有压管路的水力计算学习教案.pptx

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1、会计学 1有压管路(unl)的水力计算第一页，共20页。5.1 5.1 简单管路的水力 简单管路的水力(shu(shu l)l)计算 计算 简单管路：直径不变而且没有支管分出即流量沿流程不 简单管路：直径不变而且没有支管分出即流量沿流程不变的管路。简单管路是管路中最简单的一种情况，是计 变的管路。简单管路是管路中最简单的一种情况，是计算各种 算各种(zhn)(zhn)管路的基础。管路的基础。第1页/共20页第二页，共20页。1.1.简单管路的基本计算关系 简单管路的基本计算关系(1)(1)水池液面 水池液面1-1 1-1与管路出口断面 与管路出口断面(dun min)2-2(dun min)2

2、-2伯努利方程 伯努利方程(2)(2)长管的全部作用水头用于克服沿程阻力损失（测压管水头线与总水 长管的全部作用水头用于克服沿程阻力损失（测压管水头线与总水 头线重合）头线重合）(3)(3)管路的沿程损失 管路的沿程损失h f h f（由达西公式确定）（由达西公式确定）(4)(4)简单管路的流量（由蔡西公式确定）简单管路的流量（由蔡西公式确定）K K：流量模数或特性流量，：流量模数或特性流量，表示水力坡度等于 表示水力坡度等于1 1时的流量。时的流量。5.1 简单(jindn)管路的水力计算 第2页/共20页第三页，共20页。（5 5）长管水力计算的基本公式）长管水力计算的基本公式 阻力系数

3、阻力系数(x(x sh sh)与蔡西系数 与蔡西系数(x(x sh sh)c)c的关系 的关系c值可按巴甫洛夫公式计算，即R：水力直径(zhjng)，适用范围为0.1mR3m；n：粗糙系数，由各种壁面材料的粗糙情况而定；y：与R及n有关的指数。第3页/共20页第四页，共20页。与 与R R及 及n n有关的指数 有关的指数y y由下式确定 由下式确定(qudng)(qudng)：（1)1)精确计算公式 精确计算公式（1)1)近似计算公式 近似计算公式 对于一般输水管道，常取 对于一般输水管道，常取 第4页/共20页第五页，共20页。粗 粗糙 糙系 系数 数n n值 值是 是表 表征 征(bi(

4、bi o o zhn zhn)边 边界 界表 表面 面影 影响 响水 水流 流阻 阻力 力的 的各 各种 种因 因素 素的 的一 一个 个综 综合 合参 参数 数，其 其随 随管 管壁 壁材 材料 料、内 内壁 壁加 加工 工情 情况和铺设方法的不同而异。况和铺设方法的不同而异。一般工程初步估算时可采用下列数值：一般工程初步估算时可采用下列数值：混凝土和钢筋混凝土管路 混凝土和钢筋混凝土管路 n=0.0125 n=0.0125 焊接金属管路 焊接金属管路 n=0.012 n=0.012 铆接金属管路 铆接金属管路 n=0.013 n=0.013 大直径木质管路 大直径木质管路 n=0.013

5、n=0.013 岩石中不砌衬的压力管路 岩石中不砌衬的压力管路 n=0.025-0.04 n=0.025-0.04 特 特性 性流 流量 量Q Q是 是管 管径 径d d和 和壁 壁面 面粗 粗糙 糙度 度n n的 的函 函数 数，为 为方 方便 便管 管路 路水 水力 力计 计算 算，可 可对 对不 不同 同粗 粗糙 糙度 度和 和不 不同 同直 直径 径的 的管 管道 道，可 可预 预先 先将 将特性流量系数 特性流量系数K K计算列成数值表。计算列成数值表。第5页/共20页第六页，共20页。简单管路计算可以解决以下三类问题：简单管路计算可以解决以下三类问题：（1 1）已 已知 知流 流量

6、 量Q Q、作 作用 用水 水头 头H H、管 管长 长l l及 及管 管壁 壁(u u n n b)b)粗 粗 糙度系数 糙度系数n n，通过特性流量，通过特性流量K K求出管路直径 求出管路直径d d；（2 2）已知流量）已知流量Q Q、管长、管长l l和管径 和管径d d时，可求出能 时，可求出能量损失 量损失hf hf（或作用水头（或作用水头H H）；）；（3 3）已知管长）已知管长l l、管径、管径d d和作用水头 和作用水头H H时，可求 时，可求出流量 出流量Q Q。第6页/共20页第七页，共20页。5.2 5.2 串联管路的水力 串联管路的水力(shu(shu l)l)计算 计

