第三章_给水排水管网水力学基础（一）.pptVIP

2、并联管道的简化 将它们等效为一条直径为d，长度为l的管道，输送流量q=q1+q2+…qN。 d1 q1 d2 q2 dN qN q 根据水力等效的原则： 任一管段的流量：沿线流量，转输流量。 3、沿线均匀出流简化 假设沿线出流均匀，则管道内任意断面x上的流量可以表示为：沿程水头损失计算如下： 为简化计算，将沿线流量ql分为两个集中流量，分别转移到管段的两个节点。 假设转移到末端的流量为aql，则通过管道流量为： 水头损失为： 根据水力等效原则： 由此表明，管道沿线出流的流量可以近似地一分为二，转移到两个端点上。 4、局部水头损失计算的简化 可将局部水头损失等效于一定长度的管道（称为当量管）的沿程水头损失，从而与沿程水头损失合并计算。 3.5 水泵与泵站水力特性 3.5.1 水泵水力特性公式及其参数计算 扬程：水泵提供给单位重量水的机械能（mH2O）。 水泵水力特性：表征水泵流量和扬程的关系，如下式： 1 2 hp——水泵扬程，m； qp——水泵流量，m3/s； he——水泵净扬程，m； sp——水泵内阻； n——与水头损失计算指数公式相同的指数。 根据水泵样本确定he和sp（最小二乘法，图解法） （1）工频泵水力特性 （2）调速水泵水力特性 r0——水泵额定转速，r/min; r——水泵工作转速， r/min。 改变水泵转速改变水泵净扬程，不改变内阻。 （3）考虑吸水和压水管路阻力后水力特性 作业p68-p69习题1、2、3、4、6 * * * * * * 第三章 给水排水管网水力学基础 2012年9月13日 3.1 给水排水管网水流特征 流态特征 给水排水管网中，水流水力因素随时间变化，属于非恒定流，水力计算复杂。 在设计时一般只能按恒定流计算。 恒定流与非恒定流 恒定流：水体在运动过程中，其各点的流速和压力 不随时间而变化，而与空间位置有关的流动。 非恒定流：水体各点的流速和压力不仅与空间位置 有关，还随时间而变化的流动。 满管流动 1）如管道截面在一段距离内不变且不发生转弯，为均匀流， 管道对水流阻力沿程不变，采用沿程水头损失公式计算； 2）当管道在局部分叉、转弯与变截面时，流动为非均匀流， 采用局部水头损失公式计算。 非满管流或明渠流 只要长距离截面不变，可以近似为均匀流，按沿程水头损失公式计算。 均匀流与非均匀流 非均匀流：液体质点流速的大小和方向沿流程变 化，水流参数随时间和空间变化。 均匀流：液体质点流速的大小和方向沿流程不变。 压力流与重力流 压力流：水体沿流程整个周界与固体壁面接触，无自由液面，满管流动，又称管流。 压力流输水通过封闭的管道进行，水流阻力主要依靠水 的压能克服，阻力大小只与管道内壁粗糙程度有关、管道长 度和流速有关，与管道埋设深度和坡度无关。 重力流：水体沿流程一部分与固体壁面接触，另一 部分与空气接触，具有自由液面。非满管流动，又 称明渠流。 重力流管渠中水面与大气相通，非满流，水流阻力依靠 水的位能克服，形成水面沿水流方向降低。 给水多压力流，排水多重力流； 长距离输水重力流，排水泵站出水管、倒虹管压力流。 水流的水头与水头损失 测压管水头 水头分为 水头损失：流体克服流动阻力所消耗的机械能。 水头损失分为 沿程水头损失 局部水头损失 水头：单位重量的流体所具有的机械能， 用h或H表示，单位米水柱(mH2O)。 位置水头Z 压力水头P/r 流速水头v2/2g 3.2 管渠水头损失计算 hf——沿程水头损失，m； v——过水断面平均流速，m/s； C——谢才系数； R——过水断面水力半径，m，圆管流R=0.25D； l——管渠长度，m。 3.2.1 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，沿程水头损失也可用达西公式： C、λ与水流流态有关，一般采用经验公式 或半经验公式计算。常用公式如下 ： D——管段直径，m； g ——重力加速度，m/s2； λ——沿程阻力系数， λ=8g/C2 适用:旧铸铁管和旧钢管满管紊流，水温10度(给水管道) 代入达西公式 （1）舍维列夫公式 适用:较光滑的圆管满流管紊流（给水管道） 代入达西公式 q——流量，m3/s； Cw——海曾-威廉粗糙系数。 （2）海曾-威廉公式 适用于各种紊流，是适用性和计算精度最高的公式。 简 化 为 直 接 计 算 式 （3）柯尔勃洛克-怀特公式 e ——管壁当量粗糙度，m。 适用于明渠流和非满流排水管道计算。 代入谢才公式 （4）巴甫洛夫斯基公式 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