水锤讨论系列——重力流压力坡降线及末端调节阀简议
水锤讨论系列
——重力流压力坡降线及末端调节阀简议
独立水锤分析师【黄晖】
重力流输水其中有一个需要明确的基本概念，即在无任何控制工况下管线压力坡降线是什么样子的？理解了这个问题应该对重力流的输水整体概念都会有一个明析的理解，也会端正一些设计理念与思想。
答案很简单：在无任何控制下，重力流系统的压力坡降线应该是启始端与末端水池液位的连线。
这样的压力坡降线也将是系统调节阀失灵时最终的压力线。当然这里有理论
的成份，例如图二当中会有局部的虹吸现象，而实际当中由于高点均布置的空气阀，虹吸现象并不会真实出现，而会出现局部的半管流（将在相关的章节内介绍）。
在“自由流”的工况下，流量当然要大于设计流量，否则就是设计失败。
为达到设计流量，需要进行控制，往往由增设末端调节阀来实现，于是很其压力坡降线变为：
这里必须明确这样的概念，系统末端的较高压力是由末端阀调节的结果，它出现在末端调节阀前。即其因果关系为，末端调节阀造成了这个阀前较高的压力值。
初次接触重力流系统的工程人员可能会认为这个较高的压力是系统自身形成的，“因为在设计流量下，它（末端压力）原本就是在那儿，所以我们需要一个减压阀将该较高的压力降至末端水池的液位。”可以看出类似的理解完全颠倒了末端调节阀与其阀前压力的因果关系，是错误的，没有末端阀门的存在是没有
末端压力存在的。
末端减压阀绝不是减压阀，它实际上应当是流量调节阀，或者更为简单地该阀门可以是持压阀。因为一定的流量下，其相应的阀前压力是一一对应的：某个流量就对应唯一的一个阀前压力。反过来，我控制了阀前的某个压力值，系统就一定会对应一个流量值。无论如何，末端阀门顶起了阀前压力值。
此外，再次强调一下末端余压的必要性：
●由于初始阶段空气在系统当中并不稳定，局部的集气会导致过流量下降；
●由于局部点会必然产生沉积，因此会导致过流量的下降；
●长期运行时，管线的磨阻会上升，亦可能导致过流量的不足。
该余压主要就是预防上述几种情况的出现，毕竟重力流输水并不像水泵流供水那样有机械动力，而且该动力有一定的调整性，重力流输水的整体能量来源仅仅是始末的液位差。
第九章-水电站的水锤及调节保证计算
第九章水电站的水锤及调节保证计算 本章重点内容：水电站有压引水系统非恒定流现象和调节保证计算的任务、单管水锤简化计算、复杂管路的水锤解析计算及适用条件、机组转速变化的计算方法和改善调节保证的措施。 第一节概述 一、水电站的不稳定工况 由于负荷的变化而引起导水叶开度、水轮机流量、水电站水头、机组转速的变化，称为水电站的不稳定工况。其主要表现为： (1) 引起机组转速的较大变化 丢弃负荷：剩余能量→机组转动部分动能→机组转速升高 增加负荷：与丢弃负荷相反。 (2) 在有压引水管道中发生“水锤”现象 管道末端关闭→管道末端流量急剧变化→管道中流速和压力随之变化→“水锤”。 导时关闭时，在压力管道和蜗壳中将引起压力上升，尾水管中则造成压力下降。 导叶开启时则相反，将在压力管道和蜗壳内引起压力下降，而在尾水管中则引起压力上升。 (3) 在无压引水系统(渠道、压力前池)中产生水位波动现象。 二、调节保证计算的任务 (一) 水锤的危害 (1) 压强升高过大→水管强度不够而破裂； (2) 尾水管中负压过大→尾水管汽蚀，水轮机运行时产生振动； (3) 压强波动→机组运行稳定性和供电质量下降。 (二) 调节保证计算 水锤和机组转速变化的计算，一般称为调节保证计算。 1．调节保证计算的任务： (1) 计算有压引水系统的最大和最小内水压力。最大内水压力作为设计或校核压力管道、蜗壳和水轮机强度的依据；最小内水压力作为压力管道线路布置，防止压力管道中产生负压和校核尾水管内真空度的依据； (2) 计算丢弃负荷和增加负荷时转速变化率，并检验其是否在允许的范围内。 (3) 选择调速器合理的调节时间和调节规律，保证压力和转速变化不超过规定的允许值。 (4) 研究减小水锤压强及机组转速变化的措施。
