管網(wǎng)計(jì)算方法

管網(wǎng)計(jì)算方法第1頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四教學(xué)目的和基本要求目的：使學(xué)生了解恒定孔口出流、管嘴出流、非恒定孔口管嘴出流的流量計(jì)算公式；掌握短管、簡(jiǎn)單長(zhǎng)管、串聯(lián)并聯(lián)長(zhǎng)管、沿程泄流、枝狀管網(wǎng)的水力計(jì)算方法，理解環(huán)狀管網(wǎng)的水力計(jì)算原理與方法，理解有壓管路中水擊產(chǎn)生的原因。

基本要求：理解恒定孔口出流、管嘴出流、非恒定孔口管嘴出流的基本計(jì)算方法，能熟練計(jì)算短管、簡(jiǎn)單長(zhǎng)管、串聯(lián)并聯(lián)長(zhǎng)管、沿程泄流、枝狀管網(wǎng)的水力計(jì)算，理解環(huán)狀管網(wǎng)的水力計(jì)算原理與方法，了解有壓管路中水擊產(chǎn)生的原因。

第2頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四幾個(gè)基本概念孔口出流：在給水處理、建筑物的輸水配水、通航船閘室的充水和泄水、水力工程中的泄水閘的泄水等都屬于孔口出流問題。管嘴出流：在各類孔口中，如果孔壁較厚或在孔口上外接一適當(dāng)長(zhǎng)度的短管，這時(shí)的出流為管嘴出流。有壓出流：管道被液體充滿，無自由表面，斷面上各點(diǎn)的壓強(qiáng)一般大于大氣壓（個(gè)別的情況也有小于大氣壓的）。在管道計(jì)算中又分簡(jiǎn)單管和復(fù)雜管。簡(jiǎn)單管中又分為長(zhǎng)管和短管。復(fù)雜管一般按長(zhǎng)管計(jì)算，它包括串聯(lián)管、并聯(lián)管、分叉管等。管網(wǎng)：由多個(gè)復(fù)雜管構(gòu)成。管網(wǎng)分為枝狀管網(wǎng)和環(huán)狀管網(wǎng)。恒定管流和非恒定管流。第3頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四§7.1孔口出流(自己閱讀）孔口有大孔口和小孔口之分。出流條件可以是定水頭下的出流（恒定流），也可是變水頭下的出流（非恒定流）。液體可以流入大氣中(自由出流)，也可以流入相同的介質(zhì)的流體中(淹沒出流)。第4頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四小孔口出流（如船舶艙壁上破一洞）如圖所示容器裝有液體，液體在重力作用下從小孔流出。求流量。設(shè)小孔的面積σ比容器中液面面積小很多，因此液面高度ｈ近似認(rèn)為不變（近似為定常流動(dòng)），同時(shí)不計(jì)流體的粘性，此時(shí)流體的質(zhì)量力只有重力。滿足伯氏方程來求解的前提。伯努利方程的應(yīng)用：（前面講過）第5頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四自由出流cc000’0’薄壁小孔口自由出流孔口流速因數(shù)孔口的流量因數(shù)收縮系數(shù)第6頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四孔口淹沒出流002211第7頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四小孔出流的收縮因數(shù)及流量因數(shù)決定于局部阻力系數(shù)，垂直收縮系數(shù)和流速系數(shù)。與雷諾數(shù)和邊界條件有關(guān)只與邊界條件有關(guān)孔口的流量因數(shù)第8頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四在邊界條件中，主要與孔口的形狀、孔口在壁面的位置和孔口邊緣情況有關(guān)?？卓诘男誀钍侵饕蛩刂唬珜?shí)際表明，對(duì)于小孔口，孔口性狀不同，差別不大。孔口的位置對(duì)收縮系數(shù)有直接的影響。ababcda孔和b孔：全部收縮孔口。a孔：完善收縮；b孔：不完善收縮。c孔和d孔：部分收縮孔口?？卓诘倪吘墝?duì)收縮系數(shù)也有影響，薄壁小孔口的收縮系數(shù)最小，圓邊孔口的收縮系數(shù)最大，直至等于1?？卓诘牧髁恳驍?shù)第9頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四§7.2管嘴出流(自己閱讀)外延管嘴內(nèi)延管嘴收斂的圓錐形管嘴：多用于消防水龍頭或沖擊式水槍的管道噴嘴。擴(kuò)張的圓錐管嘴流線形管嘴：多用于水利工程中拱壩內(nèi)的泄水孔。各類管嘴隨完全不同，但有共性。第10頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四圓柱形外管嘴恒定出流1221ccc－c斷面真空度大小c－c和2—2斷面能量方程。