7、算 串 串联 联管 管路 路是 是由 由不 不同 同直 直径 径的 的管 管段 段顺 顺次 次连 连接 接而 而成 成的 的管 管路 路。如 如城 城市 市、工 工矿 矿企业的供水管、送风系统的干管，都属于这类管路。企业的供水管、送风系统的干管，都属于这类管路。串 串联 联管 管路 路的 的流 流量 量(liling)(liling)可 可以 以是 是沿 沿流 流程 程不 不变 变，也 也可 可由 由于 于沿 沿管 管路 路每 每隔 隔一 一定 定的 的距 距离 离有 有流 流量 量(liling)(liling)分 分出 出，从 从而 而各 各段 段有 有不 不同 同的 的流 流量 量(li

8、ling)(liling)。随 随着 着沿 沿程 程流 流量 量(liling)(liling)的 的减 减少 少，所 所采 采用 用的 的管 管径 径也 也相 相应 应减 减小 小，各 各段 段管 管路 路中的流速也不相同。中的流速也不相同。串联管路中的每一段管路都是简单管路 串联管路中的每一段管路都是简单管路第7页/共20页第八页，共20页。(1)(1)任一管段的水头损失 任一管段的水头损失(2)(2)总作用水头（等于各管段的水头损失之和）总作用水头（等于各管段的水头损失之和）(3)(3)流量 流量(liling)(liling)关系（按连续性条件求出）关系（按连续性条件求出）(4)(4)

9、沿程无流量 沿程无流量(liling)(liling)（qi qi 0 0）分出时的水头损失）分出时的水头损失 串联(chunlin)管路的水力计算基本计算公式第8页/共20页第九页，共20页。串联管路水力计算解决的问题 串联管路水力计算解决的问题(1)(1)已知作用水头 已知作用水头H H和各管段的 和各管段的di di、li li和 和qi qi，求每段，求每段 的 的Qi Qi；(2)(2)已知各管段的 已知各管段的Qi Qi、di di、li li和 和qi qi，求所有各段的作，求所有各段的作 用水头 用水头H H；(3)(3)已知作用水头 已知作用水头H H和各管段的 和各管段的Q

10、i Qi、li li和 和ni ni，可求某，可求某 段的管径 段的管径di di（其它（其它(qt)(qt)各管段直径为已知）。各管段直径为已知）。串联管路的测压管水头线与总水头线重合，整 串联管路的测压管水头线与总水头线重合，整 个管路的水头线呈折线形（各管段流速不同，其水 个管路的水头线呈折线形（各管段流速不同，其水 力坡度也不相同）。力坡度也不相同）。第9页/共20页第十页，共20页。5.3 并联管路水力计算 并联管路：两条或两条以上的管道在同一节点分出又在另一节点汇合(huh)。各管段的流量一般来说是各不相同的。并联管路一般按管长计算。并联管路水流特点：液体通过并联段每一支管的水头损

11、失皆相等。第10页/共20页第十一页，共20页。并联 并联(bnglin)(bnglin)管路基本计算公式 管路基本计算公式（1）并联管路两节点(jidin)A与B间的水头损失。（2）支管的流量与总流量间应满足连续性方程。若，流量关系式为（3）管路系统总水头损失等于系统中并联管路水头损失与其它管段水头损失之和。第11页/共20页第十二页，共20页。注意：并联(bnglin)管路各管段的水头损失相等，只表明通过每一管段的单位重量液体的机械能损失相等。由于通过各管段的流量并不一定相等，所以各管段上的总机械能损失（全部液体重量）也不一定相同，即流量大的管段，其总机械损失也大；反之亦然。第12页/共2

