城市给排水0.ppt

1、第0章 水力学、水泵基础,0.1 给排水管网水流特征 011 流态特征,012 恒定流与非恒定流,水量变化非恒定流（复杂）按恒定流计算,013 均匀流与非均匀流,水流参数往往随时间和空间变化非均匀流,014 压力流与重力流,1压力流：hfn、l、v；与H、I无关（压能克服水流阻力） 2重力流：靠水的位能克服,015 水流的水头与水头损失,水头是指单位重量的流体所具有的机械能。 HZP/v2/2g,水头损失：流体克服流动阻力所消耗的 机械能,02 管渠水头损失计算 021 沿程水头损失计算,管渠沿程水头损失用谢才公式,圆管满流，沿程水头损失也可以用达西公式表示：,C、与水流流态有关，一般采用经验

2、公式或半经验公式计算。常用：,1舍维列夫公式,适用：旧铸铁管和旧钢管满管紊流，水温100C0（给水管道计算）,2海曾威廉公式,适用：较光滑圆管满流紊流（给水管道）,3柯尔勃洛克怀特公式,适用：各种紊流，是适应性和计算精度最高的公式,4. 巴甫洛夫斯基公式,适用：明渠流、非满流排水管道,5曼宁公式,曼宁公式是巴甫洛夫斯基公式中y=1/6时的特例，适用于明渠或较粗糙的管道计算。,022 沿程水头损失计算公式的比较与选用 巴甫洛夫斯基公式适用范围广，计算精度也较高，特别是对于较粗糙的管道，管道水流状态仍保持较准确的计算结果，最佳适用范围为1.0e5.0mm； 曼宁公式亦适用于较粗糙的管道，最佳适用范

3、围为0.5e4.0mm； 海曾威廉公式则适用于较光滑的管道，特别是当e0.25mm（CW130）时，该公式较其它公式有较高的计算精度； 舍维列夫公式在1.0e1.5mm之间给出了令人满意的结果，对旧金属管道较适用，但对管壁光滑或特别粗糙的管道是不适用的。,023 局部水头损失计算,式中 hm局部水头损失，m； 局部阻力系数。,给水排水管网中局部水头损失一般不超过沿程水头损失的5%，常忽略局部水头损失的影响，不会造成大的计算误差。,024水头损失公式的指数形式,有利于管网理论分析，便于计算机程序设计。,1沿程水头损失公式的指数形式为：,式中 k、n、m指数公式参数； a比阻，即单位管长的摩 阻系

4、数，,2局部水头损失公式的指数形式为：,3沿程水头损失与局部水头损失之和,式中 Sm局部阻力系数；,式中 Sg管道阻力系数；,。,03 非满流管渠水力计算,水力计算目的：确定,031非满流管渠水力计算公式,1非满流管渠水力计算公式,常用的均匀流基本公式有：,式中 Q 流量（m3/s）； 过水断面面积（m2） v 流速（m/s）； R 水力半径（）； I 水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）。 n 管壁粗糙系数（见表）。,排水管渠粗糙系数表,非满流管渠水力计算基本公式,v、q、D、h/D、I五个变量，已知三个，求另两个。,简化： 水力计算表，按两个公式制成图表。简单，精度较差，且只适用于一种管材

5、。 借助满流水力计算公式并通过一定的比例变换进行计算。假设一条满流管渠与待计算的非满流管渠具有相同的D和I，满流时，,032 非满流管渠水力计算方法,1常采用水力计算图或表进行计算,水力计算图适用于混凝土及钢筋混凝土管道，其粗糙系数 n0.014。每张图适用于一个指定的管径。图上的纵座标表示坡度 I，即是设计管道的管底坡度，横座标表示流量 Q，图中的曲线分别表示流量、坡度、流速和充满度间的关系。当选定管材与管径后，在流量 Q、坡度 I、流速 v、充满度 h/D四个因素中，只要已知其中任意两个，就可由图查出另外两个。,2借助于满流水力计算公式并通过一定的比例变换进行计算。,04 管道的水力等效简

6、化,管网简化：利用水力等效简化原理,水力等效简化原则：简化后，等效的管网对象与原 来的实际对象具有相同的水力 特性。,041 串联或并联管道的简化,1串联,2并联,当并联管道直径相同时,042 沿线均匀出流的简化,干管配水情况,假设沿线出流是均匀的，则管道的任一断面上的流量,沿程水头损失,沿程水头损失,将 移至两端点，分别为,管道内流量为,根据水力等效原则,043 局部水头损失计算的简化 一般忽略，特殊情况下，局部水头损失必须进行计算。,水 泵,一、水泵的技术参数 二、水泵的分类 三、水泵的安装 四、水泵的选择 五、水泵的调试 六、水泵的维护,一、水泵的技术参数,1、水泵的基本构成：电机、联轴