00相當(dāng)于把管嘴的作用水頭增大了75％。作用水頭H越大，收縮斷面的真空度也愈大。但當(dāng)收縮斷面真空度超過7m水頭時(shí)，空氣將會(huì)從管嘴出口斷面吸入，從而使收縮斷面的真空破壞，管嘴不能保持滿嘴出流。因此圓柱形外管嘴的作用水頭應(yīng)有一個(gè)極限值，即：第11頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四§7.2管嘴出流(自己閱讀)管嘴出流與孔口自由出流相比，后者出流收縮斷面在大氣中，而管嘴出流收縮斷面為真空區(qū)，真空度達(dá)作用水頭的0.75倍，真空對(duì)液體起抽吸的作用，相當(dāng)于把孔口的作用水頭增大75％。這就是管嘴出流比孔口出流增大的原因?？栈涂瘴g（氣蝕）：管嘴出流中，由于真空度的影響，液體內(nèi)部會(huì)放出大量的氣泡這種現(xiàn)象稱為空化。低壓區(qū)放出的氣泡隨流帶走，當(dāng)?shù)竭_(dá)高壓去時(shí)，由于壓差的作用使氣泡突然潰滅，氣泡潰滅的過程時(shí)間級(jí)短，只有幾百分之一秒，四周的水流質(zhì)點(diǎn)以極快的速度去填充氣泡空間，以至于這些質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量在極端的時(shí)間變?yōu)榱?，從而產(chǎn)生巨大的沖擊力，不停地沖擊固體邊界，使固體邊界產(chǎn)生剝蝕，這就是空蝕（氣蝕）。另外，當(dāng)氣泡被液流帶出管嘴時(shí)，管嘴外的空氣在大氣壓的作用下沖進(jìn)管嘴內(nèi)，使管嘴內(nèi)液體脫離內(nèi)壁管，成為非滿嘴出流，此時(shí)的管嘴已經(jīng)不起作用。第12頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四孔口（或管嘴變水頭出流）－不講第13頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四7.3短、長(zhǎng)管的水力計(jì)算短管：指局部水頭損失與流速水頭之和所占比重較大，即：計(jì)算中不能忽略。如抽水機(jī)得吸水管、虹吸管和穿過路基得倒虹吸管等均屬于短管。長(zhǎng)管：指局部水頭損失與流速水頭之和所占比重較小，即：計(jì)算中可以忽略。給水工程中的給水管按長(zhǎng)管處理。第14頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四短、長(zhǎng)管的水力計(jì)算的依據(jù)第15頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四一、短管的水力計(jì)算－自由出流水流自水池經(jīng)管道流入大氣，直徑d不變，以過出口管軸的平面0—0為基準(zhǔn)面，寫出1—1和2—2斷面的能量方程112200H0總水頭線測(cè)壓管水頭線第16頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四112200H0總水頭線測(cè)壓管水頭線第17頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四在自由出流的條件下，作用水頭一部分消耗在沿程水頭損失和局部水頭損失中，其余的轉(zhuǎn)化為出口的動(dòng)能。取：α＝1.0管道的流量系數(shù)管道自由出流流量公式。第18頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四短管的水力計(jì)算－淹沒出流H管道出口在下游液面一下，則液流為淹沒出流。以0—0為基準(zhǔn)面，寫出1—1和2—2斷面的能量方程112200總水頭線測(cè)壓管水頭線第19頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四112200總水頭線測(cè)壓管水頭線？？第20頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四在淹沒出流的條件下，作用水頭一完全用于克服沿程水頭損失和局部水頭損失。淹沒出流的流量系數(shù)管道淹沒出流的流量公式。第21頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四比較自由出流和淹沒出流（1）淹沒出流和自由出流的流量系數(shù)隨有不同，但數(shù)值相等。因?yàn)樽杂沙隽鲿r(shí)，出口有流速水頭無局部損失，而淹沒出流時(shí)出口無流速但有局部水頭損失，其系數(shù)ξ＝1.0。（2）Q自由>Q淹沒（因?yàn)檠蜎]出流時(shí)，水頭H降低。）管道的流量系數(shù)流量公式。