简单管道通常指直径相同的管道。两段直径不相同的串联管道,例如由水泵的汲入管和压出管组成的管道,也属于简单管道。至于由几种不同直径的管段串联在一起组成的管道,则称为串联管道,属于复杂管道。
在作管道计算时,如果管道较长,沿程阻力比起局部阻力大很多,以致于不考虑后者的时候,对计算结果也无大影响,这时可将局部阻力略去。
管道计算包括下述各种情况:
1)计算在一定条件下(某种流体以一定的流量流经某一管道)输送流体时所需外加的能量,即计算风机或泵的功率。
2)计算在一定条件下(某种流体受到一定的压头——包括外加压头的作用,流经一定的管道)流体的流量。
3)计算为着满足一定的流动条件(某种流体在一定压头的作用下达到某一规定的流量)所应该选用的管道直径。
由于计算这些项目时牵涉到能量的关系及阻力的大小,所以计算时的基本公式是柏努利方程式:
和阻力公式:
或
下面举几个例子分别说明这几种情况下的计算。
【例1-15】如图1-53所示,开口水池液面位于水泵下面
【解】这是属于第一种情况的问题,可以直接使用柏努利方程式及阻力公式求解。
1)取两个水池的液面作1、2截面;以底下的水池液面作基准面,写出截面l与2之间的柏努利方程式:
此时,Z1=0,Z2=4+25=29米;两水池液面上均为大气压,p1=p2;水池液面远较管道截面大,故
2)液体的密度取ρ=1000千克/米3,体积流量
2″普通水管的内径为53毫米,管道截面积
在管道内液体流速
温度
液流的速度压头
3)沿程压头损失
取管子的绝对粗糙度为46?10-3毫米,则相对粗糙度
局部阻力损失:从水池进入管道时截面收缩的局部阻力系数ζ=0.5;90?标准弯头的局部阻力系数ζ=0.75;闸阀的局部阻力系数ζ=0.17;从管道流入水池时截面突然扩大的局部阻力系数ζ=1。所以
故此
4)
所以水泵功率
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