第三章给水排水管道系统水力计算基础 本章内容： 1、水头损失计算 2、无压圆管的水力计算 3、水力等效简化 本章难点：无压圆管的水力计算 第一节基本概念 一、管道内水流特征 进行水力计算前首先要进行流态的判别。判别流态的标准采用临界雷诺数Re k，临界雷诺数大都稳定在2000左右，当计算出的雷诺数Re小于2000时，一般为层流，当Re大于4000时，一般为紊流，当Re介于2000到4000之间时，水流状态不稳定，属于过渡流态。 对给水排水管道进行水力计算时，管道内流体流态均按紊流考虑 紊流流态又分为三个阻力特征区：紊流光滑区、紊流过渡区及紊流粗糙管区。 二、有压流与无压流 水体沿流程整个周界与固体壁面接触，而无自由液面，这种流动称为有压流或压力流。水体沿流程一部分周界与固体壁面接触，另一部分与空气接触，具有自由液面，这种流动称为无压流或重力流 给水管道基本上采用有压流输水方式，而排水管道大都采用无压流输水方式。 从水流断面形式看，在给水排水管道中采用圆管最多 三、恒定流与非恒定流 给水排水管道中水流的运动，由于用水量和排水量的经常性变化，均处于非恒定流状态，但是，非恒定流的水力计算特别复杂，在设计时，一般也只能按恒定流(又称稳定流)计算。 四、均匀流与非均匀流 液体质点流速的大小和方向沿流程不变的流动，称为均匀流；反之，液体质点流速的大小和方向沿流程变化的流动，称为非均匀流。从总体上看，给水排水管道中的水流不但多为非恒定流，且常为非均匀流，即水流参数往往随时间和空间变化。 对于满管流动，如果管道截面在一段距离内不变且不发生转弯，则管内流动为均匀流；而当管道在局部有交汇、转弯与变截面时，管内流动为非均匀流。均匀流的管道对水流的阻力沿程不变，水流的水头损失可以采用沿程水头损失公式进行计算；满管流的非均匀流动距离一般较短，采用局部水头损失公式进行计算。
管道水力计算 新大技术研究所：戴颂周 2012 年3 月2 日
目录 第一章单相液体管内流动和管道水力计算 (3) 第一节流体总流的伯努利方程 (3) 一、流体总流的伯努利方程 (3) 二、流体流动的水力损失 (3) 第二节流体运动的两种状态 (6) 一、雷诺实验 (6) 二、雷诺数 (7) 三、圆管中紊流的运动学特征—速度分布 (7) 四、雷诺数算图 (8) 第三节沿程水力损失 (9) 一、计算方法： (9) 第四节局部水力损失 (14) 第五节管道的水力计算 (17) 一、管道流体的允许流速（经济流速供参考） (17) 二、简单管道的水力计算 (19) 第二章玻璃钢管道水力计算 (20) 第一节玻璃钢管道水力计算公式 (20) 一、玻璃钢管道水力计算公式 (20) 二、管道水力压降曲线 (21) 三、常用液体压降的换算 (21) 四、常用管件压降 (23) 第二节油气集输管道压降计算 (24) 第三节玻璃钢输水管线的水力学特性 (25) 一、玻璃钢输水管水流量计算 (25) 二、玻璃钢输水管水击强度计算 (25) 第三章管道水力学计算中应注意的几个问题 (28) 一、热油管道的工艺计算 (28) 二、油水两相液体的工艺计算 (28) 三、地形变化时的水力坡降 (30)
第一章 单相液体管内流动和管道水力计算 第一节 流体总流的伯努利方程 一、流体总流的伯努利方程 1. 流体总流的伯努利方程式（能量方式） =++g c g P Z 22 1111αρw h g c g P Z +++22 2222αρ 2. 方程的分析 (1) 方程的意义 物理意义：不可压缩的实际流体在管道内流动时的能量守恒，或者说，上游机械能=下游机械能+能量的损失。 (2) 各项的意义 -21,z z 单位重量流体所具有的位能，或位置水头，m ，即起点、终点标高。-g p g p ρρ/,/21单位重量流体所具有的压能，或压强水头，m ；即P 1 P 2为起点、 终点液流压力，-g c g c 2/,2/2 22211αα单位重量流体所具有的动能，或速度水头， m ；即C 1 C 2为液流起、终点的流速。 -21,αα单位重量流体的动能修正系数；-w h 单位重量流体流动过程的水力损失，m 。 二、流体流动的水力损失 1. 水力损失的计算 液体所以能在管道中流动，是由于泵或自然位差提供的能量。液体流动过程中与各种管道、阀件、管件发生摩擦或撞击而产生阻力。同时液体质点间的互相摩擦和撞击也要产生阻力。为了使液体继续流动，就必须供给能量，以克服这些阻力。用于克服液流阻力的能量，就是管路摩阻损失。水力损失一般包括两项，即沿程损失 f h 与局部损失 m h 。因此，流体流动时上、下游截面间的总水力损失 w h 应等于两截面间的所有沿程损失与局部损失之和，即