自由出流淹沒出流第22頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四例:引水管徑d=500mm,管道傾角為=300,彎頭a與b均為折管,Q=0.4m3/s,上游水庫(kù)水深h1=3.0m,過流斷面寬度B1=5.0m,下游水庫(kù)水深h2=2.0m,過流斷面寬度B2=3.0m求:引水管進(jìn)口,出口,彎頭a和b處損失的水頭解:h12241133ba4h2A.引水管進(jìn)口:1-1至3-3為突然縮小A1=B1h1A3=A第23頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四h12241133ba4h2B.引水管出口:4-4至2-2A4=AA2=h2B2C.彎頭a和b:第24頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四例:如圖從水池1將水引入水池2,d=150mm,H=4m,l=20m,沿程損失系數(shù)=0.037,總的局部損失系數(shù)為=4.28求:

管內(nèi)水的流量H21解:將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式得Q=0.0515m3/s第25頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四例:如圖從水池1將水引入水池2,H=4m,l=20m,沿程損失系數(shù)=0.037,總的局部損失系數(shù)為=4.28,若管流的設(shè)計(jì)流量為Q=0.022m3/s求:管徑d為多少？H21解:代入有關(guān)數(shù)據(jù),化簡(jiǎn)后得:d5=0.74+0.428d令x=10d,則f(x)=x5-0.428x-0.74方程f(x)=0的解可用牛頓迭代法進(jìn)行求解,選x0=1,經(jīng)兩次迭代得x=1.034,故管徑d=0.103mm.第26頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四虹吸管的計(jì)算應(yīng)用：為減少挖方而跨越高地鋪設(shè)的管道，給水建筑中的虹吸泄水管，泄出油車中的石油產(chǎn)品的管道及在農(nóng)田水利工程中都有普遍應(yīng)用。虹吸管：凡部分管道軸線高于上游供水自由面的管道都叫虹吸管。工作原理：必存在真空管段。為使虹吸作用開動(dòng)，必須由管中預(yù)排出空氣，在管中初步造成負(fù)壓，在負(fù)壓的作用下，液體自高液位處進(jìn)入管道自低液位處排出。第27頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四虹吸管的計(jì)算（續(xù)）由此可見：虹吸管乃是一種在負(fù)壓（真空）下工作的管道，負(fù)壓的存在使溶解于液體中的空氣分離出來，隨著負(fù)壓的加大，分離出來的空氣會(huì)急劇增加，這樣，在管頂會(huì)集結(jié)大量的氣體擠壓有效的過水?dāng)嗝?，阻礙水流的運(yùn)動(dòng)，嚴(yán)重的會(huì)造成斷流。為保證虹吸管能通過設(shè)計(jì)流量，工程上一般限制管中最大允許的真空度為:[hw]=7~8m虹吸管的水力計(jì)算可直接采用短管的計(jì)算公式：流量系數(shù)第28頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四虹吸管的計(jì)算（續(xù)）110022虹吸管內(nèi)最大真空度的確定：以0—0為基準(zhǔn)面，寫出1—1和2—2斷面的能量方程：【例題8.1】（自己看。）安裝高度第29頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四例：d=100mm,總長(zhǎng)L=20m,z=5m,h=4m,AC長(zhǎng)L1=8m,CB長(zhǎng)L2=12m,沿程損失系數(shù)=0.04,局部損失系數(shù)1=0.8,2=3=0.9,4=1試求:(1)流量Q(2)若管道的真空壓強(qiáng)不得超過68kpa,試校核頂點(diǎn)C的真空度是否滿足要求。解:列左池水面到C截面間伯努利方程,有4BCA321zh第30頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四水泵的水力計(jì)算工作原理：水泵從蓄水池抽水送至水塔，需經(jīng)過吸水管和壓水管兩段管路。水泵工作時(shí)，由于轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使水泵進(jìn)口段形成真空，水流在水池面大氣壓的作用下沿吸水管上升，經(jīng)水泵獲得新的能量后進(jìn)入壓水管送至水塔。水泵的吸水管屬于短管。吸水管的計(jì)算任務(wù)是確定水泵的最大允許安裝高度。第31頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四水泵的水力計(jì)算（續(xù)）1.管徑的確定：一般根據(jù)允許流速確定。通常吸水管的允許流速為0.8～1.25m/s?；蚋鶕?jù)有關(guān)規(guī)定。