管道压力损失计算
冷热水管道系统的压力损失 无论在供暖、制冷或生活冷热水系统，管道是传送流量和热量必不可少的部分。计算管道系统的压力损失有助于： （1） 设选择正确的管径。 （2） 设选择相应的循环泵和末端设备。也就是让系统水循环起来并且达到热能传送目的 的设备。 如果不进行准确的管道选型，会导致系统出现噪音、腐蚀（比如管道阀门口径偏小）、严重的能耗及设备的浪费（比如管道阀门水泵等偏大）等。 管道系统的水在流动时遇到阻力而造成其压力下降，通常将之简称为压降或压损。 压力损失分为延程压力损失和局部压力损失： — 延程压力损失指在管道中连续的、一致的压力损失。 — 局部压力损失指管道系统内特殊的部件，由于其改变了水流的方向，或者使局部水流通道变窄（比如缩径、三通、接头、阀门、过滤器等）所造成的非连续性的压力损失。 以下我们将探讨如何计算这两种压力损失值。在本章节内我们只讨论流动介质为水的管道系统。 一、 延程压力损失的计算方式 对于每一米管道，其水流的压力损失可按以下公式计算 其中：r=延程压力损失 Pa/m Fa=摩擦阻力系数 ρ=水的密度 kg/m 3 v=水平均流速 m/s D=管道内径 m 公式（1） 延程压力损失 局部压力损失
管径、流速及密度容易确定，而摩擦阻力系数的则取决于以下两个方面： （1）水流方式，（2）管道内壁粗糙程度 表1：水密度与温度对应值 水温°C10 20 30 40 50 60 70 80 90 密度 kg/m3999.6 998 995.4 992 987.7 982.8 977.2 971.1 964.6 1．1 水流方式 水在管道内的流动方式分为3种： —分层式，指水粒子流动轨迹平行有序（流动方式平缓有规律） —湍流式，指水粒子无序运动及随时变化（流动方式紊乱、不稳定） —过渡式，指介于分层式和湍流式之间的流动方式。 流动方式通过雷诺数（Reynolds Number）予以确定： 其中： Re=雷诺数 v=流速m/s D=管道内径m。 ?=水温及水流动力粘度，m2/s 表2：水温及相关水流动力粘度 水温m2/s cSt °E 10°C 1.30×10-6 1.30 1.022 20°C 1.02×10-6 1.02 1.000 30°C 0.80×10-6 0.80 0.985 40°C 0.65×10-6 0.65 0.974 50°C 0.54×10-6 0.54 0.966 60°C 0.47×10-6 0.47 0.961 70°C 0.43×10-6 0.43 0.958 80°C 0.39×10-6 0.39 0.956 90°C 0.35×10-6 0.35 0.953 通过公式2计算出雷诺数就可判断水流方式： Re<2,000：分层式流动 Re：2,000-2,500：过渡式流动
水泵管道压力损失计算公式
水泵的管道压力损失计算,水泵管道压力损失计算公式 点击次数：7953 发布时间：2011-10-28 管道压力损失,管道压力损失计算公式 为了方便广大用户在水泵选型时确定管道压力损失博禹公司技术工程师特意在此发布管道压力损 失计算公式供大家选型参考。通过水泵性能曲线可以看出每台水泵在一定转速下，都有自己的性能曲线，性能曲线反映了水泵本身潜在的工作能力，这种潜在的工作能力，在泵站的实际运行中，就表现为在某一特定条件下的实际工作能力。水泵的工况点不仅取决于水泵本身所具有的性能，还取决于进、出水位与进、出水管道的管道系统性能。因此，工况点是由水泵和管路系统性能共同决定的。 水泵的管道系统，包括管路及其附件。由水力学知，管路水头损失包括管道沿程水头 损失与局部损失。 Σh=Σhf+Σhj=Σλι/d v2/2g+Σζv2/2g （3-1） 式中Σh—管道水头损失，m； Σhf--管道沿程水头损失，m； Σhj--管道局部水头损失，m； λ--沿程阻力系数； ζ--局部水头损失系数； ι--管道长度，m； d--管道直径，m； v --管道中水流的平均流速，m/s。 对于圆管v=4Q/πd2,则式（3-1）可写成下列形式