7、器、泵头（体）及机座（卧式）。 2、水泵的主要参数有：流量：单位时间内泵排出液体的体积， 用Q表示，单位是M3/H ，L/S。扬程：单位重量液体通过泵所获的能量，用H表示，单位是M。 对清水泵，必需汽蚀余量（M）参数非常重要，特别是用于吸上式供水设备时。H=标准大气压-汽蚀余量安全量=10.33-汽蚀余量-0.5 对潜水泵，额定电流参数（A）非常重要，特别是用于变频供水设备时。 3、电机的主要参数：电机功率（KW），转速（r/min），额定电压（V），额定电流（A）,二、水泵选型的分类,1、根据泵的工作原理和结构分： 动力式泵:叶轮式泵、叶片式泵。离心泵是最常见的动力式泵 容积式泵: 往复泵：

8、电动泵、蒸气泵 转子泵：齿轮泵、螺杆泵、罗茨泵、滑片泵等 电动泵:柱塞（活塞）泵、隔膜泵、计量泵 和其他类型的泵：喷射泵、空气升液泵、电磁泵等,动力式泵,动力式泵（动力式泵靠快速旋转的叶轮对液体的作用力，将机械能传递给液体,使其动能和压力能增加，然后再通过泵缸，将大部分动能转换为压力能而实现输送）动力式泵在一定转速下产生的扬程有一限定值,扬程随流量而改变；工作稳定，输送连续，流量和压力无脉动；一般无自吸能力，需要将泵先灌满液体或将管路抽成真空后才能开始工作 ；适用性能范围广；适宜输送粘度很小的清洁液体，特殊设计的泵可输送泥浆、污水等或水输固体物。动力式泵主要用于给水、排水、 灌溉、流程液体输送

9、、电站蓄能、液压传动和船舶喷射推进等,容积式泵,容积式泵(容积式泵是依靠工作元件在泵缸内作往复或回转运动，使工作容积交替地增大和缩小，以实现液体的 吸入和排出)如：往复泵、转子泵 两种. 容积式泵在一定转速或往复次数下的流量是一定的,几乎不随压力而改变；往复泵的流量和压力有较大脉动，需要采取相应的消减脉动措施；回转泵一般无脉动或只有小的脉动；具有自吸能力，泵启动后即能抽除管路中的空气吸入液体；启动泵时必须将排出管路阀门完全打开；往复泵适用于高压力和小流量；回转泵适用于中小流量和较高压力；往复泵适宜输送清洁的液体或气液混合物.,喷射泵,喷射泵是依靠高速喷射出的工作流体 ，将需要输送的流体吸入泵内

10、，并通过两种流体混合进行动量交换来传递能量；,电磁泵,电磁泵是使通电的液态金属在电磁力作用下 ，产生流动而实现输送；,空气升液泵,空气升液泵通过导管将压缩空气或其他压缩气体送至液体的最底层处，使之形成较液体轻的气液混合流体，再借管外液体的压力将混合流体压升上来,泵房安装,1、泵房设计 2、检查设备 3、设备基础 4、水泵安装 5、支架制作 6、管路制作 7、配电系统 8、油漆及清理、清洁,泵房设计注意,水泵基础水平尺寸应比机组宽100150MM 基础至少高出地面100MM。 电动机22KW，机组外轮廓之间最小间距为0.4M,与墙最小间距为0.8M. 电动机22-55KW，机组外轮廓之间最小间距

11、为0.8M,与墙最小间距为1.0M. 电动机=55KW，机组外轮廓之间最小间距为1.2M,与墙最小间距为1.2M.,支架制作注意点,1、水泵配管或阀门处、应设独立的固定支架，同时保证水泵进出口连接柔性短管轴线，在管道与泵接口两个中心的连线上。为保证准确度，在安装过程中应做临时固定拉杆,管路制作注意点,1、多台水泵不能共用吸入管。 2、消防水泵的出水管上应设置检查或试水用的放水阀 3、水泵吸入管水平安装采用大小头时必须上 平，并找坡度。 4、水泵进出口应先连接柔性短管然后安装控制阀门。水泵出水口应先安装压力表依次再安装止回阀和控制阀门。,二、水泵选型的分类,根据介质上分： 清水泵 污水（污物）泵