12、0页第十三页，共20页。5.4 5.4 连续 连续(linx)(linx)均匀出流管路 均匀出流管路通过流量：在一个管段内通过固定不变的流量连续出流管路(unl)：通过流量外，有时还要沿管长连续不断地向外泄出流量连续均匀出流管路(unl)：管段单位长度上的泄出流量均相等连续均匀出流管路(unl)能量损失第13页/共20页第十四页，共20页。连续均匀出流管路水力 连续均匀出流管路水力(shu(shu l)l)计算的基本公式 计算的基本公式（1）距起点A为x处的M点流量（2）长度为dx微段上的水头损失（3）在长度l的管路上的水头损失近似(jns)公式或（4）实际计算流量QC：（5）用计算流量表示的

13、水头损失：（6）通过流量QT等于零时的水头损失：当流量全部沿程均匀泄出时，其水头损失只等于全部流量集中在 端泄出时水头损失的（因沿管路(un l)流速递减）。第14页/共20页第十五页，共20页。5.5 5.5 管网的水力 管网的水力(shu(shu l)l)计算基础 计算基础管网是一种复杂的管路，分为两种类型：枝状管网和环状管网。枝状管网：管线于某点分开后不再汇合在一起，呈一树枝形状。枝状管网的总长度较短，建筑费用较低，但当某处发生事故切断管网时，要影响到一些用户用水，因而影响生活和生产。环状管网：管线在一共同节点汇合形成一闭合状的管路。管网的供水可靠性较高，当某段管线发生故障切断管路时，不

14、会影响其余管线的用水。由此，一般比较大的、重要的用水单位(dnwi)通常采样环状管网供水。但这种管网需要管材较多、造价高。枝状管网环状管网第15页/共20页第十六页，共20页。管网计算 管网计算(j sun)(j sun)的两种类型 的两种类型（1）新建给水系统的管网设计已知管网地区的地形资料、各管段长度与端点要求的自由(zyu)水头和各节点的流量分配，要求设计管路的各段直径及水塔的高度；（2）扩建已有给水系统的管网设计已知水塔高度、各管段长度、管段端点的自由(zyu)水头和流量分配，要求确定直径。管网中各区段的管径应根据流量和平均流速来决定。经济流速：使得供水的总成本最小的平均速度。管网中各

15、区段的管径应根据经济流速来确定。给水管路允许的极限流速需要进一步探讨研究可，目前在一般给水管道设计中，可查表求得。第16页/共20页第十七页，共20页。5.5.1 5.5.1 枝状管网的水力 枝状管网的水力(shu(shu l)l)计算 计算（1）新建给水系统的管网设计a在已知流量的条件下，按平均经济流速选择管径；b 利用管路计算的基本公式出各管段的水头(shutu)损失；c计算从水塔建筑物到管网最不利的控制点的总水头(shutu)损失（即管网上距离水塔最远、要求自由水头(shutu)满足或稍由富裕某点的给水需要的压力及流量的水头(shutu)）；d计算地形标高最高之点与水塔处地形标高之差；e

16、计算水塔高度：HF：最不利点的自由水头(shutu)；：从水塔到最不利地点的总损失水头(shutu)；Z0：最高的地形标高；ZB：水塔出的地形标高。第17页/共20页第十八页，共20页。（2）扩建已有的给水系统的管网设计a 根 据 水 塔 高 度H、管 路 长 度ln 和 用 户(yngh)自 由 水 头HF，计 算 平 均 水 力坡度im：b 基于平均水力坡度，为各管段能通过已知流量，各管段的特性流量为c 由特性流量K 即可确定出各管段的管径。选 定 的 管 径 不 符 合 国 家 产 品 规 格 时，应 使 一 部 分 管 段 的KKn，使 得 这 些 管 段 的 结 合，既 能 充 分

17、利 用 现 有 的 水 头，又 能 通 过 要 求 的 流量；应考虑经济上的合理性，要求金属材料的用量最少，一般认为 最小时，管路金属材料用的最少。第18页/共20页第十九页，共20页。5.5.2 5.5.2 环状管网的水力 环状管网的水力(shu(shu l)l)计算 计算（1）计算内容a根据地形图确定管网的布置及确定管网的长度，b根据需要确定节点的流量；c按照(nzho)经济流速决定各管段的通过流量；d确定各管段管径及计算水头损失。（2）环状管网计算必须遵循的原则a在各节点上输入的流量等于流出的流量，即。b任一封闭环内，水流由某一节点流向另一节点时，两方向水头损失应相等，即。第19页/共20页第二十页，共20页。