《流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)》第五章課件

《流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)》5.1.1孔口淹沒出流賀龍流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)孔口淹沒出流目錄一、孔口淹沒出流定義二、孔口淹沒出流的計(jì)算三、孔口淹沒出流的應(yīng)用孔口淹沒出流定義一

淹沒出流：當(dāng)液體從孔、管道等直接流入另一個充滿相同液體的空間。一般認(rèn)為是流入同種溶液就是淹沒出流?？卓谘蜎]出流：指的是圓形薄壁小孔口的淹沒出流?？卓谘蜎]出流定義一

孔口淹沒出流與孔口自由出流的對比：相同點(diǎn)：因?yàn)閼T性作用，水流經(jīng)孔口的時候會形成收縮斷面，然后擴(kuò)大。不同點(diǎn)：1、C-C之后的擴(kuò)大淹沒出流受后面的水池的影響，而自由出流就不受影響。2、與自由出流不同是孔口的兩側(cè)都有一定深度的液體，故作用水頭不同。孔口淹沒出流的計(jì)算二

00孔口淹沒出流的計(jì)算二

孔口淹沒出流的計(jì)算二

孔口淹沒出流的計(jì)算二

淹沒出流

自由出流孔口淹沒出流的計(jì)算二孔口淹沒出流的應(yīng)用三

1、孔板送風(fēng)孔板送風(fēng)是將處理過的清潔空氣用風(fēng)機(jī)送到房間頂部的夾層空間，并使夾層內(nèi)的壓強(qiáng)比房內(nèi)壓強(qiáng)大，夾層內(nèi)的空氣通過布置在房頂頂棚的小圓孔流到房內(nèi)，達(dá)到凈化房內(nèi)空氣的目的?？装宓娘L(fēng)口孔板送風(fēng)室內(nèi)空間孔口淹沒出流的應(yīng)用三

2、孔板流量計(jì)在管道中裝設(shè)孔板，測得孔板前后漸變斷面上的壓差，即可求得管中流量，這種裝置叫孔板流量計(jì)淹沒出流流量與流速計(jì)算淹沒出流的應(yīng)用小結(jié)思考題孔口自由出流和孔口淹沒出流的計(jì)算中作用水頭有何區(qū)別？《流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)》5.1.2孔口自由出流賀龍流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)孔口自由出流目錄一、孔口出流定義二、孔口出流分類三、孔口自由出流孔口出流定義一在容器側(cè)壁或底部開孔，容器內(nèi)的流體經(jīng)孔口流出的流動現(xiàn)象，稱為孔口出流?？卓诔隽鞴茏斐隽骺卓诔隽鞣诸惗?、孔口具有很薄的邊緣，流體與孔壁接觸僅是一條周線（如圖所示），孔的壁厚對出流無影響，這樣的孔口稱為薄壁孔口。根據(jù)孔口邊緣厚薄分為薄壁孔口（孔口出流）、厚壁孔口（管嘴出流）?？卓诔隽鞣诸惗?、當(dāng)圓孔壁厚很厚的時候，此時的出流稱為厚壁孔口，當(dāng)圓孔的孔壁厚度δ等于3-4d時，或者在孔口處外接一段長為3-4d的圓管時，也可稱為管嘴?？卓诔隽鞣诸惗?jù)d/H比值大孔口小孔口d——孔口直徑H——孔口形心以上的水頭孔口出流分類二

