管道流量、流速壓損計(jì)算.ppt

第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ) 第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ) 3 1基本概念3 2管渠水頭損失計(jì)算3 3非滿流管渠水力計(jì)算3 4管道的水力等效簡(jiǎn)化 3 3 1基本概念 3 1 1管道內(nèi)水流特征 第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ) Re vd 4 3 1 2有壓流與無壓流 3 1基本概念 第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ) 有壓流 水體沿流程整個(gè)周界與固體壁面接觸 而無自由液面 壓力流 管流 無壓流 水體沿流程一部分周界與固體壁面接觸 其余與空氣接觸 具有自由液面 重力流 明渠流 5 3 1 3恒定流與非恒定流 3 1基本概念 第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ) 恒定流 水體在運(yùn)動(dòng)過程中 其各點(diǎn)的流速與壓力不隨時(shí)間而變化 而與空間位置有關(guān)的流動(dòng)稱為恒定流 非恒定流 水體在運(yùn)動(dòng)過程中 其流速與壓力不與空間位置有關(guān) 還隨時(shí)間的而變化的流動(dòng)稱為非恒定流 6 3 1 4均勻流與非均勻流 3 1基本概念 第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ) 均勻流 水體在運(yùn)動(dòng)過程中 其各點(diǎn)的流速與方向沿流程不變的流動(dòng)稱為均勻流 非均勻流 水體在運(yùn)動(dòng)過程中 其各點(diǎn)的流速與方向沿流程變化的流動(dòng)稱為非均勻流 7 3 1 5水流的水頭與水頭損失 3 1基本概念 第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ) 水頭 指的是單位質(zhì)量的流體所具有的能量除以重力加速度 一般用h或H表示 常用單位為米 m 8 3 1 5水流的水頭與水頭損失 3 1基本概念 第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ) 水頭損失 流體克服阻力所消耗的機(jī)械能 水頭損失 9 3 2 1沿程水頭損失計(jì)算 3 2管渠水頭損失計(jì)算 第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ) 管渠的沿程水頭損失常用謝才公式計(jì)算 對(duì)于圓管滿流 沿程水頭損失可用達(dá)西公式計(jì)算 R為過水?dāng)嗝娴睦锇霃?及過水?dāng)嗝婷娣e除以濕周 圓管滿流時(shí)R 0 25D流體在非圓形直管內(nèi)流動(dòng)時(shí) 其阻力損失也可按照上述公式計(jì)算 但應(yīng)將D以當(dāng)量直徑de來代替 10 3 2 1沿程水頭損失計(jì)算 3 2管渠水頭損失計(jì)算 第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ) C 與水流流態(tài)有關(guān) 一般采用經(jīng)驗(yàn)公式或半經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 1 舍維列夫公式適用 舊鑄鐵管和舊鋼管滿管湍流 水溫10C0 壓力管道 11 將上述公式帶入達(dá)西公式 12 3 2 1沿程水頭損失計(jì)算 3 2管渠水頭損失計(jì)算 第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ) 2 海曾 威廉公式 適用 較光滑圓管滿流 壓力管道 13 將上述公式帶入達(dá)西公式 14 3 2 1沿程水頭損失計(jì)算 3 2管渠水頭損失計(jì)算 第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ) 3 柯爾勃洛克 懷特公式 適用 各種湍流 壓力管道 15 3 2 1沿程水頭損失計(jì)算 3 2管渠水頭損失計(jì)算 第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ) 4 巴甫洛夫斯基公式 適用 明渠流 非滿流管道 16 將上述公式帶入謝才公式 17 3 2 1沿程水頭損失計(jì)算 3 2管渠水頭損失計(jì)算 