管道流量、流速压损计算.ppt

1、第3章 给水排水管网水力学基础,第3章 给水排水管网水力学基础,3.1 基本概念 3.2 管渠水头损失计算 3.3 非满流管渠水力计算 3.4 管道的水力等效简化,3,3.1基本概念,3.1.1管道内水流特征,第3章 给水排水管网水力学基础,Re=vd/,4,3.1.2有压流与无压流,3.1基本概念,第3章 给水排水管网水力学基础,有压流：水体沿流程整个周界与固体壁面接触，而无自由液面（压力流、管流）,无压流：水体沿流程一部分周界与固体壁面接触，其余与空气接触，具有自由液面（重力流、明渠流）,5,3.1.3恒定流与非恒定流,3.1基本概念,第3章 给水排水管网水力学基础,恒定流：水体在运动过程

2、中，其各点的流速与压力不随时 间而变化，而与空间位置有关的流动称为恒定流,非恒定流：水体在运动过程中，其流速与压力不与空间位 置有关，还随时间的而变化的流动称为非恒定流,6,3.1.4均匀流与非均匀流,3.1基本概念,第3章 给水排水管网水力学基础,均匀流：水体在运动过程中，其各点的流速与方向沿流程 不变的流动称为均匀流,非均匀流：水体在运动过程中，其各点的流速与方向沿流 程变化的流动称为非均匀流,7,3.1.5水流的水头与水头损失,3.1基本概念,第3章 给水排水管网水力学基础,水头：指的是单位质量的流体所具有的能量除以重力加速度，一般用h或H表示，常用单位为米（m）,8,3.1.5水流的水

3、头与水头损失,3.1基本概念,第3章 给水排水管网水力学基础,水头损失：流体克服阻力所消耗的机械能,水头损失,9,3.2.1沿程水头损失计算,3.2管渠水头损失计算,第3章 给水排水管网水力学基础,管渠的沿程水头损失常用谢才公式计算,对于圆管满流，沿程水头损失可用达西公式计算,R为过水断面的里半径，及过水断面面积除以湿周，圆管满流时R=0.25D 流体在非圆形直管内流动时，其阻力损失也可按照上述公式计算，但应将D以当量直径de来代替,10,3.2.1沿程水头损失计算,3.2管渠水头损失计算,第3章 给水排水管网水力学基础,C、与水流流态有关，一般采用经验公式或半经验公式计算。,1.舍维列夫公式

4、 适用：旧铸铁管和旧钢管满管湍流，水温10C0（压力管道）,11,将上述公式带入达西公式,12,3.2.1沿程水头损失计算,3.2管渠水头损失计算,第3章 给水排水管网水力学基础,2.海曾威廉公式,适用：较光滑圆管满流（压力管道）,13,将上述公式带入达西公式,14,3.2.1沿程水头损失计算,3.2管渠水头损失计算,第3章 给水排水管网水力学基础,3.柯尔勃洛克-怀特公式,适用：各种湍流（压力管道）,15,3.2.1沿程水头损失计算,3.2管渠水头损失计算,第3章 给水排水管网水力学基础,4.巴甫洛夫斯基公式,适用：明渠流、非满流管道,16,将上述公式带入谢才公式,17,3.2.1沿程水头损

5、失计算,3.2管渠水头损失计算,第3章 给水排水管网水力学基础,5.曼宁公式,适用：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,18,将上述公式带入谢才公式,19,第3章 给水排水管网水力学基础,3.2管渠水头损失计算,3.2.1沿程水头损失计算,20,第3章 给水排水管网水力学基础,3.2管渠水头损失计算,3.2.1沿程水头损失计算,给水排水管道计算时水流流态均按照湍流考虑 给水排水管道用得最多的是圆管 给水排水管道计算一般按照恒定流考虑 如果管道截面在一定距离内不变且没有转弯和交汇，则管内流动按照均匀流考虑，水头损失按照沿程水头损失公式计算（谢才公式、达西

6、公式）；非均匀流（即管截面发生变化、转弯、汇合)采用局部水头公式计算,21,323 局部水头损失计算,式中 hm局部水头损失，m； 局部阻力系数P50 表3-4。,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。,22,3.3无压圆管的水力计算,第3章 给水排水管网水力学基础,计算时给出管径，可通过P52 表3-5查出相应的过水断面积和水力半径 注意： 1.污水管道按照非满流计算，雨水管道和合流制管道按照满流计算 2.排水管的最小设计流速：对于污水管当管径500mm，为0.7m/s；当管径500mm，为0.8m/s,23,3.4非满流管渠

7、的水力计算,第3章 给水排水管网水力学基础,上述公式中谢才系数C如采用曼宁公式计算，则可写成,非满流管渠内的水流状态基本上都处于阻力平方区，接近于均匀流，所以在非满流管渠的水力计算中都采用均匀流公式：,K称为流量模数,24,3.5管道的水力等效简化,第3章 给水排水管网水力学基础,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。,1.串联,等效为一条直径为d，长度为l=l1+l2+ln的管道，管道中的流量相同,25,3.5管道的水力等效简化,第3章 给水排水管网水力学基础,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。,1.并联,等

8、效为并联管道的长度长度为，总流量等于各管道中的流量相加,26,3.5管道的水力等效简化,第3章 给水排水管网水力学基础,3.5.3局部水头损失计算的简化,将局部水头损失等效于一定长度的管道（称为当量管道长度ld）的沿程水头损失,即令其局部水头损失与当量管道长度的沿程水头损失相等（圆管满流）,局部水头损失,沿程水头损失,=,27,课后习题,第3章 给水排水管网水力学基础,在给水排水管网中，沿程水头损失一般与流速的多少次方成正比，为什么？ 对于非满流而言，管渠的充满度越大过流能力越强吗，为什么？,28,计算： 圆形污水管道直径600mm，管壁粗糙系数n=0.014，管底坡度i=0.0024。求最大设计充满度时的流速v和流量q 已知某管道直径为700mm，长度800m，管壁粗糙系数n=0.013，管道上有45弯头2个，直流三通3个，全开闸阀2个，输水流量为480L/s，计算沿程水头损失和局部水头损失 某排水管道