有压管道恒定流

时间：2024-11-10 百科知识版权反馈

【摘要】：因离心式水泵泵轴高于吸水池水面，水泵工作时，在吸水管内将形成真空。若真空值过大，将产生气蚀现象，致使水泵部件受损。工程中为了防止气蚀发生，通常由实验确定水泵进口的允许真空度［hV］。倒虹管与虹吸管正好相反，管道一般低于上下游水面，依靠上下游水位差作用进行输水。由直径不同的管段顺次连接而成的管路，称为串联管路。在两节点之间并设两条以上管道的管路系统，称为并联管路，如图6.4-9所示。

6.4.3　有压管道恒定流

有压管道恒定流的水力计算类型通常有确定管道的通过能力、确定相应的水头或断面压强、确定管径等。

1.短管水力计算

在管路的总水头损失中，沿程水头损失和局部水头损失所占比重相当，计算时均不可忽略的管路(通常在＜1000条件下)，称为短管。如工程中的水泵吸水管、虹吸管、倒虹吸管和有压涵管等，一般均按短管计算。

下面结合工程中常见短管问题说明其水力计算方法。

图6.4-4

(1)水泵吸水管

离心式水泵进口前的管道称为吸水管，如图6.4-4所示。因离心式水泵泵轴高于吸水池水面，水泵工作时，在吸水管内将形成真空。若真空值过大，将产生气蚀现象，致使水泵部件受损。工程中为了防止气蚀发生，通常由实验确定水泵进口的允许真空度［h_V］。

吸水管的水力计算主要是根据［h_V］确定水泵的允许安装高度H_S。

【例6.4-2】如图6.4-4所示的离心式水泵，已知抽水量Q=76m³/h，吸水管长度l=10m，直径d=150mm，沿程阻力系数λ=0.040，局部阻力系数:带底阀的滤水口ξ₁=5.5，弯管ξ₂=0.25。若允许真空度［h_V］=6.2m，试确定水泵的允许安装高度H_S。

解:取吸水池水面1—1和水泵进口2—2列能量方程，并忽略吸水面流速，得

即水泵安装高度不能超过5.52m。

图6.4-5

(2)虹吸管

虹吸管是一种压力输水管道，如图6.4-5所示。与水泵吸水管一样，虹吸管工作时，管路必然会出现真空区段，当真空值过大时，会汽化产生气泡，破坏虹吸管的正常工作。工程中为保证虹吸管能通过设计流量，一般限制管中最大真空度不超过允许值［h_V］=7～8mmH₂O。

虹吸管的水力计算主要是确定通过能力和校核管内最大真空度。

【例6.4-3】如图6.4-5所示，用虹吸管自钻井输水至集水池。已知虹吸管长度l=l_ab+l_bc=30m+40m=70m，管径d=200mm，钻井至集水池间的恒定水位高差H=1.60m，虹吸管顶点B处的安装高度h_S=4.5m，管道沿程阻力系数λ=0.03，局部阻力系数:管道进口ξ₁=0.5，弯头ξ₂=0.2，出口ξ₃=1.0，试求管中流量和管内最大真空度。

解:以集水池水面为基准面，钻井水面1—1与集水池水面3—3间建立能量方程

管内最高点B处的真空度最大。以钻井水面为基准面，在1—1断面与2—2断面间建立能量方程

取α=1.0，则管内最大真空度

因管内最大真空度h_V＜［h_V］=7～8mmH₂O，故虹吸管高度h_S=4.5m时，虹吸管可以正常工作。

(3)倒虹管

倒虹管与虹吸管正好相反，管道一般低于上下游水面，依靠上下游水位差作用进行输水。倒虹管常用在不便直接跨越的地方，如过江有压涵管、埋设在铁(公)路下的输水涵管等。

【例6.4-4】如图6.4-6所示下水道穿过河流时采用倒虹管。已知污水流量Q=0.10m³/s，管长l=50m，管道沿程阻力系数λ=0.03，局部阻力系数:进口ξ_e= 0.6，弯道ξ_b=0.05。为避免污物在管中沉积，管中流速要求大于1.2m/s。倒虹管进、出口流速v₀=0.8m/s，试确定倒虹管管径d及倒虹管上下游水位差H。