若d≤H/10，這種情況可認(rèn)為孔口斷面上各點(diǎn)的水頭都相等，各點(diǎn)的流速相同。若d>H/10，這種情況不可認(rèn)為孔口斷面上各點(diǎn)的水頭都相等，計(jì)算中應(yīng)考慮孔口斷面上不同高度的水頭不相等，因此流速也是變化的。小孔口大孔口孔口出流分類二孔口淹沒出流孔口自由出流經(jīng)孔口出流的流體與周圍的靜止流體是屬于同一相經(jīng)孔口出流的流體與周圍的靜止流體是不屬于同一相1、流線流過孔口后繼續(xù)收縮，直到距孔口約d/2處，斷面達(dá)到最小，流線趨于平行。該斷面稱為收縮斷面孔口自由出流三本節(jié)研究的孔口：圓形、薄壁、小孔口以c-c斷面的形心所在的水平面為基準(zhǔn)，對1-1斷面和c-c斷面，列伯努利方程，有孔口自由出流三1-1斷面的計(jì)算點(diǎn)取水箱自由液面，c-c斷面形心的壓強(qiáng)近似為大氣壓，則局部水頭損失為孔口自由出流三則令則有稱為作用水頭可得φ稱為流速系數(shù)若取動能修正系數(shù)為1.0，則顯然，φ表示實(shí)際流速與理想流速的比值。實(shí)驗(yàn)測得薄壁小孔的流速系數(shù)φ＝0.97－0.98，則局部阻力系數(shù)約為0.06。若再忽略局部水頭損失則得c-c斷面的理論流速為孔口自由出流三設(shè)孔口斷面面積為AC，收縮斷面面積為AC，由實(shí)驗(yàn)可知AC和A的比值（收縮系數(shù)）則通過孔口的水流流量為孔口自由出流三根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得一般μ=0.62-0.64孔口出流孔口出流分類出流公式小結(jié)思考題薄壁孔口和厚壁孔口對出流有什么影響？《流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)》5.2管嘴出流賀龍流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)管嘴出流目錄一、管嘴出流的定義二、管嘴出流的計(jì)算三、其他類型管嘴管嘴出流的定義一管嘴出流：液體經(jīng)由容器外壁上安裝的長度L=3~4d的短管出流，或容器壁的厚度為3~4d的孔口出流。出流形式自由出流淹沒出流管嘴出流的定義一1、連接的管嘴的長度L=3-4d（L太短屬于孔口出流、L太長屬于連接管路）2、作用水頭H0≤9.3m（管嘴出流會在管嘴與水箱連接處出現(xiàn)負(fù)壓、不能使溶液達(dá)到汽化壓強(qiáng)）管嘴出流的要求管嘴出流的定義一管嘴出流的特點(diǎn)：水流進(jìn)入管嘴之前的流動情況和孔口出流相同，進(jìn)入管嘴后，先形成收縮斷面，在收縮斷面附近水流與管壁分離，形成漩渦區(qū)，之后水流逐漸擴(kuò)大，直至完全充滿整個管面。管嘴出口斷面上為滿管流。管嘴出流的計(jì)算二

00管嘴出流的計(jì)算二

管嘴出流的計(jì)算二

管嘴出流的計(jì)算二

其他類型的管嘴三①流線形管嘴管嘴的外形符合流線形狀φ=μ=0.97適用于要求流量大，水頭損失小，出口斷面上速度分布均勻的情況。其他類型的管嘴三

其他類型的管嘴三

管嘴出流流速流量的計(jì)算其他類型管嘴出流小結(jié)思考題孔口出流與管嘴出流的區(qū)別？《流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)》5.3簡單管路賀龍流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)簡單管路目錄一、簡單管路定義二、簡單管路的計(jì)算三、例題解析簡單管路的定義一所謂簡單管路就是具有相同管徑d，相同流量Q的管段，它是組成各種復(fù)雜管路的基本單元。簡單管路的定義二假設(shè)水只從進(jìn)戶管到閥門B，且在正常供水沒有檢修，如果A-B中Q相同，且管徑d不變，A-B即為簡單管路。那么請問A、B兩點(diǎn)的壓強(qiáng)相等嗎？

AB簡單管路的計(jì)算二

AB簡單管路的計(jì)算二局部損失和沿程損失所占比例相當(dāng)，均不可忽略例如：水泵的吸水管、虹吸管、室內(nèi)給水管道以沿程損失為主，而局部損失和流速水頭可以忽略例如：城市的室外給水管道、城市熱力管道長管短管例題解析三

