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管道阻力对扬程的影响及管损计算!

发布:jjaohua 浏览:3862次

大家都知道,管道是一种固体物,水是容易流动的物质,如果管道内的水是流动的,必定有一部分能量转化为热能而消灭,也就是丢失了一部分水压(或称扬程),这是客观事物的反映,是水流运动的必然规律。通常,我们将这种能量转变的现象,称之为能量损失(或称水力损失、损失扬程)。它以米为计算单位。

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原艺术论封面设计管道图
管道阻力对扬程的影响有多大? 
  有些用户经过测量,虽然蓄水池或水塔到水源水面的垂直距离还略小于水泵扬程,但还是提水量小或提不上水。其原因常是管道太长、水管弯道多,水流在管道中阻力损失过大。一般情况下90度弯管比120度弯管阻力大,每一90度弯管扬程损失约0.5-1米,每20米管道的阻力可使扬程损失约1米。此外,有部分用户还随意更改水泵进、出管的管径,这些对扬程也有一定的影响。那管道阻力对扬程的影响究竟有多大呢?

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下面,我们来看下方表格你是否清楚管道水流产生水力损失的原因?

问答一、是管壁粗糙的阻滞作用。
二、是水流各流层间的相对运动。

三、是管件内水流局部急剧变化形成的漩涡。管路(网)水力损失由沿程和局部两部分组成。在工程上,我们必须要计算知道它的数量多少,才能正确地选用水泵,确定所需要的水泵扬程。

3 管路沿程损失是发生在水流的全部流程上的摩擦阻力,它与管壁粗糙度、管长、管径、流速等有关,根据水力学原理,可以建立它的关系式。

   沿程损失与管壁粗糙度有关的沿程摩擦系数成正比关系,不同的管材其粗糙度不同,铸铁管比较粗糙,沿程摩擦系数就大些;塑料管比较光滑,沿程摩擦系数就小些。与管子长度成正比关系;与管径成反比关系,就是说,当流量一定时,管径小、流速快,则沿程损失大;还与流速的平方值成正比关系。当然计算比较繁琐,简单的方法可以估算。
  管路局部损失是水流在管道中流过底阀、阀门、弯头、异径管等配件过程中,由于局部装置使流型变化;流速方向和大小都改变,而且在流动中出现漩涡,使水流互相碰撞、冲击。这种局部阻力而引起的水力损失叫做局部损失。

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局部损失的大小与流过管道配件处的水流速度平方值成正比,同时,也与配件的形状和数量有关。配件断面形状变化大,数量多,则局部损失就愈大。当管路布置方案确定以后,一般都要经过计算方法求得管路损失扬程,然后确定水泵站的设计扬程,才能进行水泵选型。但是计算程序比较复杂,为了简便起见,计算资料可以编制成表格,以便查表求得。另外,也可以进行粗略估算:损失扬程相当于实际地形扬水高度(测量得知)30%~50%,管径小、管路短取大值;管径大、管路长取小值。

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可利用现有软件, 计算出管路沿程损失管路局部损失, 如义维开发的的选型软件系统, 以方便计算。

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液体在直管中流动时的压力损失

液体在直管中流动时的压力损失是由液体流动时的摩擦引起的,称之为沿程压力损失,它主要取决于管路的长度、内径、液体的流速和粘度等。液体的流态不同,沿程压力损失也不同。液体在圆管中层流流动在液压传动中最为常见,因此,在设计液压系统时,常希望管道中的液流保持层流流动的状态。

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.层流层流时的压力损失在液压传动中,液体的流动状态多数是层流流动,在这种状态下液体流经直管的压力损失可以通过理论计算求得。

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式中:λ为沿程阻力系数。它的理论值为λ64/Re,而实际由于各种因素的影响,对光滑金属管取λ75/Re,对橡胶管取λ80/Re紊流时的压力损失层流流动中各质点有沿轴向的规则运动。而无横向运动。       紊流的重要特性之一是液体各质点不再是有规则的轴向运动,而是在运动过程中互相渗混和脉动。这种极不规则的运动,引起质点间的碰撞,并形成旋涡,使紊流能量损失比层流大得多。       由于紊流流动现象的复杂性,完全用理论方法加以研究至今,尚未获得令人满意的成果,故仍用实验的方法加以研究,再辅以理论解释,因而紊流状态下液体流动的压力损失仍用式来计算,式中的λ值不仅与雷诺数Re有关,而且与管壁表面粗糙度有关。

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