水管网流量简单算法如下： 自来水供水压力为市政压力大概平均为0.28mpa。 如果计算流量大概可以按照以下公式进行推算，仅作为推算公式， 管径面积×经济流速（DN300以下管选1.2m/s、DN300以上管选1.5m/s）=流量如果需要准确数据应按照下文进行计算。 水力学教学辅导 第五章有压管道恒定流 【教学基本要求】 1、了解有压管流的基本特点，掌握管流分为长管流动和短管流动的条件。 2、掌握简单管道的水力计算和测压管水头线、总水头线的绘制，并能确定管道的压强分布。 3、了解复杂管道的特点和计算方法。 【容提要和学习指导】 前面几章我们讨论了液体运动的基本理论，从这一章开始将进入工程水力学部分，就是运用水力学的基本方程（恒定总流的连续性方程、能量方程和动量方程）和水头损失的计算公式，来解决实际工程中的水力学问题。本章理论部分容不多，主要掌握方程的简化和解题的方法，重点掌握简单管道的水力计算。 有压管流水力计算的主要任务是：确定管路过的流量Q；设计管道通过的流量Q所需的作用水头H和管径d；通过绘制沿管线的测压管水头线，确定压强p沿管线的分布。 5.1 有压管道流动的基本概念 （1）简单管道和复杂管道 根据管道的组成情况我们把它分为简单管道和复杂管道。直径单一没有分支而且糙率不变的管道称为简单管道；复杂管道是指由两根以上管道组成管道系统。复杂管道又可以分
为串联管道、并联管道、分叉管道、沿程泄流管和管网。 （2） 短管和长管 在有压管道水力计算中，为了简化计算，常将压力管道分为短管和长管： 短管是指管路中水流的流速水头和局部水头损失都不能忽略不计的管道； 长管是指流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失，在计算中可以忽略的管 道为，一般认为（ ）＜（5~10）h f %可以按长管计算。 需要注意的是：长管和长管不是完全按管道的长短来区分的。将有压管道按长管计算，可以简化计算过程。但在不能判断流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失之前，按短管计算不会产生较大的误差。 5.2简单管道短管的水力计算 （1）短管自由出流计算公式 （5—1） 式中：H 0是作用总水头，当行近流速较小时，可以近似取H 0 = H 。 μ称为短管自由出流的流量系数。 （5—2） （2）短管淹没出流计算公式 （5—3） 式中：z 为上下游水位差，μc 为短管淹没出流的流量系数 （5—4） 请特别注意：短管自由出流和淹没出流的计算关键在于正确计算流量系数。我们比较短管自由出流和淹没出流的流量系数（5—2）和（5—4）式，可以看到（5—2）式比（5—4）式在分母中多一项“1”，但是计算淹没出流的流量系数μc 时，局部水头损失系数中比自由出流多一项管道出口突然扩大的局部水头损失系数“1”，在计算中不要遗忘。 （3）简单管道短管水力计算的类型 简单管道短管水力计算主要有下列几种类型： 1）求输水能力Q:可以直接用公式（5—1）和（5—3）计算。 2）已知管道尺寸和管线布置，求保证输水流量Q 的作用水头H 。 这类问题实际是求通过流量Q 时管道的水头损失，可以用公式直接计算，但需要计算管流速，以判别管是否属于紊流阻力平方区，否则需要进行修正。 3）已知管线布置、输水流量Q 和作用水头H ，求输水管的直径 d 。 j h g v ∑+22 02gH A c Q μ=ζλμ∑++= d l 11 z g A c Q 2μ=ζλμ∑+=d l c 1
长距离输水管道设计中应注意的重要问题 ［摘要］长距离管道输水是解决水源分布不均衡的有效措施之一。目前，长距离输水管道设计中存在着诸多问题。在保证安全性的前提下，应进行合理选材、管路设计、管道防腐、沟槽支护、等，同时要符合经济性的要求。本文就长距离输水管道设计中应注意的问题进行了讨论。 ［关键字］长距离输水管道管路设计优化 一、输水管道系统设计 区域供水是一个系统工程，在满足主要供水目标100%供水量的同时，需要对途径的水源匮乏地区进行给水分流，确保供水效率的最大化。现代长距离输水管道多采用双管供水，在其中一条管道出现故障时，另一条管道作为备用，以满足70%以上供水量的要求。 二、输水方式选择 综合考虑当地的自然环境和社会经济条件，在保证水质和水量的前提下，选择合理的长距离输水方式。早些年的输水工程，大多利用天然地形，采用明渠（槽）开挖的形式。随着全球气候的变化，生活污水和工业污水对环境的污染日益严重，明渠（槽）以及天然河道输水不仅不能保证给水量，同时在输送途中也易受环境的污染。因此，现代输水工程多采用长距离封闭式的专用管道输水模式。输水方式分重力流和压力流两种，在地势条件允许的情况下，应充分利用自然水头，尽可能采用能耗更低、更经济的重力流输水模式。对于不得不采取压力流的情况，应进行管道水锤防护设计，确保管道不会因内部压