如圖，已知H=2m，上游管長l1=15m，下游管長l2=20m，管徑沿程不變，均為d=200mm，λ=0.025，又已知局部阻力系數(shù)：進(jìn)口阻力系數(shù)ζ1=1，出口阻力系數(shù)ζ2=1，中間設(shè)置3個角度均為45°的彎頭，阻力系數(shù)ζ3=0.2，最大允許吸上真空高度[hv]=7m。求通過虹吸管的流量及管頂C處最大允許安裝高度。例題解析三

例題解析三

例題解析三

管路計(jì)算簡單管路定義長管與短管小結(jié)思考題

請列式表達(dá)下圖中從1-1到2-2斷面損失hw？ζ1ζ2ζ2ζ3《流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)》5.4管路的串聯(lián)與并聯(lián)賀龍流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)管路的串聯(lián)與并聯(lián)目錄一、管路的串聯(lián)二、管路的并聯(lián)三、串并聯(lián)的應(yīng)用管路的串聯(lián)一由直徑不同的幾段管路順次連接起來的就稱為串聯(lián)管路

管路的串聯(lián)一因此對串聯(lián)管路(無中途分流或合流)則有串聯(lián)管路阻力損失，按阻力疊加原理有因流量Q各段相等，于是得并聯(lián)管路：在兩節(jié)點(diǎn)之間并設(shè)兩條或兩條以上的管路。管路的并聯(lián)二并聯(lián)管路相比串聯(lián)管路提高了供水可靠性。管路的并聯(lián)二

并聯(lián)節(jié)點(diǎn)a、b間的阻力損失，從能量平衡觀點(diǎn)來看，無論是1支路、2支路、3支路均等于a、b兩節(jié)點(diǎn)的壓頭差。于是管路的并聯(lián)二設(shè)S為并聯(lián)管路的總阻抗，Q為總流量，則有

阻抗的關(guān)系流量的關(guān)系串并聯(lián)的應(yīng)用三所有的復(fù)雜管路都是由簡單管路串聯(lián)并聯(lián)組成的。串聯(lián)管路一般應(yīng)用在如：住宅樓的進(jìn)戶管、衛(wèi)生間的給水管道等。并聯(lián)管路一般應(yīng)用在對安全可靠性有一定要求的部分，如：城市供水管網(wǎng)的主干管、住宅小區(qū)的消防立管之間。串并聯(lián)的應(yīng)用三例：如圖，某兩層建筑的供熱管路立管設(shè)置：管段1的直徑d1為20mm，總長l1為20m，∑ζ1=15。管段2的直徑d2為20mm，總長l2為10m，∑ζ2=15，管路的λ=0.025，干管中的流量Q=0.001m3/s，求Q1和Q2

。串并聯(lián)的應(yīng)用三

串并聯(lián)的應(yīng)用三

管路串聯(lián)管路并聯(lián)串聯(lián)管路并聯(lián)管路應(yīng)用小結(jié)并聯(lián)管路中各支管的流量分配遵循什么原則？如果要得到各支管中流量相等，該如何設(shè)計(jì)管路？思考題《流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)》5.5管網(wǎng)計(jì)算基礎(chǔ)目錄一、枝狀管網(wǎng)

二、環(huán)狀管網(wǎng)枝狀管網(wǎng)一

作為枝狀管網(wǎng)類型之一，圖5-17所給出的，是由三個吸氣口，六根簡單管路，并、串聯(lián)而成的排風(fēng)枝狀管網(wǎng)。根據(jù)并、串聯(lián)管路的計(jì)算原則，可得到該風(fēng)機(jī)應(yīng)具有的壓頭為風(fēng)機(jī)應(yīng)具有的風(fēng)量為枝狀管網(wǎng)一