流速確定后，管徑d為：2.安裝高度的確定：以0—0為基準(zhǔn)面，寫出1－1和2－2斷面的能量方程：第32頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四水泵的水力計(jì)算（續(xù)）2.安裝高度的確定：上式表明:水泵的安裝高度主要與泵進(jìn)口的真空度有關(guān)，還與管徑、管長(zhǎng)和流速有關(guān)。如果水泵進(jìn)口的真空度過大，如超過該產(chǎn)品的允許值，管內(nèi)液體將迅速汽化，并將產(chǎn)生氣蝕，嚴(yán)重的會(huì)影響水泵的正常工作。一般水泵的允許真空度[hw]=7~8m。第33頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四例6（P49本部）：一離心式水泵的抽水量為Q＝5.56L/s，安裝高度Hs=5.72m，吸水管直徑d=100mm。若吸水管的水頭算是hw=0.25m，試求水泵進(jìn)水口的真空度。解：應(yīng)用恒定總流的伯努利方程求解。取漸變流過流斷面：水池液面1——1斷面水泵進(jìn)水口斷面2——2計(jì)算點(diǎn)分別取在自由面與管軸上，基準(zhǔn)面取1——1。Notes:沒有考慮水頭損失。Notes:考慮水頭損失？？？P122~123第34頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四例題2P117(工商)抽水裝置，實(shí)際抽水量Q=30L/s，吸水管l=12m，直徑d=150mm，90度彎頭一個(gè)，ξb=0.8,進(jìn)口有濾水網(wǎng)并附有底閥，ξen=6.0，沿程阻力系數(shù)λ＝0.024,水泵進(jìn)口處[hv]=6m。求水泵的安裝高度。第35頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四二、長(zhǎng)管的水力計(jì)算長(zhǎng)管分為簡(jiǎn)單管和復(fù)雜管。凡是管徑沿程不變、流量也不變的管路稱為簡(jiǎn)單管。簡(jiǎn)單管路的計(jì)算是復(fù)雜管路計(jì)算的基礎(chǔ)。本節(jié)只介紹簡(jiǎn)單管。長(zhǎng)管：指局部水頭損失與流速水頭之和所占比重較小，即：計(jì)算中可以忽略。給水工程中的給水管按長(zhǎng)管處理。水力計(jì)算依據(jù)：第36頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四二、長(zhǎng)管的水力計(jì)算（續(xù)）寫出1－1和2－2斷面的能量方程：全部的水頭損失都消耗于沿程水頭損失中。由于不考慮流速水頭，故總水頭線與測(cè)壓管水頭線重合?？梢郧螅篐、d、Q第37頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四二、長(zhǎng)管的水力計(jì)算（續(xù)）可以求：H、d、Q令：比阻：?jiǎn)挝唬簊2/m6比阻：?jiǎn)挝涣髁客ㄟ^單位長(zhǎng)度的水頭損失，它決定于沿程孫之系數(shù)合管徑。而沿程損失系數(shù)取決于流態(tài)，其計(jì)算公式很多。第38頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四二、長(zhǎng)管的水力計(jì)算（續(xù)）對(duì)于鋼管合鑄鐵管，土建工程中常用的公式為：（水流在阻力平方區(qū)）（水流在過渡粗糙區(qū)）k為修正系數(shù)工程上常用曼寧公式：例題8.3（工商略）P120；本部6－5（略）P128第39頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四三、離心泵的工作原理（P120）自學(xué)1、離心泵的構(gòu)造2、離心泵的工作原理3、離心泵的基本參數(shù)：流量Q：反映水泵出水量的大??；揚(yáng)程H：反映水泵能提升的幾何高度，即水泵克服了管路所有損失后所能把水送上的幾何高度。軸功率、有效功率和效率；軸功率：電動(dòng)機(jī)輸給水泵的功率，即輸入功率（N）。有效功率：水泵實(shí)際獲得的功率，用Ne表示。Ne=γQH第40頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四三、離心泵的工作原理（P120）自學(xué)轉(zhuǎn)速：葉輪的主動(dòng)速度。允許吸水真空度：效率：有效功率與軸功率之比。小型泵η＝70％，大型泵η＝70％～90％。4、離心泵的特性曲線5、管路的特性曲線6、水泵的工作點(diǎn)第41頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四4、離心泵的特性曲線參數(shù)：Q、N、H、n、ζ、η、z中，常選擇n為常數(shù)，將這些參數(shù)與流量之間的關(guān)系作成曲線：Q~H；N~Q；n~Q；z~Q這些曲線稱為特性曲線。