力骤变而损坏。 三、管线选择 输水管道担负着将源水送往城市的输水任务，管线长，投资大，因此，在选择管线时应根据下列原则确定： 1、是应尽量做到线路短、起伏小、土石方工程量少、造价经济、少占农田或不占农田； 2、是管线走向的位置应符合城市规划要求，并尽可能沿现有道路或规划道路敷设，以利施工和维护； 3、是尽可能地减少拆迁； 4、是应尽量避免穿越河谷、山脊、沼泽、重要铁路和泄洪地区； 5、是管线应充分利用水位高差，当条件许可时优先考虑重力流输水； 6、是管线应考虑近远期结合和分期实施的可能。 四、管道材料的选择及保护 长距离输水工程大口径管道的管材有钢管、球墨铸铁管、预应力钢筋砼管(PCP)和预应力钢筒砼管(PCCP)、玻璃钢管等，下面就这几种管材分别论述： 1、钢管 钢管应用历史较长，范围较广，它的强度高，管材和管件易加工，管厂建设周期短，特殊地段(如顶管、过河段)一般都采用钢管，但钢管的刚度小，易变形，衬里及外防腐要求严，必要时需作阴极保护，施工过程中组合焊接工作量大，与水泥压力管相比，造价较高。大口
2.2给水系统 2.2.1 给水用水定额及时变化系数 本设计建筑用水主要为住宅部分和商场卫生间。因为本商住楼一层商业区用 水量由市政供水管网直接供水，住宅区采用水泵并联分区供水的方式。参考《建 筑给水排水设计规范》 （GB50015-2003）的有关规定的用水量标准及时变化系数，本设计中采用的用 水量标 准见表2-1： 用水量表2-1 序号用水类别用水量标准使用单位数使用时间时变化系数 1 住宅200L/人.d 476人1 2 2.5 2 商场6L/m2.d 1210m224 1.5 注：在此住宅用水人数是按每套房 3.5 人计 2.2.2 最高日用水量 Q d=m·q d ? 式中：Q d——最高日用水量，L/d； m——用水单位数； q d——最高日生活用水定额，(L/人·d） 则： Q d1=m1·q d1=476×200=95200L/s=95.2m3/d Q d2=m2·q d2=1210×6=7260L/s=7.26m3/d 未预见用水量按总用水量的10%计算，即： Qd'=10%×(Q d1+Q d2)=(95.2+7.26)=10.25m3/d 2.2.3则本建筑的最高日用水量为： Q d=Q d1+Q d2+Q d'=95.2+7.26+10.25=112.71m3/d Q h=K h·Q p 式中： Q h——最大小时用水量，m3/h； K h ——小时变化系数； Q p ——平均小时用水量，m3/h 。 则： Q h1=K h1·Q p1=2.5×95.2÷24=9.58m3/h Q h2=K h2·Q p2=1.5×7.26÷24=0.45m3/h Q'=10%（Qh1+Q h2）=(Q h1+Q h2)=10%(9.58+0.45)=1.00m3/h Q h=Q h1+Q h2+Q'=9.58+0.45+1.00=11.00m3/h 2.2.4设计秒流量 进行给水管网最不利管段的水力计算，目的是算出各管段的设计秒流量，各
一、空调水系统的设计原则： 1、力求水力平衡； 2、防止大流量小温差； 3、水输送符合规范要求； 4、变流量系统宜采用变频调节； 5、要处理好水系统的膨胀与排气； 6、解决好水处理与水过滤； 7、切勿忽视管网的保冷与保温效果。 二、冷冻水、冷却水管的计算 1、压力式水管道管径计算 D=103πνL 4（mm ） 公式中 L------水流量（m 3/s ） v-------计算流速（m/s ） 一般水管系统的管内水流速可参考表13-12的推荐值取用 表13-13选择。 2、直线管段的阻力计算 Δh=d l λ×2 2v ρ=R ×l 式中Δh---长度为l （m ）的直管段的摩擦阻力（Pa ） λ---水与管内壁间的摩擦阻力系数； l----直管段的长度（m ）； d----管内径（m ）； ρ----水的密度（kg/m 3），当4℃时为1000kg/m 3 R-----长度为1m 直管段的摩擦阻力（Pa/m ） 三、空调设备流量计算 由Q=CM ΔT 可得出：M=Q/C*ΔT （Kg/S ） Q-----空调制冷或制热量（Kw ） C-----水的比热容，4.2KJ/Kg*℃ ΔT---进出空调设备的供回水温差，ΔT =T G -T H 四、风机盘管选择 1、计算室内空调冷负荷Q （W ），简单依单位面积指标及经验估算。 2、考虑机组的盘管用后积垢积尘对传热的影响，对空调冷负荷要进行修正，冷负荷应乘以系数a 仅冷却使用 a=1.10 作为加热、冷却两用 a=1.20 仅作为加热用 a=1.15 3、依据空调冷负荷选择风机盘，一般按中档运行能力选择。 4、校核风量：L=) (3600s n h h Q -ρ L-----风机盘管名义风量（m 3/h ）
