管網(wǎng)計(jì)算方法

1、第七章 孔口、管嘴出流和有壓管流7.1 孔口出流(自己閱讀)7.2 管嘴出流(自己閱讀)7.3 短管的水力計(jì)算7.4 長(zhǎng)管的水力計(jì)算7.5 管網(wǎng)計(jì)算基礎(chǔ)7.6 管流中的水擊將工程中常見的水流現(xiàn)象按其流動(dòng)特征歸納成各種類型的流動(dòng)，運(yùn)用前述各章理論分析這些流動(dòng)的計(jì)算理論和方法。1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、

2、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。 2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(wèn)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(wú)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

3、恒定管流。37.1 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) 。4 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)小孔的面積比容器中液面面積小很多，因此液面高度近似認(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(lái)求解的前提。伯努利方程的應(yīng)用：（前面講過(guò)）5自由出流cc0000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)6孔口淹沒出流0022117小孔

4、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)8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?？卓诘奈恢脤?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。孔口的流量因數(shù)97.2 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

5、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。10圓柱形外管嘴恒定出流1221cccc斷面真空度大小cc和22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(guò)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：117.2 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

6、75。這就是管嘴出流比孔口出流增大的原因。空化和空蝕（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(guò)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)榱悖瑥亩a(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。12孔口（或管嘴變水頭出流）不講137.3 短、長(zhǎng)管的

7、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(guò)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。14短、長(zhǎng)管的水力計(jì)算的依據(jù)15一、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(guò)出口管軸的平面00為基準(zhǔn)面，寫出11和22斷面的能量方程112200H0總水頭線測(cè)壓管水頭線16112200H0總水頭線測(cè)壓管水頭線17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。?。?.0管道的流量系數(shù)管道自由出

8、流流量公式。18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00為基準(zhǔn)面，寫出11和22斷面的能量方程112200總水頭線測(cè)壓管水頭線19112200總水頭線測(cè)壓管水頭線？20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。21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(wú)局部損失，而淹沒出流時(shí)出口無(wú)流速但有局部水頭損失，其系數(shù)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22例: 引水管徑d

9、=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(guò)流斷面寬度B1=5.0m, 下游水庫(kù)水深h2=2.0m, 過(guò)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=B1h1 A3=A23h12241133ba4h2B. 引水管出口: 4-4至2-2 A4 =A A2 =h2 B2C. 彎頭 a 和 b : 24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,

10、 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/s25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.26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

11、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。27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(lái)，隨著負(fù)壓的加大，分離出來(lái)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(guò)水?dāng)嗝妫璧K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(guò)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=78m 虹

12、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)28虹吸管的計(jì)算（續(xù)）110022虹吸管內(nèi)最大真空度的確定：以00為基準(zhǔn)面，寫出11和22斷面的能量方程：【例題8.1】（自己看。）安裝高度29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(guò)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4BCA321zh30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(guò)

13、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。31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0.81.25m/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00為基準(zhǔn)面，寫出11和22斷面的能量方程：32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(guò)大，如超過(guò)該產(chǎn)品的允許值，管

14、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=78m。33例6（P49本部）：一離心式水泵的抽水量為Q5.56L/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(guò)流斷面：水池液面11斷面水泵進(jìn)水口斷面22計(jì)算點(diǎn)分別取在自由面與管軸上，基準(zhǔn)面取11。Notes:沒有考慮水頭損失。Notes:考慮水頭損失？P12212334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)，b=0.8,進(jìn)

15、口有濾水網(wǎng)并附有底閥， en=6.0，沿程阻力系數(shù)0.024,水泵進(jìn)口處hv=6m。求水泵的安裝高度。35二、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)：36二、長(zhǎng)管的水力計(jì)算（續(xù)）寫出11和22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、Q37二、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

16、：?jiǎn)挝涣髁客ㄟ^(guò)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。38二、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(guò)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65（略）P12839三、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?。粨P(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)

17、際獲得的功率，用Ne表示。Ne=QH40三、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70，大型泵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)414、離心泵的特性曲線參數(shù)：Q、N、H、n、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： QH；NQ；nQ；zQ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Qhw曲線：管道水頭損失的特性曲線。管路水頭損失特性曲線42因?yàn)楣艿涝诳朔袚p失后，還需要抬高一個(gè)幾何高

18、度z，以便滿足用戶的要求。單位重力的水消耗的能量為：HQ曲線：管路的特性曲線。管路特性曲線436、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(lái)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

19、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(shuō)明所選水泵合適。44【例題】(工商)P122 (略）45例6-15 H=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46L2L1321hH123水泵的有效功率為 P=gQ(H+hw)477.4 管網(wǎng)計(jì)算基礎(chǔ) 管網(wǎng)：為

20、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。487.4.1 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。497.4.1 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。)507.4.1 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

21、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)。517.4.1 串聯(lián)管路（續(xù)）H321若各管末端無(wú)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?。【例題8.5】自己看看。P12352H321例6-12 L1=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53 管段 1 2 3 d 1.710-3 210-3 2.510-3 0.0220 0.0234 0.0245故:547.4.2 并聯(lián)管路QQAB 并

22、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：557.4.2 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、Q3567.4.2 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(guò)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(guò)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。【例題8.6P

23、124。(略)57QQAB例6-17 L1=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58因 Q = Q1+Q2+Q3= Q1(1+Q2/Q1+Q3/Q1) = 1.7242 Q1 故597.4.3 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(wú)水，故供水的可靠度差。電廠的機(jī)組

24、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)。60枝狀管網(wǎng)環(huán)狀管網(wǎng)61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

25、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=100400mm ve=0.60.9m/s d400mm ve=0.91.4m/s62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。

26、63沿321A線：沿41A線：（2）確定水塔高度：選321A線確定水塔高度。水塔高度取7.1m。12L/s35L/s20L/s15L/sA100m20m35m30m123464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vAkhf23 35 20 146 200 0.769 9.039 1.06 0.20912 20 55 242 250 1.12 2.752 1.012 0.16814 30 27 170 200 0.86 9.029 1.052 0.207A1 100 82 295 300 1.16 1.025 1.006 0.69312L/s35L/s20L/s15L/sA

27、100m20m35m30m1234取經(jīng)濟(jì)流速ve=1.2m/s55L/s27L/s82L/s65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。66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?lè)较蛄鲃?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

28、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。67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687.5 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

29、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。69AXu0BC(a)P, A, , u0 , 時(shí)刻: t=L/c1、水擊現(xiàn)象分析如右圖管道系統(tǒng)，總長(zhǎng)度為l的管道，其上游M點(diǎn)連接水池，下游N點(diǎn)裝有閥門。