P121(工商)5、管路的特性曲線水泵是在一定的管道系統(tǒng)中運(yùn)行的，故在考慮水泵性能的同時(shí)，應(yīng)考慮管道的特性?？偹^損失Q~hw曲線：管道水頭損失的特性曲線。管路水頭損失特性曲線第42頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四因?yàn)楣艿涝诳朔袚p失后，還需要抬高一個(gè)幾何高度z，以便滿足用戶的要求。單位重力的水消耗的能量為：H~Q曲線：管路的特性曲線。管路特性曲線第43頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四6、水泵的工作點(diǎn)水泵與管路組成一個(gè)系統(tǒng)共同工作時(shí)，水泵提供的水量和揚(yáng)程必須滿足在同一流量下，管道中提升的幾何高度和所有的水頭損失之和，即水泵出水量Q與揚(yáng)程H必須同時(shí)落在水泵的特性曲線和管路的特性曲線上，此時(shí)水泵才能有穩(wěn)定的出水量和穩(wěn)定的揚(yáng)程，這樣水泵才能有相對(duì)穩(wěn)定的功率和效率值，這個(gè)穩(wěn)定的工作狀態(tài)，在特性曲線上反映出來是一個(gè)點(diǎn)，稱之為水泵的工作點(diǎn)或工況點(diǎn)。水泵工作點(diǎn)綜上所述：選用水泵可根據(jù)所需要的流量Q和揚(yáng)程H，查水泵產(chǎn)品目錄。如所需Q、H在某型號(hào)水泵的Q、H范圍內(nèi)時(shí)，此水泵初選合適。然后用該水泵揚(yáng)程性能曲線及管道特性曲線，確定水泵的工作點(diǎn)。如該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的效率在水泵的最高效率點(diǎn)附近時(shí)，說明所選水泵合適。第44頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四【例題】(工商)P122(略）第45頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四例6-15H=20m,吸水管長(zhǎng)L1=10m,壓水管長(zhǎng)L2=1000m,管徑均為d=500mm,沿程損失系數(shù)=0.022,不計(jì)局部損失,設(shè)計(jì)流量為Q=0.2m3/s,如果要求2-2截面的真空壓強(qiáng)為4.4kpa

試求:(1)水泵安裝高度(2)水泵的功率L2L1321hH123解:V=Q/A=1.0186m/s對(duì)1-1與2-2應(yīng)用伯努利方程第46頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四L2L1321hH123水泵的有效功率為P=gQ(H+hw)第47頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四7.4管網(wǎng)計(jì)算基礎(chǔ)管網(wǎng)：為了向更多的用戶供水，給水工程中往往將許多簡(jiǎn)單管路組合，并由很多組合管道構(gòu)成一網(wǎng)狀系統(tǒng)，稱為管網(wǎng)。

常見的復(fù)雜管路：串連管路、并聯(lián)管路、分叉管路和沿途均勻泄流管路。

管網(wǎng)計(jì)算依據(jù)：連續(xù)性方程和能量方程。計(jì)算關(guān)鍵：確定水頭損失。這類管道通常按長(zhǎng)管計(jì)算。Notes：分叉管路和沿途均勻泄流管路不作介紹。第48頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四7.4.1串聯(lián)管路H321

串連管路：由直徑不同的幾段簡(jiǎn)單管道依次連接而成，這種管道稱為串連管路。第49頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四7.4.1串聯(lián)管路（續(xù)）H321連續(xù)性方程：各管段的流量和水頭損失之間的關(guān)系：(管道較長(zhǎng)，可近似按長(zhǎng)管計(jì)算。)第50頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四7.4.1串聯(lián)管路（續(xù)）H321各管段的流量和水頭損失之間的關(guān)系：第i段管段的阻抗。管路的總水頭損失為：聯(lián)立，可算出Q、d、H等參數(shù)。第51頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四7.4.1串聯(lián)管路（續(xù)）H321若各管末端無流量流出：管路的總水頭損失為：S為總阻抗串聯(lián)管路的總水頭線是一條折線，因?yàn)楦鞴芏蔚乃ζ露炔坏??！纠}8.5】自己看看。