长距离输水工程的管材选用 1、可选管材的种类 1.1 钢管 钢管应用历史较长，范围较广，输水工程一般选用螺旋焊缝与直缝焊接钢管。螺旋焊接钢管采用卷板，利用螺旋管焊接生产线一次成型。国内已可生产DN2540mm螺旋焊接钢管。螺旋焊管受加工工艺影响，管材存在较大残余应力，这部分残余应力与管道运行期间工作应力组合后，降低了管道承受内压的能力。另外，螺旋焊接管的焊缝较直缝焊管的焊缝长，这就意味着薄弱环节多，可靠性差。但由于输水工程管道内压一般不算太高，即使螺旋焊接管存在上述问题也不影响其应用。 1.2铸铁管 按材质可分为灰口铸铁管和延性铸铁管，由于灰口铸铁管口径不大、材质不稳定，因此事故较多，在输水工程中基本不采用。延性铸铁管也称为球墨铸铁管，其强度比钢管大，延伸率也高出10%.另外，现有些厂家生产的球墨铸铁管没进行退火处理，称为铸态球墨铸铁管，其材质的性能除延伸率低于球墨铸铁管外，其余性能指标均与球墨铸铁管相似，价格也低，应用也较多。 1.3 预应力混凝土管 按生产工艺分成两种，一种因加工工艺分为三步，通常称为三阶段预应力混凝土管；另一种方法是一次成型，通常称为一阶段管。预应力
混凝土管因加工工艺简单、造价低、较适合我国的经济状况而应用普遍。但管材制作过程中存在弊病，如三阶段管喷浆质量不稳定，易脱落和起鼓；一阶段管在施加预应力时不易控制（特别在插口端部），且因体积重量大造成运输安装都不方便，使其应用受到了限制。预应力混凝土管口径一般在2000mm以下，工压在0.4～0.8MPa.口径大、工压高的工程应用时要慎重。 1.4 预应力钢筒混凝土管PCCP 这是一种钢筒与混凝土制作的复合管，管心为混凝土，在其外壁或中部埋入厚1.5mm钢筒，在管芯上缠绕环向预应力，采用机械张拉缠绕高强钢丝，并在其外部喷水泥砂浆保护层。该管的特点是由于钢套筒的作用，抗渗能力非常好。管子的接口采用钢制承插口，尺寸较准确，并设橡胶止水圈（单胶圈或双胶圈），因而止水效果好，安装方便。预应力钢筒混凝土管的管径一般为DN600～3600 mm，工作压力为0.4～2.0MPa，其中DN1200mm以下一般为内衬式，DN1400mm以上通常为埋置式。PCCP管材的行业标准已颁发，设计规范与工程建设标准已在编制，其应用前景广阔。 1.5 玻璃纤维增强热固树脂夹砂管（玻璃钢管） 玻璃钢管的特点是强度较高，重量轻，耐腐蚀，不结垢，内壁光滑阻力小，在相同管径、相同流量条件下比其他材质管道水头损失小、节省能耗。玻璃钢管的连接也采用承插式，并设置胶圈，安装很方便。玻璃钢管相对而言壁薄，为柔性管道，对基础与回填要求较高。玻璃
长距离输水管道水力计算公式的选用 1． 常用的水力计算公式： 供水工程中的管道水力计算一般均按照均匀流计算，目前工程设计中普遍采用的管道水力计算公式有: 达西（DARCY ）公式： g d v l h f 22 **=λ （1） 谢才（chezy ）公式： i R C v **= （2） 海澄－威廉（HAZEN-WILIAMS ）公式： 87 .4852.1852.167.10d C l Q h h f ***= （3） 式中h f ------------沿程损失，m λ―――沿程阻力系数 l ――管段长度，m d-----管道计算内径，m g----重力加速度，m/s 2 C----谢才系数 i----水力坡降； R ―――水力半径，m Q ―――管道流量m/s 2 v----流速 m/s C n ----海澄――威廉系数 其中大西公式，谢才公式对于管道和明渠的水力计算都适用。海澄－威廉公式影响参数较小，作为一个传统公式，在国内外被广泛用于管网系统计算。三种水力计算公式中 ，与管道内壁粗糙程度相关的系数均是影响计算结果的重要参数。 2． 规范中水力计算公式的规定 3． 查阅室外给水设计规范及其他各管道设计规范，针对不同的设计条件，推荐采用的水力 计算公式也有所差异，见表1： 表1 各规范推荐采用的水力计算公式
3．1达西公式 达西公式是基于圆管层流运动推导出来的均匀流沿程损失普遍计算公式，该式适用于任何截面形状的光滑或粗糙管内的层流和紊流。公式中沿程阻力系数λ值的确定是水头损失计算的关键，一般采用经验公式计算得出。舍维列夫公式，布拉修斯公式及柯列勃洛克（C.F.COLEBROOK）公式均是针对工业管道条件计算λ值的著名经验公式。舍维列夫公式的导出条件是水温10℃，运动粘度1.3*10-6 m2/s,适用于旧钢管和旧铸铁管,紊流过渡区及粗糙度区.该公式在国内运用教广.