12、 油泵 耐腐蚀泵等,二、水泵选型的分类,从使用安装方式上分： 管道式泵 液下式泵 潜水式泵等,三、水泵的选择举例,消防泵水泵 1.主泵 2.消防稳压泵 3.控制方式 空调水泵 1.合理选择水泵扬程 2. 冬夏季水泵的选取 3. 多台水泵并联的设计与运行 4. 正确选择水泵的安装位置 5. 结论,消防泵主泵,1.NFPA20对消防泵的性能规定如下：水泵出流量为选定工作点的流量的150%时，其扬程不小于选定的工作点的扬程的65%，关闭水泵时的扬程不大于选定工作点扬程的140%。其实际是规定了水泵的性能曲线是一条平滑的曲线。我国规范对消防水泵没有详细的规定，致使消防水泵的选用上有不少出入。建议设计人

13、员在设计时参考NFPA20的规定。,消防泵主泵,2、流量=室内外消防总流量 3、扬程=1.05*(H1+H2+H3+H4-H0) H1=引入管至配水最不利点所要求的静水压 H2=引入管至配水最不利点总水头损失 H3=水流通过水表时的水头损失 H4=配水最不利点所需流出水头 H0=市政最小压力,消防泵水泵,2.消防稳压泵 消防给水系统稳压泵是系统平时维持压力的水泵，对系统起着监护作用和使系统具有自动控制的功能。稳压泵的压力可根据系统压力而确定，一般稳压泵的压力比主泵高0.1Mpa0.2Mpa，或者稳压泵压力为主泵的1.1倍1.2倍。,消防泵水泵,3.消防水泵的控制 控制电压 民规第24.6.2.

14、1规定：设在消防栓箱中的起动消防水泵的按钮及启泵信号灯的控制回路应采用50以下的安全电压。第24.9.11规定：消防联动装置的直流操作电源电压应采用24V。这主要是防止使用消火栓时，有水溢出使消火栓箱及水、水枪带电伤及消防队员 启动控制 在室内消火栓箱处直接启动 在消防控制室处控制 在水泵房消火栓泵附近控制,消防泵水泵,故障控制 消防控制室应能显示消防设备的故障状态。 用手动报警按钮代替消火栓按钮启泵 每个消火栓处应设直接启动消防水泵的按钮。,空调水泵,合理选择水泵的扬程 空调系统中的水泵总是与特定的管路相连，其工作状态点由水泵的性能曲线与管路的特性曲线共同决定 （图） 在设计空调水系统时应进

15、行必要的水力计算，根据设计流量计算出在该流量下管路的阻力，以确保选用水泵的扬程合理。在对流量和扬程乘以一定的安全裕量后，进行水泵的选择。,1.合理选择水泵扬程,曲线图,2.冬夏季水泵的选取,曲线图,冬夏水泵流量与扬程,很多空调设计都是冬夏两用的，即随着季节的变化，为盘管供应冷水或热水。冬季热负荷一般比夏季冷负荷小，且空调水系统供回水温差夏季一般取5，冬季取10，根据空调水系统循环流量计算公式G=0.86Q/T（式中Q为空调负荷KW，T为水系统温差，G为水系统循环流量m3/h），则夏季空调循环水流量将是冬季的2-3倍。假设冬季流量为夏季流量的1/3，系统设计采用双管制系统，即管路特性曲线冬夏季是

16、一致的，由H=SQ2，得到H1/H2=Q12/ Q22，则冬季水泵流量为夏季的1/3，扬程为夏季的1/9。,3.多台水泵并联的设计与运行,曲线图 行选型计算。选型时，除应注意水泵在设计工况时的性能参数外，还应关注水泵的特性曲线，尽量选择特性曲线陡的水泵并联工作。运行人员应注意工况转换时对阀门的调节。,四、水泵的调试,系统调试应包括下列内容： 1.水源测试 2.消防水泵调试 3.稳压泵调试 4.报警阀调试 5.排水装置调试 6.联动试验,水泵的调试,水源测试应符合下列要求： 按设计要求核实消防水箱的容积、设置高度及消防储水不作它用的技术措施； 按设计要求核实消防水泵接合器的数量和供水能力，并通过移动式消防水泵做供水试验进行验证。,水泵的调试,消防水泵调试应符