P123第52頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四H321例6-12L1=12m,L2=15m,L3=10m,d1=0.3m,d2=0.25m,d3=0.2m,管材為鋼材,粗糙度為=0.5mm,如果水位為H=5m試求:流量解:截面突然縮小第53頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四管段123d1.710-3210-32.510-30.02200.02340.0245故:第54頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四7.4.2并聯(lián)管路QQAB并聯(lián)管路：凡是兩根或兩根以上的簡(jiǎn)單管道在同一點(diǎn)分叉而又在另一點(diǎn)匯合而組成的管路，稱為并聯(lián)管路。A點(diǎn)和B點(diǎn)是各管共有，而每點(diǎn)只能有一個(gè)測(cè)壓管水位，故A、B兩點(diǎn)的測(cè)壓管水位差就是各管的水頭損失。每個(gè)管段都是簡(jiǎn)單管路：第55頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四7.4.2并聯(lián)管路QQAB每個(gè)管段都是簡(jiǎn)單管路：連續(xù)性方程：可求Q1、Q2、Q3第56頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四7.4.2并聯(lián)管路QQAB可求Q1、Q2、Q3Notes：必須指出，雖然各并聯(lián)支管的水頭損失相等。但也只表明通過每一并聯(lián)支管的單位重力液體的機(jī)械能損失相等。由于各支管的長(zhǎng)度、直徑和粗糙度情況可能不同，因此流量也不同，通過各并聯(lián)支管水流的總機(jī)械能損失也不等，流量大的，總機(jī)械能損失大?！纠}8.6]P124。(略)第57頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四QQAB例6-17L1=500m,L2=800m,L3=1000m,d1=300mm,d2=250mm,d3=200mm,設(shè)總流量Q=0.28m3/s求:每一根管段的流量解:鑄鐵管的粗糙度=1.2mm(表4-2),查莫迪圖,有第58頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四因Q=Q1+Q2+Q3=Q1(1+Q2/Q1+Q3/Q1)=1.7242Q1故第59頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四7.4.3管網(wǎng)分類

管網(wǎng)分類：按其分布方式可分為：枝狀（或稱為樹狀）和環(huán)狀兩種。枝狀（或稱為樹狀）管網(wǎng)：管路在某點(diǎn)分出供水后不再匯合到一起。這種管路總長(zhǎng)度短，當(dāng)干管某處發(fā)生故障時(shí)，位于該處后的管道無水，故供水的可靠度差。電廠的機(jī)組冷卻用水常采用這種供水方式。環(huán)狀管網(wǎng)：管路連成閉合環(huán)路，管路的總長(zhǎng)度長(zhǎng)，供水可靠度高，不會(huì)因?yàn)槟程幑收隙袛嘣擖c(diǎn)以后各處的供水。城鎮(zhèn)的給水管網(wǎng)一般采用環(huán)狀管網(wǎng)。第60頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四枝狀管網(wǎng)環(huán)狀管網(wǎng)第61頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四枝狀管網(wǎng)的水力計(jì)算枝狀管網(wǎng)（即串聯(lián)管路）的水力計(jì)算，主要確定管段的直徑和水頭損失，并在此基礎(chǔ)上確定水塔高度。計(jì)算時(shí)以管最末端支管起，逐段向干管起點(diǎn)計(jì)算，一般計(jì)算步驟如下：（1）根據(jù)已知流量和允許流速計(jì)算各管段直徑，然后按產(chǎn)品規(guī)格選用接近計(jì)算結(jié)果而又滿足輸水量要求的管徑；（2）依選用的管徑，計(jì)算整個(gè)管網(wǎng)的水頭損失，同時(shí)按各用水設(shè)備要求，在管網(wǎng)末端保留一定的壓強(qiáng)水頭hf；（3）據(jù)此可計(jì)算得干管輸送一定流量所需要的總作用水頭H；（4）確定水塔的高度。在確定管徑時(shí)一般要作經(jīng)濟(jì)比較而采用一定的流速，使供水總成本最低，此流速稱為經(jīng)濟(jì)流速，用ve表示。

