输水管道优化设计PPT学习教案

1、会计学1 输水管道优化设计输水管道优化设计 二.设计流量: (1)从水源到城市水厂或工矿企业净水站的输水管渠，其设计流量按最大日平均时流量加水厂本身用水量计算。 (2)向管网输水的管道设计流量，当管网内有调节构筑物时，应按最大日最高时用水条件下，由水厂或净水站所供应的流量计算；无调节构筑物时，应按最大日最高时用水量计算。 (3)输水管同时供应消防流量时，还应根据有无调节构筑物的情况，分别包括消防补充流量或消防流量。 第1页/共12页 三.重力输水系统 如图输水管，配水源为0点，其水压高程为H0(m)，末端节点要 求的水压高程为Hp(m) 水管造价C(包括水管费用和埋管施工费用)与水管直径d的关

2、系为 ： C=a+bd(元m) 一般因a值不大，略去不计时为： C=bd(元m) p 段输水管的总建造费用为： p i iid blW 1 1 第2页/共12页 输水管总水头损失为： 式中 k= kqinli 可利用水压H0Hp应等于输水管总水头损失得： p i p i m i m i i n i dk d lkq h 11 0)( 0 1 P p i m i HHdk 重力输水管优化设计是在上式约束条件下，求重力输水管优化设计是在上式约束条件下，求W1最小时的管径。写出拉格朗日函数式最小时的管径。写出拉格朗日函数式： 10 11 (, )() pp m iiiiP ii W dbl dk d

3、HH 第3页/共12页 0 )1(11 m iii i dkmdbl d W 解得，并代人k= kqinli , 得： n i m i m i ii mkq bd dmk dbl )1( 1 0)( 0 1 1 P p i m i HHdk W 第4页/共12页 每一管段的相同，则有： 其中 )/( 1 1 mn i i q q dd )/( 1 /1 0 1 )/( )/( 11 0 )/( 1 1 1 0)( mn m p p i i mn i mn p m mn i p i i n i Kq HH lkq qd HH q q dlkq m p p i i mn i HH lkq K /1

4、 0 1 )/( )/(mn ii Kqd 因此 第5页/共12页 【例】 重力供水的长距离输水管，共长9km，配水源0和给水区配水池3之间的水位差为35m，节点流量和管段长度见图。 75. 1 47510dC (1)费用公式： (2)水头损失按海曾一威廉公式计算，系数C=100 , m=4.87, n=1.852 =1.75 第6页/共12页 H0Hp=35m 4896. 0 87. 475. 1 75. 1852. 1 m n (3)K值计算 管 段li (m)qi (m3/s)qi0.48960.002115qi0.489 6li 01 12 23 4000 3000 2000 0.06

5、5 0.055 0.030 0.2623 0.24l7 0.1796 2.2191 1.5336 0.7597 4.5124 第7页/共12页 (4)求管径di 2798. 0 87. 475. 1 852. 1 m n 管 段 qi0.2798 di=0.6567 qi0.2798 选用管径 (mm) 01 12 23 0.4654 0.4442 0.3749 0.306 0.292 0.246 300 300 250 (5)求水头损失h 管 段 qi1.852 li (m) di4.87 h 01 12 23 0.006332 0.004647 0.001512 4000 3000 200

6、0 0.00284 0.00284 0.00117 18.86 10.38 5.46 h=34.70m 由于选用标准管径的原因，总水头损失稍小于可利用水压35m。 第8页/共12页 四. 水泵加压系统 水泵加压系统的总费用，除了输水管建造费用外，还有水泵所 需的动力费用，由此得出年折算费用为： 式中 t投资回收期(年)； p每年折旧和大修费用扣除百分率()； K供水动力费用系数: Qp泵站总流量(m3/s)； qi各管段流量(m3/s)； 供水能量不均匀系数； 电费(元kWh)； 泵站总效率，一般0.550.85； LM从泵站到控制点的管段集合。 3 1086 K LMi m i i n i P P i ii d lq kKQdbl p t W 1 100 1 第9页/共12页 求导数并等于零，得： 解得最优管径公式如下： 【例】 输水管线如图所示。吸水井0的水位高程为85m，节点3为高位水池，水面高程86.9m，因此须用水泵加压。设p=5，f=20，=0.3，=0.1，=0.7, 求最优管径和水泵扬程。水管费用公式和水头损失公式同上例。 0 100 1 )1(1 m ii n iPi