常遇到的水力計(jì)算，基本有兩類：環(huán)狀管網(wǎng)二如圖所示。它的特點(diǎn)是管段在某一共同的節(jié)點(diǎn)分支，然后又在另一共同節(jié)點(diǎn)匯合。是很多個并聯(lián)管路組合而成。因此環(huán)狀管網(wǎng)遵循串聯(lián)和并聯(lián)管路的計(jì)算原則，并存在下列兩個條件：(1)任一節(jié)點(diǎn)(如G點(diǎn))流入和流出的流量相等。即這是質(zhì)量平衡原理的反映。環(huán)狀管網(wǎng)二(2)任一閉合環(huán)路(如ABGFA)中，如規(guī)定順時針方向流動的阻力損失為正，反之為負(fù)，則各管段阻力損失的代數(shù)和必等于零。即這是并聯(lián)管路節(jié)點(diǎn)間各分支管段阻力損失相等的反映。環(huán)狀管網(wǎng)二環(huán)狀管網(wǎng)根據(jù)上述兩個條件進(jìn)行計(jì)算，理論上沒什么困難，但在實(shí)際計(jì)算程序上是相當(dāng)繁瑣的。因此環(huán)狀管網(wǎng)的計(jì)算方法較多，這里僅對哈迪·克羅斯的方法做一簡單介紹，采用此方法，易于編制計(jì)算機(jī)程序。圖5-19環(huán)路劃分

例題例題例題例題小結(jié)枝狀管網(wǎng)環(huán)狀管網(wǎng)思考題如何計(jì)算環(huán)狀管網(wǎng)的第一次校正流量？《流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)》5.6有壓管中的水擊目錄一、水擊現(xiàn)象二、水擊產(chǎn)生的原因三、防止水擊的措施水擊現(xiàn)象一水擊的定義有壓管中運(yùn)動著的液體，由于閥門或水泵突然關(guān)閉，使得液體速度和動量發(fā)生急劇變化，從而引起液體壓強(qiáng)的驟然變化，這種現(xiàn)象稱為水擊。水擊所產(chǎn)生的增壓波和減壓波交替進(jìn)行，對管壁或閥門的作用猶如錘擊一樣，故又稱為水錘。水擊現(xiàn)象一（一）第一階段當(dāng)水管下游閥門突然關(guān)閉，則緊靠閥門的第一層水受閥門阻礙便停止流動，它的動量在閥門關(guān)閉這一瞬間便發(fā)生突然變化，使得閥門附近處的壓強(qiáng)驟然升高。其他的水跟隨運(yùn)動，速度漸漸降低。水擊現(xiàn)象一（一）第二階段由于水池中壓強(qiáng)不變，在管路進(jìn)口M處的液體，便在管中水擊壓強(qiáng)與水池靜壓強(qiáng)的壓差作用下，立即向著水池方向流動。這樣，管中水受壓縮的狀態(tài)。水擊現(xiàn)象一（一）第三階段當(dāng)在閥門處的壓強(qiáng)恢復(fù)到常壓后，由于液體運(yùn)動的慣性作用，管中的液體仍然存在往水池方向流動趨勢，致使閥門處的壓強(qiáng)急劇降低至常壓之下，并使得液體停止下來。這一低壓彈性波由閥門處又以波速向上游進(jìn)口M處傳遞，直至?xí)r間上后傳到水池口為止，此時管中液體便處在瞬時減壓的減壓狀態(tài)。水擊現(xiàn)象一（一）第四階段由于進(jìn)口M處，水池壓強(qiáng)和管路中存在壓差，在壓強(qiáng)差的作用下，水又開始從水池以流向管路。管中的水又逐層獲得向閥門方向的速度，壓強(qiáng)也相應(yīng)地逐層升到常壓，這是自水池第二次反射回的常壓彈性波。當(dāng)上時，閥門處的壓強(qiáng)也恢復(fù)到正常壓強(qiáng)，此時水流恢復(fù)到水擊未發(fā)生時的起始正常狀態(tài)。水擊現(xiàn)象一（二）水擊分類

閥門關(guān)閉的時間很短，在從水池反回來的彈性波未到閥門處時，已關(guān)閉完了。這種情況下的水擊稱為直接水擊從水池反回來的彈性