长距离输水管线设计 摘要：介绍长距离输水管线的设计原则、设计特点及设计人员在设计过程中应注意的问题。 关键词：长距离；输水管线；设计 Design for Long Distance Water Pipeline ZHANGJingHANYi-chen (CNPC Northeast Refining & Chemical Engineering Co. Ltd. Jilin Design Institute, Jilin132002，China) Abstract: Design principles and characteristics of long distance water pipeline were introduced. Points for attention of designer in designing were expounded. Key words: long distance；water pipeline；design 目前越来越多的新建大型工艺装置，按城市统一规划要求远离城镇居民聚居地，从而导致其距水源地较远，需要长距离输水，来保证装置的安全用水。以下是对长距离输水管线设计的一些体会。 1．长距离管道输水工程的特点 输水距离长，沿途地形条件比较复杂，压力流输水管线有升有降，起伏不平。根据管线布置要求和运行要求，管路需要安装许多附件，如排气阀、泄水阀、连通阀等。 2．长距离输水管道设计 2.1长距离输水管线路径选择 （1）管线路径应尽量做到线路短，起伏小，土石方少，造价经济，少占农田。 （2）走向和位置应符合城市和工业企业的规划要求，并尽可能沿现有道路和规划道路敷设，便于施工和维护。 （3）应尽量避免穿越河谷、山脊、沼泽、重要铁路和泄洪地区，并应避开滑坡、塌方以及易发生泥石流和高侵蚀性土壤地区。 （4）管线路径的选择还应考虑近远期结合和分期实施的可能。
第三章管道的水力计算及强度计算 第一节管道的流速和流量 流体最基本的特征就是它受外力或重力的作用便产生流动。如图3—1所示装置，如把管道中的阀门打开，水箱内的水受重力作用，以一定的流速通过管道流出。如果水箱内的水位始终保持不变，那么管道中的流速也自始至终保持不变。管道中的水流速度有多大?每小时通过管道的流量是多少?这些都是实际工作中经常遇到的问题。 图3—1水在管道内的流动 为了研究流体在管道内流动的速度和流量，这里先引出过流断面的概念。图3—2为水通过管道流动的两个断面1—1及2—2，过流断面指的是垂直于流体流动方向上流体所通过的管道断面，其断面面积用符号A来表示，它的单位为m2或cm2。 图32管流的过流断面 a)满流b)不满流
流量是指单位时间内，通过过流断面的流体体积。以符号q v表示，其单位为m3／h，cm3／h或m3／s，cm3／s。 流速是指单位时间内，流体流动所通过的距离。以符号。表示，其单位为m／s或cm／s。 图3—3管流中流速、流量、过流断面关系示意图流量、流速与过流断面之间的关系如下： 以水在管道中流动为例，如图3—3所示，在管段上取过流断面1—1，如果在单位时间内水从断面1—1流到断面2—2，那么断面1—1和断面2—2所包围的管段的体积即为单位时间内通过过流断面1—1时水的流量q v，而断面1—1和断面2—2之间的距离就是单位时间内水流所通过的路程，即流速。 由上可知，流量、流速和过流断面之间的关系式为 q v=vA (3—1) 式(3—1)叫做流量公式，它说明流体在管道中流动时，流速、流量和过流断面三者之间的相互关系，即流量等于流速与过流断面面积的乘积。如果在一段输水管道中，各过流断面的面积及所输送的水量一定，即在管道中途没有支管与其连接，既没有水流出，也没有水流入，那么管道内各过流断面的水流速度也不会变化；若管段的管径是
输水管道水力计算公式 1．常用的水力计算公式： 供水工程中的管道水力计算一般均按照均匀流计算，目前工程设计中普遍采用的管道水力计算公式有: 达西（DARCY ）公式： g d v l h f 22 **=λ （1） 谢才（chezy ）公式： i R C v **= （2） 海澄－威廉（HAZEN-WILIAMS ）公式： 87 .4852.1852.167.10d C l Q h h f ***= （3） 式中 h f -----------沿程损失，m λ----------沿程阻力系数 l -----------管段长度，m d-----------管道计算内径，m g-----------重力加速度，m/s 2 C-----------谢才系数 i------------水力坡降； R-----------水力半径，m Q-----------管道流量m/s 2 v------------流速 m/s C n -----------海澄―威廉系数 其中达西公式、谢才公式对于管道和明渠的水力计算都适用。海澄－威廉公式影响参数较小，作为一个传统公式，在国内外被广泛用于管网系统计算。三种水力计算公式中 ，与管道内壁粗糙程度相关的系数均是影响计算结果的重要参数。 2．规范中水力计算公式的规定 3．查阅室外给水设计规范及其他各管道设计规范，针对不同的设计条件，推荐 采用的水力计算公式也有所差异，见表1： 表1 各规范推荐采用的水力计算公式
