给水排水管道系统第一章给水排水管网系统课件.ppt

第3章 给水排水管网水力学基础31 给水排水管网水流特征 33 非满流管渠水力计算34 管道的水力等效简化35 水泵与泵站水力特性32 管渠水头损失计算3.1 给水排水管网的水流特征l一,流态特征1、流态的分类：层流和紊流。2、流态的判别准则：临界雷诺数。3、紊流的三个阻力特征区：阻力平方区、过渡区和水力光滑区。4、流态判别的意义：沿程水头损失计算公式不同。层流时沿程水头损失与流速的一次方成正比；紊流时沿程水头损失与流速的1.752.0次方成正比。5、给排水管道中水流一般属于紊流过度区和阻力平方区。3.1 给水排水管网的水流特征l二，恒定流与非恒定流1、定义：流场中所有空间上一切运动要素（流速、压强等）不随时间改变，这种流动成为恒定流，否则称为非恒定流。恒定流中一切运动要素只与坐标x，y，z有关。即：2、给排水管道中水流的运动状态一般为非恒定流，不过一般按恒定流计算。3.1 给水排水管网的水流特征l三，均匀流与非均匀流1、流线：采用欧拉法描述液体运动时，常用形象化的方法直接在流场中绘出反映流动方向的一系列线条，这就是流线。2、均匀流：各流线为平行直线的流动，称为均匀流。非均匀流均匀流3.1 给水排水管网的水流特征l四，压力流与重力流1、压力流：水在压力下流动。水流阻力大小只与管道内璧粗糙程度、管道长度和流速有关。2、重力流：又称非满流，具有自由表面，水面各点受大气压作用，自由表面的压力为零，因水在重力作用下流动，所以叫做重力流。3、给水管道一般为压力流，排水管道一般为重力流。3.1 给水排水管网的水流特征l五，水流的水头与水头损失1、定义：水头是指单位重量的流体所具有的机械能，一般用符号h或H表示，常用单位为米水柱（mH2O），简写为米（m）。2、3、水头损失：流体克服流动阻力所消耗的机械能。分为沿程水头损失和局部水头损失。沿程水头损失：由沿程阻力所引起的水头损失。局部水头损失：由局部阻力所引起的水头损失。3.2 管渠水头损失计算l一，沿程水头损失计算1、达西-魏姿巴赫公式：2、谢才公式：3、经验公式：A、舍维列夫公式：适用于旧铸铁管和旧钢管。B、海曾-威廉公式：适于较光滑的圆管满流紊流计算，主 要用于给水管道水力计算。C、柯尔勃克-怀特公式：适于各种紊流，是适用性和计算精度最高的公式之一。D、巴甫洛夫斯基公式：适用于混凝土管、钢筋混凝土管。E、曼宁公式：适用于明渠或较粗糙的管道。舍维列夫公式后退海曾-威廉公式后退柯尔勃克-怀特公式后退巴甫洛夫斯基公式后退曼宁公式后退3.2 管渠水头损失计算l二，局部水头损失的计算1、实际输水系统的管道或管渠经常设有弯头、阀门、格栅等配件或者构筑物，这些局部障碍物处均匀流遭到破坏，引起里流速的大小、方向或分布的变化，从而产生局部阻力，由此产生局部水头损失。2、公式：3、局部阻力系数一般取决于局部障碍的几何形状，固体壁面的相对粗糙度和雷诺数，即3.3 非满流管渠水力计算l一，特性：具有自由表面。l二，非满流管渠水力计算公式3.3 非满流管渠水力计算l3.3.2 非满流管渠水力计算方法1、已知流量q，管径D和水力坡度I，求充满度h/D和流速v。2、已知流量q，管径D和流速v，求充满度h/D和水力坡度I。3、已知流量q，管径D和充满度h/D，求流速v和水力坡度I。4、已知流量q，水力坡度I和充满度h/D，求流速v和管径D。5、已知管径D，水力坡度I和充满度h/D，求流速v和流量q。6、已知管径D，水力坡度I和流速v，求充满度h/D和流量q。3.4 管道的水力等效简化l3.4.1串联或并联管道的简化1，串联管道的简化2，并联管道的简化A，各管段直径不相同时：B，各管段直径相同时：3.4 管道的水力等效简化l3.4.2 沿线均匀出流的简化l令n=2，代入上式求得：3.4 管道的水力等效简化l3.4.3 局部水头损失计算的简化等效公式：推导可得：3.5 水泵与水泵水力特性l一，水泵分类：3.5 水泵与水泵水力特性l二，水泵主要参数l1，流量l2，扬程：水泵提供给单位重量水的机械能l3，允许吸上真空高度：水泵吸入口处允许低于大气压的数值。l4，转速l5，效率：即有效功率与轴功率的比值l6，比转速：水泵转速相当与某一标准叶轮的转数。3.5 水泵与水泵水力特性l三、特性曲线：l四、静扬程和阻力系数的确定3.5 水泵与水泵水力特性l五，调速水泵水力特性公式：l六，考虑吸水和压水管路阻力后的水泵特性公式：3.5 水泵与水泵水力特性l3.5.2 并联水泵水力特性公式l1，同型号水泵并联l2，不同型号水泵并联