《枝状网水力学计算》PPT课件.ppt

第六节 管段阻力的计算 一、管段阻力与水压 Hi-Hj=hij Hi,Hj从某一基准面算起的管段起端i和终端j的水压，m； hij 管段i, j的阻力（水头损失），m。 二、管段阻力计算公式 均匀流流速公式（谢才公式）： 式中: v 管内平均流速(米/秒)； C 谢才系数； R 水力半径（圆管RD/4) i 单位管段长度的阻力，或水力坡度； D 管段内径(米)； 阻力系数，依管材而定； g 重力加速度（9.81米/秒2 ) 。 第六节 管段阻力的计算 二、管段阻力计算公式 （达西-韦伯公式，圆管满流） 式中：q 管段流量；C-谢才系数 比阻 管段沿程阻力计算一般公式： 式中：k，n，m 常数和指数； l 管段长度； 比阻； s 管道摩阻（s= l） 第六节 管段阻力的计算 三、管道的计算内径 钢管（mm)铸铁管 (mm) 中等管径大管径（壁厚10mm为例） 公称直径 DN 外径 D 内径 d 计算内径 Dj 公称直径 DN 外径 D 计算内径 Dj 内径 d 计算内径 Dj 150168148147400426406150149 175194174173450478458200199 200219199198500529509250249 225245225224600630610300300 250273253252700700350350 275299279278800800400400 300325305305900900450450 32535133133110001000500500 3503773573572000200015001500 第六节 管段阻力的计算 四、给水管内水流流态 （1） 阻力平方区：Re105,阻力系数仅与管壁粗糙度 有关，与Re无关。 旧钢管、旧铸铁管，v1.2m/s时， 或金属管内壁无特殊防腐措施时管内水流流态。 （2）过渡区：2320 Re105,阻力系数与管径、管壁粗 糙度及Re有关。 旧钢管、旧铸铁管，v1.2m/s时， 石棉水泥管； （3）水力光滑区（层流区）： Re 2320，阻力系数 与管径及Re有关， 与管壁粗糙度无关。 塑料管和玻璃钢管； 第六节 管段阻力的计算 五、常用公式 1. 舍维列夫公式 (3)旧钢管和旧铸铁管，水温10 时的水力坡度： 当 时， 当 时， 式中：v流速，m/s； Dj管道的计算内径，m。 第六节 管段阻力的计算 2. 巴甫洛夫斯基公式 适用于混凝土管、钢筋混凝土管和渠道的阻力计算 谢才系数C的表达式： 式中：y指数，表达式： n管壁粗糙系数，混凝土管和钢筋混凝土管n=0.013-0.014; R水力半径，m。 n=0.013时： n=0.014时： 式中：Q流量，m3/s。 Dj计算内径，m。 第六节 管段阻力的计算 3. 海曾威廉公式 式中：C系数 海曾威廉公式的系数C值 水管种类C 值 塑料管150 新铸铁管，涂沥青或水泥的铸铁管130 混凝土管，焊接钢管120 旧铸铁管和旧钢管100 第六节 管段阻力的计算 4. 柯尔勃洛克公式 式中： 阻力系数； k 绝对粗糙度 水管种类K 值 涂沥青铸铁管0.05-0.125 涂水泥铸铁管0.50 涂沥青钢管0.05 石棉水泥管0.03-0.04 离心法钢筋混凝土管0.04-0.25 塑料管0.01-0.03 问题 课堂中讲述的四种计算管段阻力的公式分别的适 用范围是什么？ 第一篇 城市给水管网 第七章 给水管网的水力计算 给水管网的水力计算 第一节 树状管网的水力计算 第一节 环状管网的水力计算 第一节 树状管网的水力计算 已知量： 节点流量、管段长度、管径、阻力系数 未知量：管网各管段的流量或水压 共有P个未知数：P管段数 P = J + L - 1 ：J节点数，L环数 第一节 树状管网的水力计算 一、树状管网的特点 水流方向单一，管段流量唯一 二、树状管网水力计算要点 1.干线 管段流量确定 经济流速确定管径 管段阻力计算 节点水压计算 二级泵站扬程确定 2.