已知的管道，要求确定管 道各断面的压强的大小
根据能量方程，管路中任意断面处的测压管水头为：
p
v2
(z )i H0 (hf hj )0i 2g
即管路中任意断面i 处的测压管水头等于总水头H0 减去该断 面以前的沿程水头损失与局部水头损失，再减去该断面的流速水 头。把各断面的测压管水头连接起来，就得到整个管路的测压管 水头线。
渗水池 ζe=0.5
排水管
ζ弯=0.5
ζ阀=0.5
例 6.1图
集水井 ζo=0.5
第六章 孔口、管嘴出流与有压管流
§6.4 简单管道水力计算的基本类型
解：由图可知该排水装置系淹没出流，其计算公式为 Q c A 2gH
在淹没出流情况下，作用水头为上、下游水位差 H 45 38.7 6.3m
依据
虹吸管示意图
第六章 孔口、管嘴出流与有压管流
§6.5 简单管道水力计算特例
虹吸管长度一般不大，故应按短管计算，以例说明。
1. 虹吸管流量的计算 根据淹没出流的公式计算 Q S A 2gH
2. 虹吸管安装高度的计算
S
1
l d
以下游断面为基准面，列出上游断面和顶部断面的能量方程
H
p0 g
0
H
z
pc g
v2 2g
§6.4 简单管道水力计算的基本类型
解：因为管道的长度较大，考虑按照长管计算。
列出水厂断面和工厂断面的能量方程 1 H1 2 H 2 h f
当管径d 400，m查m表铸铁管
K
2.464 103
l s
v 4 Q 4 0.152 1.21m s ，所以 d 2 0.42
k 1
§6.4 简单管道水力计算的基本类型
对于恒定流，有压管道的水力计算主要有下列几种：
1. 输水能力计算
当管道的布置、断面尺寸d 及作用水头H 已知时，要求确定管道 通过的流量。
Δ Δ
例6.1 计算某水电厂由渗水
池排入集水井的流量，已知 排水管的糙率 n ，0.0管125 径 d ，15管0m长m ，l其他20数m 据如图所示。
②管道的经济效益。重要的管道在选取管径时一般应选择几个方案进 行比选，选出一种方案，使得管道投资和运转的总费用最小，但是工 程中，费用最小的并非各方面最优或可行，往往是选一种经济上合理 工程上可行的方案作为最终设计方案，这样选定的流速称为经济流速， 对应的直径为经济直径。具体数值可参照有关设计手册。
1. 管道的输流能力Q，管长l 及管道的总水头H 均已确定。ຫໍສະໝຸດ ① 对H于长Q管2 l, K
Q2l
Q
K2
HH
求得K值后反查表就可得d
l
② 对于短管 Q
1
1 l d
A
2gH
C
4
d2
2gH
d
4Q C 2gH
, c
1 1 l
d
采用试算法
第六章 孔口、管嘴出流与有压管流
§6.4 简单管道水力计算的基本类型
n 0.0125 和
d
150mm，C
1
(d
1
)6
1
(
0.15
)
1 6
46.28
n 4 0.0125 4
8g 8 9.8 0.0367 C 2 46.282
l 0.0367 20 4.89
d
0.15
i 0.5 1.1 2.0 1.0 4.6
流量系数
c
1
l d
i
Q
C
第六章 孔口、管嘴出流与有压管流
欢迎提问
➢如果您有任何问题， 请毫不犹豫地提出 !
In case of you have any question, DO NOT hesitate to ask me !
第六章 孔口、管嘴出流与有压管流
§6.5 简单管道水力计算特例
1. 虹吸管的水力计算
虹吸管是一种压力输水管道，（如图） 顶部弯曲且其高程高于上游供水水面。 若在虹吸管内造成真空，使作用在上游 水面的大气压强和虹吸管内压强之间产 生压差，水流即能超过虹吸管最高处流 向低处。虹吸管顶部的真空理论上不能 大于最大真空值，即10米高水柱。实 际上当虹吸管内压强接近该温度下的汽 化压强时，液体将产生汽化，破坏水流 的连续性。故一般不使虹吸管中的真空 值大于7－8米。
d 2 4
2gH 0.325 0.152 4
c
1
0.325
4.89 4.6
2 9.8 6.3 0.064 m3 s 64 l s
第六章 孔口、管嘴出流与有压管流
§6.4 简单管道水力计算的基本类型
2. 当已知管道的尺寸和输流能力时，计算水头损失，即要求 确定通过一定流量所必须的水头。