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1、第六章 能量損失及管路計算任務(wù)：首先討論沿程阻力系數(shù)λ和局部阻力系數(shù)ζ的確定方法，然后著重討論總流伯諾里方程和能量損失方程在管路計算中的應(yīng)用。最后簡單介紹明渠流的計算。內(nèi)容：第一節(jié) 沿程阻力系數(shù)第二節(jié) 局部阻力系數(shù)第三節(jié) 管路計算第四節(jié) 有壓管路中的水擊1第一節(jié) 沿程阻力系數(shù)一、尼古拉茨實驗實驗?zāi)康模害恕玆e、Δ/d實驗裝置：人工粗糙管－－把經(jīng)過篩選的大小均勻一致 的固體顆粒粘貼在管壁上，這樣的管路稱為 人工粗糙管。實驗原理：能量方程2一、尼古拉茨實驗層流區(qū)第一過渡區(qū)第二過渡區(qū)水力光滑區(qū)水力粗糙區(qū)紊流區(qū)3一、尼古拉茨
2、實驗Ⅰ區(qū)——層流區(qū)，Re＜2320。λ=64/ReⅡ區(qū)——第一過渡區(qū)，2320≤Re＜4000。實驗點無明 顯規(guī)律。。布拉休斯公式(適用于Re=4000～105)Ⅲ區(qū)——水力光滑區(qū)，尼古拉茨光滑管公式(適用于Re=105～3×106)4一、尼古拉茨實驗Ⅳ區(qū)——第二過渡區(qū)，Ⅴ區(qū)——水力粗糙區(qū)闊爾布魯克公式尼古拉茨粗糙管公式5二、莫迪圖實驗裝置：工業(yè)管道。當(dāng)量粗糙度：在紊流粗糙區(qū)，與相同直徑人工粗糙管 具有相同λ，則把該人工粗糙管的相對 粗糙度定義為該工業(yè)管道的當(dāng)量粗糙度。6二、莫迪圖7例 6-1直徑d=0.2m的普通鍍鋅管長l=2
3、000m，用來輸送v=35×10-6m2/s的重油。當(dāng)流量Q=0.035m3/s時，求沿程損失hf。若油的重度為γ=8374N/m3，壓力損失是多少?解：故流動位于水力光滑區(qū)。用布拉休斯公式λ=0.3164Re-0.25=0.3164×6366-0.25=0.0354查表得普通鍍鋅管的當(dāng)量粗糙度Δ=0.39mm。8例 6-2某梯形巷道長l=300m，過流斷面面積A=6.5m2，濕周長度χ=10.6m，當(dāng)量粗糙度Δ=8mm。當(dāng)粘度ν=1.57×10-5m2/s，ρ=1.17kg/m3的空氣以v=6m/s在其中流動時，求壓力損失Δp。(m)
4、(Pa)解水力直徑故流動位于水力粗糙區(qū)，用尼古拉茲粗糙管公式9補(bǔ)充例題一圓管直徑d=78.5mm，阻力平方區(qū)的λ＝0.0215，求管壁材料的Δ值。解：10第二節(jié) 局部阻力系數(shù)一、局部阻力系數(shù)及局部損失實驗證明，流經(jīng)局部裝置時，流體一般都處于高紊流狀態(tài)。這表現(xiàn)為ξ只與局部裝置的結(jié)構(gòu)有關(guān)而與雷諾數(shù)無關(guān)。0.090.150.20.250.30.340.450.470.5?0.90.80.70.60.50.40.20.10.01突縮管突擴(kuò)管ζ的數(shù)值或計算公式示意圖類型11三、局部裝置的當(dāng)量管長將局部裝置的損失折算成長度為le的直管的沿程損失，則
5、長度le便是該局部裝置的當(dāng)量管長。四、能量損失的疊加當(dāng)一條管路中包含有若干個局部裝置時，管路的總水頭損失等于沿程損失與所有管件的局部損失之和，即水力長度(或計算長度)管路阻力系數(shù)，簡稱管阻，s2/m512補(bǔ)充例題二水箱泄水管，由兩段管子組成，直徑d1=150mm，直徑d2=75mm，管長l1=l2=50m，粗糙度是Δ=0.6mm，水溫20℃，管路出口速度是v2=2m/s，求：1）管段1和2的沿程阻力系數(shù)，及沿程損失。2）管路入口、變徑處的局部阻力系數(shù)，及局部損失。3）管路入口、變徑處的當(dāng)量管長。4）求總損失、水箱水頭H。5）并繪制水頭線
6、。H1213補(bǔ)充例題二水箱泄水管，由兩段管子組成，直徑d1=150mm，直徑d2=75mm，管長l1=l2=50m，粗糙度是Δ=0.6mm，水溫20℃，管路出口速度是v2=2m/s，求：1）管段1和2的沿程阻力系數(shù)，及沿程損失。解： 查表t=20℃時，水的運動粘度ν=1.513×10-5m2/s根據(jù)連續(xù)方程：查莫迪圖λ1≈0.04，λ2≈0.0414補(bǔ)充例題二求：2）管路入口、變徑處的局部阻力系數(shù)，及局部損失。H12解查表突縮局部構(gòu)件，管路入口，變徑處，15補(bǔ)充例題二水箱泄水管，由兩段管子組成，直徑d1=150mm，直徑d2=75mm，
7、管長l1=l2=50m，粗糙度是Δ=0.6mm，水溫20℃，管路出口速度是v2=2m/s，求：3）管路入口、變徑處的當(dāng)量管長。λ1≈0.04，λ2≈0.04解：對應(yīng)于d1，v1，λ1對應(yīng)于d2，v2，λ216補(bǔ)充例題二4）求總損失、水箱水頭H。H12解：0022列0-0，2-2截面的能量方程17補(bǔ)充例題二5）并繪制水頭線。H＝5.912理想流體總水頭線0.00640.175.440.2實際流體總水頭線0.08570.01270.2測壓管水頭線18補(bǔ)充例題三測定一閥門的系數(shù)，在閥門的上下游裝設(shè)了3個測壓管，其l1=1m，l2=2m，若直徑
8、d=50mm，▽1＝150cm，▽2=125cm，▽3＝40cm，流速v=3m/s，求閥門的局部阻力系數(shù)。▽1▽2▽3l1l2解：列1、2和2、3截面的能量方程13219第三節(jié) 管路計算一、管路的分類1.按
