管道流量流速壓損計算

管道流量流速壓損計算第1頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)3.1基本概念3.2管渠水頭損失計算3.3非滿流管渠水力計算3.4管道的水力等效簡化第2頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四33.1基本概念3.1.1管道內(nèi)水流特征第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)Re=ρvd/μ第3頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四43.1.2有壓流與無壓流3.1基本概念第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)有壓流：水體沿流程整個周界與固體壁面接觸，而無自由液面（壓力流、管流）無壓流：水體沿流程一部分周界與固體壁面接觸，其余與空氣接觸，具有自由液面（重力流、明渠流）第4頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四53.1.3恒定流與非恒定流3.1基本概念第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)恒定流：水體在運(yùn)動過程中，其各點(diǎn)的流速與壓力不隨時間而變化，而與空間位置有關(guān)的流動稱為恒定流非恒定流：水體在運(yùn)動過程中，其流速與壓力不與空間位置有關(guān)，還隨時間的而變化的流動稱為非恒定流第5頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四63.1.4均勻流與非均勻流3.1基本概念第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)均勻流：水體在運(yùn)動過程中，其各點(diǎn)的流速與方向沿流程不變的流動稱為均勻流非均勻流：水體在運(yùn)動過程中，其各點(diǎn)的流速與方向沿流程變化的流動稱為非均勻流第6頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四73.1.5水流的水頭與水頭損失3.1基本概念第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)水頭：指的是單位質(zhì)量的流體所具有的能量除以重力加速度，一般用h或H表示，常用單位為米（m）水頭位置水頭：流體所處的高程，Z壓力水頭：p/γ（γ-流體的重度，單位體積流體的重力，G/V)流速水頭：v2/2g單位：m測壓管水頭第7頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四83.1.5水流的水頭與水頭損失3.1基本概念第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)水頭損失：流體克服阻力所消耗的機(jī)械能水頭損失沿程阻力:受固定邊界限制做均勻流動局部阻力:固定邊界發(fā)生變化，引起流速分布或方向發(fā)生變化，從而集中發(fā)生在較短范圍的阻力第8頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四93.2.1沿程水頭損失計算3.2管渠水頭損失計算第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)管渠的沿程水頭損失常用謝才公式計算對于圓管滿流，沿程水頭損失可用達(dá)西公式計算R為過水?dāng)嗝娴睦锇霃?，及過水?dāng)嗝婷娣e除以濕周，圓管滿流時R=0.25D流體在非圓形直管內(nèi)流動時，其阻力損失也可按照上述公式計算，但應(yīng)將D以當(dāng)量直徑de來代替第9頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四103.2.1沿程水頭損失計算3.2管渠水頭損失計算第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)C、λ與水流流態(tài)有關(guān)，一般采用經(jīng)驗(yàn)公式或半經(jīng)驗(yàn)公式計算。1.舍維列夫公式適用：舊鑄鐵管和舊鋼管滿管湍流，水溫10C0（壓力管道）第10頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四11將上述公式帶入達(dá)西公式第11頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四123.2.1沿程水頭損失計算3.2管渠水頭損失計算第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)2.海曾－威廉公式適用：較光滑圓管滿流（壓力管道）第12頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四13將上述公式帶入達(dá)西公式第13頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四143.2.1沿程水頭損失計算3.2管渠水頭損失計算第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)3.柯爾勃洛克-懷特公式適用：各種湍流（壓力管道）第14頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四153.2.1沿程水頭損失計算3.2管渠水頭損失計算第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)4.