3．1达西公式 达西公式是基于圆管层流运动推导出来的均匀流沿程损失普遍计算公式，该式适用于任何截面形状的光滑或粗糙管内的层流和紊流。公式中沿程阻力系数λ值的确定是水头损失计算的关键，一般采用经验公式计算得出。舍维列夫公式，布拉修斯公式及柯列勃洛克（C.F.COLEBROOK ）公式均是针对工业管道条件计算λ值的著名经验公式。 舍维列夫公式的导出条件是水温10℃，运动粘度1.3*10-6 m 2/s,适用于旧钢管和旧铸铁管,紊流过渡区及粗糙度区.该公式在国内运用较广. 柯列勃洛可公式)Re 51.27.3lg(21 λ λ+?*-=d (Δ为当量粗糙度,Re 为雷诺数)是根据大量工业管道试验资料提出的工业管道过渡区λ值计算公式，该式实际上是泥古拉兹光滑区公式和粗糙区公式的结合，适用范围为4000 长距离输水工程中的技术问题分析 随着输水工程的发展和社会经济的发展，长距离输水工程将会越来越多，以下是小编搜集整理的一篇探究长距离输水工程技术问题的，供大家阅读查看。 我国是一个水资源较为丰富的国家，但是由于我国人口基数大，人均水资源占有量非常低，远远低于世界人均水资源占有量，被联合国列为贫水国。另外，我国幅员辽阔，存在严重的水资源分布不均现象，南方的水资源占全国水资源的80%左右。而且，随着气候变暖，我国北方的水资源越来越少，因此，跨流域调水工程成为缓解这种水资源分布极度不均衡的重要方法措施，从而带来了长距离输水工程。长距离输水一般可以分成重力流输水和压力流输水两种形式，在有条件的情况下，选择重力流输水能取得更好得节能效果。下面就长距离输水工程中的技术问题进行分析。 1、长距离输水工程中管材的合理选择 长距离输水工程中，管材的选择需要依据工程的规模、工程的重要级别、压力等级、输水距离的长度、沿途地质水文条件、管道的性能等因素，进行技术性、经济性、安全性等方面的综合评估，然后确定管材。 我国幅员辽阔，不同地区的地质条件等有很大差异，同时经济发展状况和管材的应用情况也有很大差异。而每一项长距离输水工程都具有其独有的特点，这使得管材的选型也非常复杂。某一种管材在一个工程中运用取得较好的经济、安全、质量效果，但是在另一个工程项目中可能就取不到这样的效果了。根据多年的实践经验，长距离输水工程中的管材主要有离心球墨铸铁管、钢管、玻璃钢管、预应力混凝土管、钢筒混凝土管这几种。其中，预应力混凝土管是成本最低的管材，在我国已被广泛运用到长距离输水工程中，但是其自重大，因此选用该管材时必须严格控制工作压力，将其控制在0.4-0.8MPa之间为宜，也正是因为这一缺点，影响了预应力混凝土管在长距离输水工程中的应用推广。 某市政长距离输水工程中，其原定设计中选择钢筒混凝土管作为重力流管道，选用钢管作为压力流管道，在局部地方进行阳极保护。由于该项目是重点项目，对单管的输水安全性要求高，且为长距离输水，在实际施工中，将管材改为K9级离心球墨铸铁管，有效保证了输水的安全性，减少了后期维护量。 2、水锤的安全防护措施 凡是有泵和压力管道的地方就有水锤，因此水锤也是长距离输水工程中的一个重要技术问题，做好其安全防护措施是保证长距离输水工程安全输水的重要措施。 精品文档长距离输水管道水力计算公式的选用常用的水力计算公式：．1目前工程设计中普遍采用的管道水力计供水工程中的管道水力计算一般均按照均匀流计算，: 算公式有DARCY）公式：达西（2v?l??h 1）（f g?d2 chezy）公式：谢才（v?C?R?i（2） 海澄－威廉（HAZEN-WILIAMS）公式： 1.852?l?10.67Qh? 3）（f1.8524.87C?d h式中h------------沿程损失，m fλ―――沿程阻力系数 l――管段长度，m d-----管道计算内径，m 2 m/sg----重力加速度， C----谢才系数 i----水力坡降； R―――水力半径，m 2 m/sQ―――管道流量v----流速m/s C----海澄――威廉系数n其中大西公式，谢才公式对于管道和明渠的水力计算都适用。海澄－威廉公式影响参数较小，作为一个传统公式，在国内外被广泛用于管网系统计算。三种水力计算公式中，与管道内壁粗糙程度相关的系数均是影响计算结果的重要参数。 2．规范中水力计算公式的规定 3．查阅室外给水设计规范及其他各管道设计规范，针对不同的设计条件，推荐采用的水力计算公式也有所差异，见表1： 表1 各规范推荐采用的水力计算公式 精品文档． 4．公式的适用范围： 3．1达西公式 达西公式是基于圆管层流运动推导出来的均匀流沿程损失普遍计算公式，该式适用于任何截λ值的确定是水头损失计面形状的光滑或粗糙管内的层流和紊流。公式中沿程阻力系数算的关键，一般采用经验公式计算得出。舍维列夫公式，布拉修斯公式及柯列勃洛克（C.F.COLEBROOK）公式均是针对工业管道条件计算λ值的著名经验公式。 -62舍维列夫公式的导出条件是水温10℃，运动粘度1.3*10 m/s,适用于旧钢管和旧铸铁管,紊流过渡区及粗糙度区.该公式在国内运用教广. 1?2.51?lg()2??? (Δ为当量粗糙度,Re为雷诺数柯列勃洛可公式)是 3.7d??Re 根据大量工业管道试验资料提出的工业管道过渡区λ值计算公式,该式实际上 精品文档． 精品文档8大量的试是泥古拉兹光滑区公式和粗糙区公式的结合,适用范围为4000 水力学教学辅导 第五章 有压管道恒定流 【教学基本要求】 1、了解有压管流的基本特点，掌握管流分为长管流动和短管流动的条件。 2、掌握简单管道的水力计算和测压管水头线、总水头线的绘制，并能确定管道内的压强分布。 3、了解复杂管道的特点和计算方法。 【内容提要和学习指导】 前面几章我们讨论了液体运动的基本理论，从这一章开始将进入工程水力学部分，就是运用水力学的基本方程（恒定总流的连续性方程、能量方程和动量方程）和水头损失的计算公式，来解决实际工程中的水力学问题。本章理论部分内容不多，主要掌握方程的简化和解题的方法，重点掌握简单管道的水力计算。 有压管流水力计算的主要任务是：确定管路中通过的流量Q ；设计管道通过的流量Q 所需的作用水头H 和管径d ；通过绘制沿管线的测压管水头线，确定压强p 沿管线的分布。 