第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ) 5 曼寧公式 適用 曼寧公式是巴甫洛夫斯基公式中y 1 6時(shí)的特例 適用于明渠或較粗糙的管道計(jì)算 18 將上述公式帶入謝才公式 19 第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ) 3 2管渠水頭損失計(jì)算 3 2 1沿程水頭損失計(jì)算 20 第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ) 3 2管渠水頭損失計(jì)算 3 2 1沿程水頭損失計(jì)算 給水排水管道計(jì)算時(shí)水流流態(tài)均按照湍流考慮給水排水管道用得最多的是圓管給水排水管道計(jì)算一般按照恒定流考慮如果管道截面在一定距離內(nèi)不變且沒有轉(zhuǎn)彎和交匯 則管內(nèi)流動(dòng)按照均勻流考慮 水頭損失按照沿程水頭損失公式計(jì)算 謝才公式 達(dá)西公式 非均勻流 即管截面發(fā)生變化 轉(zhuǎn)彎 匯合 采用局部水頭公式計(jì)算 21 3 2 3局部水頭損失計(jì)算 式中hm 局部水頭損失 m 局部阻力系數(shù)P50表3 4 給水排水管網(wǎng)中局部水頭損失一般不超過沿程水頭損失的5 常忽略局部水頭損失的影響 不會(huì)造成大的計(jì)算誤差 22 3 3無壓圓管的水力計(jì)算 第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ) 計(jì)算時(shí)給出管徑 可通過P52表3 5查出相應(yīng)的過水?dāng)嗝娣e和水力半徑注意 1 污水管道按照非滿流計(jì)算 雨水管道和合流制管道按照滿流計(jì)算2 排水管的最小設(shè)計(jì)流速 對(duì)于污水管當(dāng)管徑 500mm 為0 7m s 當(dāng)管徑 500mm 為0 8m s 23 3 4非滿流管渠的水力計(jì)算 第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ) 上述公式中謝才系數(shù)C如采用曼寧公式計(jì)算 則可寫成 非滿流管渠內(nèi)的水流狀態(tài)基本上都處于阻力平方區(qū) 接近于均勻流 所以在非滿流管渠的水力計(jì)算中都采用均勻流公式 K稱為流量模數(shù) 24 3 5管道的水力等效簡(jiǎn)化 第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ) 水力等效簡(jiǎn)化原則 簡(jiǎn)化后 等效的管網(wǎng)對(duì)象與原來的實(shí)際對(duì)象具有相同的水力特性 1 串聯(lián) 等效為一條直徑為d 長(zhǎng)度為l l1 l2 ln的管道 管道中的流量相同 25 3 5管道的水力等效簡(jiǎn)化 第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ) 水力等效簡(jiǎn)化原則 簡(jiǎn)化后 等效的管網(wǎng)對(duì)象與原來的實(shí)際對(duì)象具有相同的水力特性 1 并聯(lián) 等效為并聯(lián)管道的長(zhǎng)度長(zhǎng)度為 總流量等于各管道中的流量相加 26 3 5管道的水力等效簡(jiǎn)化 第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ) 3 5 3局部水頭損失計(jì)算的簡(jiǎn)化 將局部水頭損失等效于一定長(zhǎng)度的管道 稱為當(dāng)量管道長(zhǎng)度ld 的沿程水頭損失 即令其局部水頭損失與當(dāng)量管道長(zhǎng)度的沿程水頭損失相等 圓管滿流 局部水頭損失 沿程水頭損失 27 課后習(xí)題 第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ) 在給水排水管網(wǎng)中 沿程水頭損失一般與流速的多少次方成正比 為什么 對(duì)于非滿流而言 管渠的充滿度越大過流能力越強(qiáng)嗎 為什么 28 計(jì)算 圓形污水管道直徑600mm 管壁粗糙系數(shù)n 0 014 管底坡度i 0 0024 求最大設(shè)計(jì)充滿度時(shí)的流速v和流量q已知某管道直徑為700mm 長(zhǎng)度800m 管壁粗糙系數(shù)n 0 013 管道上有45 彎頭2個(gè) 直流三通3個(gè) 全開閘閥2個(gè) 輸水流量為480L s 計(jì)算沿程水頭損失和局部水頭損失某排水管道采