d=100~400mmve=0.6~0.9m/sd>400mmve=0.9~1.4m/s第62頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四例題8.7P125（工商）擬建一水塔A，由A向管路供水。管網(wǎng)布置如圖所示。已知每一管段的流量和長(zhǎng)度，A處標(biāo)高28m，供水末端點(diǎn)3和4處標(biāo)高為14m，該處要保留水頭為20m，管道用鑄鐵管，求水塔高度。解：從點(diǎn)3和點(diǎn)4向A處推算。12L/s35L/s20L/s15L/sA100m20m35m30m1234（1）管徑確定取經(jīng)濟(jì)流速ve=1.2m/s計(jì)算結(jié)果列于下表。第63頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四沿3－2－1－A線：沿4－1－A線：（2）確定水塔高度：選3－2－1－A線確定水塔高度。水塔高度取7.1m。12L/s35L/s20L/s15L/sA100m20m35m30m1234第64頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四管徑計(jì)算表已知值計(jì)算值管段管長(zhǎng)流量d(mm)計(jì)算值選用值vAkhf2－335201462000.7699.0391.060.2091－220552422501.122.7521.0120.1681－430271702000.869.0291.0520.207A－1100822953001.161.0251.0060.69312L/s35L/s20L/s15L/sA100m20m35m30m1234取經(jīng)濟(jì)流速ve=1.2m/s55L/s27L/s82L/s第65頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四環(huán)狀管網(wǎng)水力計(jì)算簡(jiǎn)介100L/s40L/s20L/s60L/s20L/s25L/s35L/s5L/s100L/s20L/s10L/s30L/s35L/sABCDEF(1)流量情況流入量＝流出量(2)水頭損失節(jié)點(diǎn)的連續(xù)性條件環(huán)路損失的閉合條件實(shí)際上每一管環(huán)相當(dāng)于一并聯(lián)管，水流沿不同的路線流動(dòng)時(shí)，其共同的兩點(diǎn)間水頭損失相等。第66頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四環(huán)狀管網(wǎng)計(jì)算時(shí)必須滿足：（1）流經(jīng)任一結(jié)點(diǎn)處的流量的代數(shù)和為零。即：（2）對(duì)于任一封閉回路，如以瞬時(shí)針方向流動(dòng)的水頭損失為正，方時(shí)針的水頭損失為負(fù)，則沿同一方向轉(zhuǎn)一周計(jì)算的水頭損失和為零。即：根據(jù)上述兩個(gè)條件進(jìn)行環(huán)狀網(wǎng)管計(jì)算時(shí)，在理論上沒有什么困難，但在計(jì)算上卻相當(dāng)復(fù)雜。參考其他有關(guān)資料。第67頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四管網(wǎng)迭代法求解的步驟(Hardy---Cross法)(1).根據(jù)各節(jié)點(diǎn)的連續(xù)性條件,估算各管道的流量Qi

(2).Qi需進(jìn)行修正,設(shè)環(huán)路內(nèi)各管段均增加一個(gè)微量Q,使修正后的流量(Qi+Q)滿足水頭損失閉合條件得到修正量為:節(jié)點(diǎn)的連續(xù)性條件環(huán)路損失的閉合條件第68頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四7.5水擊(了解)水擊（胡良敏）：當(dāng)管道中的液體的流動(dòng)狀況突然改變時(shí)，管內(nèi)液體的壓力將迅速交替升降，導(dǎo)致管道的振動(dòng)，并伴有隆隆的錘擊聲，這種狀況稱為水擊（又稱水錘）。水擊（禹華謙）：在有壓管道中，由于某種外界原因（如管道中的閥門突然關(guān)閉、水泵機(jī)組突然停車等），液流受阻而流速突然變小，從而引起管道局部壓強(qiáng)急劇升高和降低的交替變化，這種現(xiàn)象稱為水擊，或稱為水錘。后果：水擊引起的壓強(qiáng)升高值，可達(dá)到管道正常工作壓強(qiáng)的幾十倍甚至幾百倍，這種強(qiáng)大的壓強(qiáng)波動(dòng)，往往會(huì)引起管道和設(shè)備的強(qiáng)烈振動(dòng)并發(fā)生破壞。水擊會(huì)使輸水管道產(chǎn)生噪聲，損壞管道上的閥門，嚴(yán)重的會(huì)使管件爆裂。措施：認(rèn)識(shí)水擊現(xiàn)象的規(guī)律，合理地采取防范措施，例如緩慢關(guān)閉閥門、在管道上裝設(shè)安全閥、設(shè)置調(diào)壓塔等。第69頁，共76頁，2023年，2月20日，星期四AXu0BC(a)P,A,,u0,時(shí)刻:t=L/c1、水擊現(xiàn)象分析如右圖管