巴甫洛夫斯基公式適用：明渠流、非滿流管道第15頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四16將上述公式帶入謝才公式第16頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四173.2.1沿程水頭損失計算3.2管渠水頭損失計算第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)5.曼寧公式適用：曼寧公式是巴甫洛夫斯基公式中y=1/6時的特例，適用于明渠或較粗糙的管道計算第17頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四18將上述公式帶入謝才公式第18頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四19第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)3.2管渠水頭損失計算3.2.1沿程水頭損失計算公式名稱適用條件推導(dǎo)公式舍為列夫公式舊金屬管，湍流，滿圓管流，不適用管壁光滑或粗糙達(dá)西公式海曾-威廉公式管比較光滑，湍流，圓管滿流達(dá)西公式柯爾勃洛克-懷特公式各種湍流（滿與不滿，光滑與不光滑）謝才公式巴普洛夫斯基公式明流渠和非滿流管道，特別是較粗糙的管道謝才公式曼寧公式明渠和較粗糙的管道謝才公式第19頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四20第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)3.2管渠水頭損失計算3.2.1沿程水頭損失計算給水排水管道計算時水流流態(tài)均按照湍流考慮給水排水管道用得最多的是圓管給水排水管道計算一般按照恒定流考慮如果管道截面在一定距離內(nèi)不變且沒有轉(zhuǎn)彎和交匯，則管內(nèi)流動按照均勻流考慮，水頭損失按照沿程水頭損失公式計算（謝才公式、達(dá)西公式）；非均勻流（即管截面發(fā)生變化、轉(zhuǎn)彎、匯合)采用局部水頭公式計算第20頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四213．2．3局部水頭損失計算式中hm——局部水頭損失，m；

ξ——局部阻力系數(shù)P50表3-4。給水排水管網(wǎng)中局部水頭損失一般不超過沿程水頭損失的5%，常忽略局部水頭損失的影響，不會造成大的計算誤差。第21頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四223.3無壓圓管的水力計算第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)計算時給出管徑，可通過P52表3-5查出相應(yīng)的過水?dāng)嗝娣e和水力半徑注意：1.污水管道按照非滿流計算，雨水管道和合流制管道按照滿流計算2.排水管的最小設(shè)計流速：對于污水管當(dāng)管徑≤500mm，為0.7m/s；當(dāng)管徑＞500mm，為0.8m/s第22頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四233.4非滿流管渠的水力計算第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)上述公式中謝才系數(shù)C如采用曼寧公式計算，則可寫成非滿流管渠內(nèi)的水流狀態(tài)基本上都處于阻力平方區(qū)，接近于均勻流，所以在非滿流管渠的水力計算中都采用均勻流公式：K稱為流量模數(shù)第23頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四243.5管道的水力等效簡化第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)水力等效簡化原則：簡化后，等效的管網(wǎng)對象與原來的實(shí)際對象具有相同的水力特性。1.串聯(lián)等效為一條直徑為d，長度為l=l1+l2+…+ln的管道，管道中的流量相同第24頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四253.5管道的水力等效簡化第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)水力等效簡化原則：簡化后，等效的管網(wǎng)對象與原來的實(shí)際對象具有相同的水力特性。1.并聯(lián)等效為并聯(lián)管道的長度長度為，總流量等于各管道中的流量相加第25頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四263.5管道的水力等效簡化第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)3.5.3局部水頭損失計算的簡化將局部水頭損失等效于一定長度的管道（稱為當(dāng)量管道長度ld）的沿程水頭損失即令其局部水頭損失與當(dāng)量管道長度的沿程水頭損失相等（圓管滿流）局部水頭損失沿程水頭損失=第26頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四27課后習(xí)題第3章給水排水管網(wǎng)水力學(xué)基礎(chǔ)在給水排水管網(wǎng)中，沿程水頭損失一般與流速的多少次方成正比，為什么？對于非滿流而言，管渠的充滿度越大過流能力越強(qiáng)嗎，為什么？第27頁，共28頁，2023年，2月20日，星期四28計算：圓形污水管道直徑600mm，管壁粗糙系數(shù)n=0.014，管底坡度i=0.0024。求最大設(shè)計充滿度時的流速v和流量q已知某管道直徑為700mm，長度800m，管壁粗糙系數(shù)n=0.013，管道上有45°彎頭2個，直流三通3個，全開閘閥2個，輸水流量為480L/s