5.1 有压管道流动的基本概念 （1） 简单管道和复杂管道 根据管道的组成情况我们把它分为简单管道和复杂管道。直径单一没有分支而且糙率不变的管道称为简单管道；复杂管道是指由两根以上管道组成管道系统。复杂管道又可以分为串联管道、并联管道、分叉管道、沿程泄流管和管网。 （2） 短管和长管 在有压管道水力计算中，为了简化计算，常将压力管道分为短管和长管： 短管是指管路中水流的流速水头和局部水头损失都不能忽略不计的管道； 长管是指流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失，在计算中可以忽略的管 道为，一般认为（ ）＜（5~10）h f %可以按长管计算。 需要注意的是：长管和长管不是完全按管道的长短来区分的。将有压管道按长管计算，可以简化计算过程。但在不能判断流速水头与局部水头损失之和远小于沿程水头损失之前，按短管计算不会产生较大的误差。 5.2简单管道短管的水力计算 （1）短管自由出流计算公式 （5—1） 式中：H 0是作用总水头，当行近流速较小时，可以近似取H 0 = H 。 μ称为短管自由出流的流量系数。 j h g v ∑+22 02gH A c Q μ=μ= l 1 住宅套内给水排水管道水力计算 专业--给排水常识2010-05-26 18:06:18 阅读21 评论0 字号：大中小订阅 1 入户管管径计算 《住宅建筑规范》[1]第5.1.4条规定：“卫生间应设置便器、洗浴器、洗面器等设施或预留位置；……。”这是现阶段住宅内卫生器具配置的最低要求，从《建筑给水排水设计规范》[2]中可知普通住宅Ⅱ、Ⅲ类符 合此项要求。 以普通住宅Ⅱ类为计算算例，表1-1为普通住宅Ⅱ类最高日生活用水定额及小时变化系数，表1-2为住宅常见卫生器具的给水额定流量、当量和连接管公称管径。表1-3为生活给水管道的水流流速要求值。 普通住宅Ⅱ类常见户型配置情况：所有户型配置均配置一间厨房，一套洗衣设施，以卫生间间数不同，分为一卫户（一间卫生间的户型）、二卫户（二间卫生间的户型）和三卫户（三间卫生间的户型）。表1-4 为常见户型卫生器具不同组合的当量数。 以PP-R管道和PAP管道作为典型管材进行水力计算。三通分水连接方式常用的建筑给水用无规共聚聚丙烯（PP-R）管道，当冷水管工作压力≤0.6MPa时，常选用S5系列，S5系列计算内径较大；分水器分水连接方式常用的铝塑复合（PAP）管道，铝塑复合（PAP）管道采用对接焊型，计算内径较小。表1-5为住宅常见户型入户管水力计算表。由表1-5可知，普通住宅Ⅱ类常见户型入户管公称管径应为DN25～DN32；如入户管管径采用小一级的，首先流速不满足规范要求，其次同样长度的入户管水头损失比满足流 速要求管径的水头损失大3倍左右。 表1-1 最高日生活用水定额及小时变化系数[2] 注：（1）流出水头[7] 是指给水时，为克服配水件内摩阻、冲击及流速变化等阻力而能放出的额定流量的 水头所需的静水压。 （2）最低工作压力[2] 是指在此压力下卫生器具基本上可以满足使用要求，它与额定流量无对应关系。 住宅入户管上水表的水头损失取0.010[2]～0.015MPa[4]。笔者以水表本层出户集中布置方式（水表距楼面1.0m），常见户型厨房、卫生间和阳台用水点为算例，根据管件采用三通分水或分水器分水的连接情况，经过管道、配件沿程和局部水头损失计算后，加上卫生器具的最低工作压力和水表的水头损失不同组合，表前最低工作压力在0.10～0.15MPa。对分水器集中配水连接方式水头损失较小，对应的表前最低工 作压力可采用较小的数值。 现代住宅给水支管设计常常只到水表后（或在室内预留一处接口），表前最低压力值的大小关系到住户将来装修后的正常用水，对于这一点应加以重视。同时必须指出，目前大部分水箱供水方式，水箱设置高度难以满足顶上1～3层表前最低工作压力(卫生器具的最低工作压力)的要求，这一点在设计时应特别注意。 3 排水横支管管径计算 排水横支管设计排水流量（通水能力）是按照重力流（不满流）进行计算，同管径的排水横支管设计排水流量远小于排水立管的设计排水流量。表3-1 为住宅常见卫生器具排水的流量、当量和排水(连接)管的 管径。 以常用的建筑排水硬聚氯乙烯（UPVC）管道（公称外径50～110mm）作为计算算例。表3-2为水力 计算参数、计算过程和计算结果。 表3-1卫生器具排水的流量、当量和排水管的管径[2] 长距离输水管道水力计算公式的选用 1． 常用的水力计算公式： 供水工程中的管道水力计算一般均按照均匀流计算，目前工程设计中普遍采用的管道水力计算公式有: 达西（DARCY ）公式： g d v l h f 22**=λ （1） 谢才（chezy ）公式： i R C v **= （2） 海澄－威廉（HAZEN-WILIAMS ）公式： 87 .4852 .1852.167.10d C l Q h h f ***= （3） 式中h f ------------沿程损失，m λ―――沿程阻力系数 l ――管段长度，m d-----管道计算内径，m g----重力加速度，m/s 2 C----谢才系数 i----水力坡降； R ―――水力半径，m Q ―――管道流量m/s 2 v----流速 m/s C n ----海澄――威廉系数 其中大西公式，谢才公式对于管道和明渠的水力计算都适用。海澄－威廉公式影响参数较小，作为一个传统公式，在国内外被广泛用于管网系统计算。三种水力计算公式中，与管道内壁粗糙程度相关的系数均是影响计算结果的重要参数。 2．规范中水力计算公式的规定 3．查阅室外给水设计规范及其他各管道设计规范，针对不同的设计条件，推荐采用的水力计算公式也有所差异，见表1： 表1 各规范推荐采用的水力计算公式 4．