什么是水头的定义

水头,或总水头,是在测量点对流体势能的一种测量。它可以用来确定两点或多点之间的水力梯度。优德app热能工程

液体头

一般来说,液压头或者总部是一个衡量标准潜在的在测量点的流体。它可以用来确定两点或多点之间的水力梯度。
伯努利定理-方程

在流体优德体育w88官网手机版动力学中, head是一个概念,将不可压缩流体中的能量与等效静柱的高度那种液体。所有不同形式的能量的单位88top优德官网中文版 也可以测量单位的距离,因此这些术语有时被称为“水头”(压力头、速度头和仰角)。扬程也定义为泵。这个头通常被称为静压头并且代表了这一点最大高度(压力)它可以提供。因此,所有泵的特征通常可以从其读取Q-H曲线(流量-高度)。

有四种类型的潜力(头):

  • 压力潜力 - 压力头:压力头表示其重量相当于流体压力的液体的流动能量。压头ρW.:假定与压力无关的水的密度
  • 标高电位-标高水头:仰角表示由于流体高于参考水平面而产生的势能。海拔头
  • 动能势-动能头:动力学头代表流体的动能。如果将所有动能转换为潜在能量,则流动的流体在柱中升高的高度。动压头

流体的仰角、动力头和压力头的总和称为总压头。因此,伯努利方程表明流体的总水头是恒定的。

总液压头

离心泵和管道的Q-H特征图
离心泵和管道的Q-H特征图
水头-总水头线
流体流动时压力计水平。在该图中,水平的量减少了等于速度头的量。
水头-速度头
不同管径管道内流体流动的压力计水平和速度压头。现在每个点的速度头都不一样了。这是因为速度在每一点上是不同的。
液压头-液压等级线
有摩擦的等径管道的水力等级线和总头线。在实际的管道中,由于摩擦而产生的能量损失是非常重要的,因此必须将其考虑在内。
扩展的伯努利方程
主要有两个假设,这是应用于衍生的简化的伯努利方程
  • 对Bernoulli等式的第一次限制是不允许工作在流体上或通过流体完成。这是一个显着的限制,因为大多数液压系统(特别是在核工程)包括泵。如果在两点之间存在泵,则该限制防止流体流中的两个点。
  • 关于简化伯努利方程的第二次限制是没有流体摩擦可以用来解决液压问题。在现实中,摩擦起着关键作用。流体所具有的总压头不能完全无损地从一点转移到另一点。实际上,在液压系统中加入泵的一个目的是克服由于摩擦而产生的压力损失。
离心泵和管道的Q-H特征图
离心泵和管道的Q-H特征图

由于这些限制,大多数实际应用的简化Bernoulli的等式对于实际液压系统来说是非常有限的。为了同时处理扬程损失和泵的工作,对其进行了简化伯努利方程必须修正

可以修改Bernoulli方程以考虑得失人头。得到的方程,称为扩展的伯努利方程,在解决大多数流体流动问题方面非常有用。以下等式是扩展Bernoulli等式的一种形式。

扩展Bernoulli方程式

在哪里:
H =高度以上参考水平(m)
v =流体的平均速度(m / s)
P =流体压力(PA)
H=泵加扬程(m)
H摩擦=流体摩擦压头损失(m)
g =由于重力引起的加速度(m / s2

头部损失(或压力损失)由于流体摩擦(H摩擦)表示用于克服由管壁引起的摩擦的能量。管道发生的头部损失取决于流速,管径长度和A.摩擦系数基于管道的粗糙度和Reynolds号码流动。一种含有许多管子配件和关节,管会聚,发散,转弯,表面粗糙度和其他物理性质的管道系统也将增加液压系统的头部损耗。

虽然水头损失表示能量损失它,它并不代表总能量的损失的液体。流体的总能量守恒,由于能量守恒定律。实际上,由于摩擦导致的头部损失导致等同物热力学能的增加(温度升高)流体。

大多数用于评估由于摩擦引起的头部损失的方法几乎完全基于实验证据。这将在以下部分讨论。

考虑一个含有理想流体的管道。如果这条管道的直径逐渐膨胀,那么连续性方程式告诉我们那是管直径增加, 这流速必须减少为了保持相同的质量流量。由于出口速度小于进口速度,流动的动力压头从进口到出口必然减小。如果标高水头没有变化(管道是水平的),动力水头的下降必须用压力水头的增加来补偿。
示例:摩擦头部损失
20°C的水通过直径12厘米的光滑管道泵送10公里长,流速为75米3./H。进口由一个绝对压力为2.4 MPA
出口是标准的气压(101 kPa), is200米高

计算摩擦头部损失hF,并将其与速度头流动v2/ (2 g)。

解决方案:

由于管径是恒定的,所以各处的平均速度和速度水头是相同的:

V.=Q / A.= 75 [m3./ h] * 3600 [s / h] / 0.0113 [m2]=1.84米/秒

速度:

速度头= v2/(2g)= 1.842/ 2 * 9.81 =0.173米

为了找到摩擦头部损失,我们必须使用扩展的Bernoulli等式:

扩展Bernoulli方程式

水头损失:

2 400 000 [PA] / 1000 [kg / m3.[m/s .2] + 0.173 [m] + 0 [m] = 101 000 [PA] / 1000 [kg / m3.[m/s .2] + 0.173 [m] + 200 [m] + hF

HF= 244.6 - 10.3 - 200 =34.3米

参考:
反应器物理和热液压:
  1. 李志明,《核反应堆理论概论》,北京:清华大学出版社,2003年。
  2. 拉马什、巴拉塔,《核工程概论》,北京:科学出版社,2001,ISBN: 0-201-82498-1。
  3. W. M. Stacey,核反应堆物理,约翰瓦里和SONS,2001,ISBN:0-471-39127-1。
  4. Glasstone Sesonske。核反应堆工程:反应堆系统工程,施普林格;第四版,1994,ISBN: 978-0412985317
  5. TODREAS NEIL E.,Kazimi Mujid S.核系统卷I:热水基础,第二版。CRC压力;2版,2012年,ISBN:978-0415802871
  6. [2]张志华,张建平。核电站系统热力学。w88优德app施普林格;2015年,ISBN: 978-3-319-13419-2
  7. 王志明,王志明,王志明。工程热力学理论与应用。工程热物理学报,2006,25 (1):1 - 6w88优德app
  8. 现代流体动力学。优德体育w88官网手机版2010, ISBN 978-1-4020-8670-0。
  9. 美国能源、热力学、传热和流体流动部。w88优德appw88优德备用网址 微博DOE基础手册,第1、2、3卷。1992年6月。
  10. WHINE FRANK M.,Fluid Mechanics,McGraw-Hill教育,第7版,2010年2月,ISBN:978-0077422417

也可以看看:

伯努利的原则

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