4

 

    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4米深处。水泵将水池中温度为20℃的水以10000千克／小时的流量汲起，送到液面距水泵高25米的另一开口水池中。管道用2″管，总长度为137米。管道上有90?标准弯头4个，闸阀2个。要求计算水泵的功率。已知水泵的效率为75％。

    【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

。于是柏努利方程式简化为：

  米水柱

2)液体的密度取ρ=1000千克／米³，体积流量

米³／秒

   2″普通水管的内径为53毫米，管道截面积

米²

在管道内液体流速

 米/秒

    温度20℃的水粘度为1005?10^-6帕?秒，故

   液流的速度压头

 米水柱

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

，查图1-48，当Re=66260时，

，故

 米水柱

   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

 米水柱

故此                       

 米水柱

    4)                     

米水柱

 所以水泵功率