《管网水力计算》课件

管网水力计算课程简介管道系统涵盖各种管道类型和配件，如水管、阀门、泵等。水力计算分析水流特性，如流量、压力、速度等。水资源管理优化水资源分配，保障水安全。1.1管网的基本概念定义管网是指由管道、阀门、水泵等组成的输送水的网络系统，用于将水从水源输送到用户。组成管网主要由供水管、配水管、用户管等组成，每个部分都有其独特的结构和功能。1.2水的性质水的密度、粘度和表面张力等性质会影响管网水力计算结果。水的温度会影响其密度和粘度，从而影响管道摩擦损失和流量。水的压力会影响其流动状态，例如湍流或层流，进而影响计算结果。1.3流体流动理论1流体性质流体的粘度和密度决定了其流动特性。2流动类型层流和湍流两种流动状态影响着计算方法。3能量守恒伯努利方程描述了流体在流动过程中的能量转换。2.1管道摩擦损失计算1水流阻力水流在管道中流动时，由于管道壁面的粗糙度和水分子之间的粘性，会产生摩擦阻力。2摩擦损失摩擦阻力导致水流能量损失，称为摩擦损失。3损失计算使用达西-魏斯巴赫公式计算摩擦损失，该公式考虑了管道长度、直径、水流速度和摩擦系数等因素。2.2管道局部损失计算阀门损失阀门是控制水流的重要部件，其结构和开度都会影响水流的损失。弯头损失弯头改变了水流的方向，因此也会造成一定的能量损失。管件损失其他管件，例如三通、变径管等，也会造成局部损失。管道总损失计算1总损失摩擦损失+局部损失2摩擦损失管道长度引起的能量损失3局部损失管道形状变化引起的能量损失3.1单管道计算1流量流量计算，根据实际需求确定2管径管径选择，根据流量、水头损失、经济因素确定3水头损失水头损失计算，根据达西-魏斯巴赫公式计算4水力坡度水力坡度计算，根据水头损失和管道长度计算3.2管网独立支路计算1确定支路参数支路长度、管径、水头损失系数等。2计算水头损失根据流量、管径和水头损失系数计算水头损失。3计算流量利用水头损失和水头损失系数计算流量。3.3管网并联支路计算1并联支路基本概念指两个或多个管道在同一起点和终点之间并联连接2流量分配流量分配与各支路水头损失成反比3计算方法利用水头损失公式和流量平衡方程管网串联支路计算1总流量2各支路流量3支路水头损失串联支路是指多个管道依次连接，水流依次通过各个支路。计算方法是：先计算总流量，然后根据总流量和各支路管径计算各支路流量，最后计算各支路水头损失，得出总水头损失。3.5管网环状计算环状管网结构环状管网具有多个供水点和多个水源，形成闭合回路，保证供水可靠性。节点水头平衡方程每个节点的水头损失等于各支路的水头损失之和，保证水头平衡。流量分配根据管网特性和水头损失，计算各支路的流量分配，满足各节点的水量需求。管网计算步骤11.确定计算目标首先要明确计算的目的，是确定管网的设计参数，还是进行管网的运行分析？22.收集计算数据包括管网的几何参数、水力参数、水质参数等。33.选择计算方法根据管网的复杂程度和计算精度要求选择合适的计算方法。44.进行计算利用计算方法和数据进行计算，得到管网的各项水力参数。55.分析计算结果对计算结果进行分析，判断管网的运行状况，并提出改进措施。4.2管网计算实例1本实例展示了如何使用水力计算方法分析一个简单的管网系统。通过计算，可以确定各个管段的流量、流速和压力损失，进而判断管网的设计是否合理。实例中，我们假设一个简单的管网系统，包括一个供水泵、两个水池和多条管道。然后，根据给定的管径、水池水位和水泵特性，进行管网水力计算。4.3管网计算实例2实际管网计算中，通常需要综合考虑多种因素，例如：地形、管径、水压等。计算过程需要使用相关软件进行辅助，例如：EPANET、WaterCAD等。通过模拟和分析，可以得到更准确的计算结果。4.4管网计算实例3本实例为一个实际的市政供水管网，涉及多个水源、水厂、泵站、管线，以及多个用户。通过该实例，可以掌握复杂管网计算方法，并进行优化设计。计算注意事项数据精度计算中使用的参数，如管径、流量、水头损失等，应尽量准确，避免因数据精度问题导致计算结果偏差。边界条件计算时应明确管网的边界条件，包括水源、用户点、水压等，确保边界条件的准确性，才能得到可靠的计算结果。模型简化实际管网结构复杂，在进行计算时，往往需要进行简化处理，但应确保模型简化后的结果与实际情况相符。管径选择1流量需求根据管网的流量需求，选择合适的管径，确保水流速度符合设计要求。2水头损失管径过小会导致水头损失过大，影响供水效率；管径过大则会造成投资成本增加。3经济性综合考虑管径对水头损失、投资成本和运行成本的影响，选择最经济合理的管径。水力坡度选择合理坡度水力坡度过大，会导致管道流速过高，造成水力损失增加，管道运行成本上升。水力坡度过小，会导致管道流速过低，造成管内沉积物积累，影响管道输送效率。计算方法水力坡度一般采用经验公式进行计算，需要考虑管道长度、管径、流量、水头损失等因素。参考标准水力坡度应符合相关规范和标准的要求，保证管道运行安全和效率。5.4泵选型流量需求扬程要求能耗指标6.1管网优化设计流量分配优化优化水流分配，提高供水效率，减少水资源浪费。管径选择优化根据实际需求，合理选择管径，降低管道建设成本和运行成本。水力损失控制通过优化管网布局，降低水力损失，提高供水压力，确保供水质量。6.2管网改造设计评估现状首先要对现有管网进行全面评估，包括管材、管径、水压、流量、泄漏等方面，并分析现有管网的运行状况和存在的问题。制定方案根据评估结果，制定管网改造方案，包括改造范围、改造内容、改造材料、改造工期等。实施改造按照改造方案实施管网改造工程，并对改造后的管网进行调试和验收。维护管理建立管网改造后的维护管理制度，定期进行巡查、检修和保养，确保管网的正常运行。管网调试1压力测试检查管道系统承受压力能力。2流量测试验证管道流量满足设计要求。3水质检测确保水质符合国家标准。6.4管网维护定期检查定期检查管道系统，包括管道、阀门、水泵等，确保其运行正常。清洗维护对管道进行清洗，去除管道内部的沉积物，保证水质安全。维修保养及时维修损坏的管道，更换老化部件，延长管道使用寿命。计算软件应用Epanet开源软件，适用于各种规模的管网水力计算。WaterCAD商业软件，提供更丰富的功能，如管网优化设计和管网改造设计。其他软件例如：BentleyWaterGEMS、HaestadCivil。不同的软件针对不同的应用场景。案例分析1实例1城市供水系统2实例2工业用水系统3实例3灌