公式的适用范围： 3．1达西公式 达西公式是基于圆管层流运动推导出来的均匀流沿程损失普遍计算公式，该式适用于任何截面形状的光滑或粗糙管内的层流和紊流。公式中沿程阻力系数λ值的确定是水头损失计算的关键，一般采用经验公式计 算得出。舍维列夫公式，布拉修斯公式及柯列勃洛克（C.F.COLEBROOK ）公式均是针对工业管道条件计算λ值的著名经验公式。 舍维列夫公式的导出条件是水温10℃，运动粘度1.3*10-6 m 2/s,适用于旧钢管和旧铸铁管,紊流过渡区及粗糙度区.该公式在国内运用教广. 柯列勃洛可公式 )Re 51 .27.3lg( 21 λ λ +?*-=d (Δ为当量粗糙度,Re 为雷诺数)是根据大量工业管道试验资料提出的工业管道过渡区λ值计算公式,该式实际上是泥古拉兹光滑区公式和粗糙区公式的结合,适用范围为4000 长距离输水管道水力计算公式的选用 王雪原黄慎勇付忠志 （中国市政工程西南设计研究院，成都６１００８１） 摘要就长距离输水管道的材质、管道口径和衬里等管道特性因素，结合各设计规范的推荐公式进行了对比分析，并根据各水力计算公式的适用范围及限制条件，指出不同管道特性条件可能对水力计算结果造成的影响，建议在大口径长距离输水管道设计中采用对三个紊流区域均适用的柯列勃洛克公式替代海澄一威廉公式，以期得到较为安全合理的设计成果。 关键词长距离输水管道水力计算公式适用范围管道特性条件 Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｌｏｎｇｄｉｓｔａｎｃｅｗａｔｅｒｓｕｐｐｌｙｐｉｐｅｌｉｎｅ ＷａｎｇＸｕｅ—ｙｕａｎ，ＨｕａｎｇＳｈｅｎ—ｙｏｎｇ，ＦｕＺｈｏｎｇ—ｚｈｉ（Ｓｏｕｔｈ－ＷｅｓｔＭｕｎｉｃｉｐａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ［ｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎａ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００８１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｅｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄｂｙｔｈｅｄｅｓｉｇｎｃｏｄｅｗｅｒｅｃｏｍ—ｐａｒｅｄｆｏｒｌｏｎｇｄｉｓｔａｎｃｅｗａｔｅｒｓｕｐｐｌｙｐｉｐｅｌｉｎｅｓｗｉｔｈｓｕｂｓｔａｎｔｉｖｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｉｚｅ，ｐｉｐｅ－ｍａｋｉｎｇａｎｄｌｉｎｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ，ａｎｄｔｈｅｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｏｆｅａｃｈｆｏｒｍｕｌａａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｅｆｆｅｃｔｏｆｐｉｐｅｆｅａｔｕｒｅｏｎｈｙｄｒａｕｌｉｃｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎ ｉｎｄｉｃａｔｅｄａｎｄｉｔｗａｓｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄｔｈａｔｔｈｅＣｏｌｅｂｒｏｏｋｅｑｕａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｉｎｔｒｉ—ｔｕｒｂｕｌｅｎｔｚｏｎｅｓｃｏｕｌｄｂｅｂｅｓｔｔｏｒｅｐｌａｃｅｔｈｅＨａｚｅｎ—Ｗｉｌｌｉａｍｓｆｏｒｍｕｌａｔｏｇｅｔｂｅｔｔｅｒｒｅｓｕｌｔｏｆｒａｔｉｏｎａｌｄｅｓｉｇｎｗｉｔｈｈｉｇｈｅｒｓａｆｅｔｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｌｏｎｇｄｉｓｔａｎｃｅｗａｔｅｒｓｕｐｐｌｙｐｉｐｅｌｉｎｅ；Ｆｏｒｍｕｌａｆｏｒｈｙｄｒａｕｌｉｃｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；Ｓｕｉｔａｂｌｅｒａｎｇｅ；Ｐｉｐｅｌｉｎｅｆｅａｔｕｒｅ ０前言 城市供水工程中，长距离管道输水是一种常见 输水形式，其输水的水头损失主要为沿程水头损失。 由于水资源的日益缺乏，越来越多的城市已经不得 不进行长距离输水，长距离输水管道在城市供水工 程的建设总投资中所占的比重也越来越大，因此对 长距离输水管道的合理设计显得更加重要，而对管 道进行准确的水力计算则是确定方案可行性和经济 性的一个十分重要的步骤。 １常用的水力计算公式 供水工程中的管道水力计算一般按照均匀流计 算，目前工程设计中普遍采用的管道水力计算公式有： 达西（Ｄａｒｃｙ）公式： 铲Ａ吉蓦３２给水排水Ｖ０１．３２Ｎｏ．１０２００６（１） 谢才（Ｃｈｅｚｙ）公式： ｕ—Ｃ胡万（２）海澄一威廉（Ｈａｚｅｎ—Ｗｉｌｌｉａｍｓ）公式： 铲糌 式中＾ｆ——沿程损失，ｍ； Ａ——沿程阻力系数； Ｚ——管段长度，ｍ； ｄ——管道计算内径，ｍ； ｇ——重力加速度，ｍ／ｓ２； 卜谢才系数； ｉ——水力坡降； Ｒ——水力半径，ｍ； Ｑ一管道流量，ｍ３ｓ； ｒ流速，ｍ／ｓ； （３） 万方数据最新 长距离输水工程中的技术问题分析-精品
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