支线 支线允许压降确定 支线允许水力坡度确定 支线管径确定 第一节 树状管网的水力计算 树状管网水力计算步骤 1、计算比流量 2、计算沿线流量 3、计算节点流量 4、计算管段流量 5、计算和选取干管管径 6、计算各干管管段水头损失 7、计算干管节点水压 8、计算各支线允许的水力坡度 9、计算和选取支线管径 10、计算水塔高度和水泵扬程 第一节 树状管网的水力计算 三、树状管网水力计算示例 q管段(L/s) L ( m) 节点(L/s) 93.75 600 88.38 300 60.63 450 11.63 650 11.64 205 5.37 7.16 4.48 16.11 7.52 7.07 3.67 11.63 30.74 18.26 230 3.67 150 10.74 190 4.48 250 泵站 图例: 01 2 3 4 8 5 6 7 例题： 某城市供水区用水人口5万人，最高日用水量定额为 150L/(人.d)，要求最小服务水头为157kPa(15.7m) 。节点4接某工厂，工业用水量为400m3/d，两班 制，均匀使用。城市地形平坦，地面标高为5.00m ，管网布置如上图。 解： 1、总用水量 设计最高日生活用水量： 500000.15=7500m3/d=312.5m3/h=86.81L/s 第一节 树状管网的水力计算 工业用水量： 总水量为： 2、管线总长度 ，其中水塔到节点0的管 段两侧无用户。 3、比流量 4、沿线流量，见下表。 第一节 树状管网的水力计算 第一节 树状管网的水力计算 沿线流量计算 管段管段长度(m)沿线流量(L/s) 013000.0358=10.74 121505.37 232508.95 1445016.11 4865023.27 452308.23 561906.80 672057.34 总计242586.81 5、节点流量，见下表。 节点流量计算 第一节 树状管网的水力计算 节点节点流量(L/s) 0 10.74=5.37 1 (10.74+5.37+16.11)=16.11 2 (5.37+8.95)=7.16 3 8.95=4.48 4 (16.11+23.27+8.23)=23.80 5 (8.23+6.80)=7.52 6 (6.80+7.34)=7.07 7 7.34=3.67 8 23.27=11.63 合计86.81 6、因城市用水区地形平坦，控制点选在离泵站最远 的节点8。干管各管段的水力计算见下表。管径按 平均经济流速确定。 干管水力计算 第一节 树状管网的水力计算 干管流量(L/s)流速 (m/s) 管径 (mm) 水头损失 (m) 水塔093.750.754001.27 0188.380.704000.56 1460.630.863001.75 4811.630.661503.95 h=7.53 7、干管上各支管接出处节点的水压标高为： 节点4：16.00+5.00+3.95=24.95m 节点1：24.95+1.75=26.70m 节点0：26.70+0.56=27.26m 水塔：27.26+1.27=28.53m 各支线的允许水力坡度为： 第一节 树状管网的水力计算 支线水力计算 第一节 树状管网的水力计算 管段流量 (L/s) 管径 (mm) ih(m) 1211.641500.00617 1.85 234.481000.00829 2.07 4518.262000.00337 0.64 5610.741500.00631 1.45 673.671000.00581 1.19 参照水力坡度和流量选定支线各管段的管径时，应 注意市售标准管径的规格，还应注意支线各管段水 头损失之和不得大于允许的水头损失，例如支线 4567的总水头损失为3.28m，而允许的水头损失 按支线起点和终点的水压标高差计算为3.95m，符合 要求，否则须调整管径重新计算，知道满足要求为 止。由于标准管径的规格不多，可供选择的管径有 限，所以调整的次数不多。 第一节 树状管网的水力计算 8、求水塔高度和水泵扬程 水塔水柜底高于地面的高度： H塔=16.00+5.00+3.95+1.75+0.56+1.27-5.00=23.53m 水塔建于水厂内，靠近泵