Σh=（Σλι/12.1d5+Σζ/12.1d4）Q2=（ΣS沿+ΣS局）Q2=SQ2 （3-2） 式中S沿--管道沿程阻力系数，S2/m5,当管材、管长和管径确定后，ΣS沿值为一常数；S局--管道局部阻力系数，S2/m5,当管径和局部水头损失类型确定后，ΣS局值为一常数； S--管路沿程和局部阻力系数之和，S2/m5。 由式（3-2）可以看出，管路的水头损失与流量的平方成正比，式（3-2）可用一条顶点在原点的二次抛物线表示，该曲线反映了管路水头损失与管路通过流量之间的规律，称为管路水头损失特性曲线。如图3-1所示。 在泵站设计和运行管理中，为了确定水泵装置的工况点，可利用管路水头损失特性曲线，并将它与水泵工作的外界条件联系起来。这样，单位重力液体通过管路系统时所需要的能 量H需为 H需=H st+v2出-v2进/2g+Σh （3-3） 式中H需--水泵装置的需要扬程，m； H st--水泵运行时的净扬程，m； v2出-v2进/2g --进、出水的流速水头差，m; Σh--管路水头损失，m。 若进、出水池的流速水头差较小可忽略不计，则式（3-3）可简化为 H需=H st+Σh=H st=SQ2 （3-4） 利用式（3-4）可以画出如图3-2所示的二次抛物线，该曲线上任意一点表示水泵输送某一流量并将其提升H st高度时，管道中每位重力的液体所消耗的能量。因此，称该曲线为水泵装置的需要扬程或管路系统特性曲线。 本文档部分内容来源于网络，如有内容侵权请告知删除，感谢您的配合！
停泵水锤的计算方法详解
停泵水锤计算及其防护措施 停泵水锤是水锤现象中的一种，是指水泵机组因突然断电或其他原因而造成的开阀状态下突然停车时，在水泵及管路系统中，因流速突然变化而引起的一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象。一般情况下停泵水锤最为严重，其对泵房和管路的安全有极大的威胁，国内有几座水泵房曾发生停泵水锤而导致泵房淹没或管路破裂的重大事故。 停泵水锤值的大小与泵房中水泵和输水管路的具体情况有关。在泵房和输水管路设计时应考虑可能发生的水锤情况，并采取相应的防范措施避免水锤的发生，或将水锤的影响控制在允许范围内。我院在综合国内外关于水锤的最新科研成果并结合多年工程实践的经验，以特征线法为基础开发了水锤计算程序。这一程序可较好地模拟各种工况条件下水泵及输水管路系统的水锤状况，为高扬程长距离输水工程提供设计依据。 1 停泵水锤的计算原理 停泵水锤的计算有多种方法:图解法、数解法和电算法。其基本原理是按照弹性水柱理论，建立水锤过程的运动方程和连续方程，这两个方程是双曲线族偏微分方程。 运动方程式为：
连续方程式为： 式中H ——管中某点的水头 V——管内流速 a——水锤波传播速度 x——管路中某点坐标 g——重力加速度 t——时间 f——管路摩阻系数 D——管径 通过简化求解得到水锤分析计算的最重要的基础方程： H-H0＝F(t-x/a)+F(t+x/a) (3) V-V0＝g/a×F(t-x/a)-g/a×F(t+x/a) (4) 式中F(t-x/a)——直接波 F(t+x/a)——反射波 在波动学中，直接波和反射波的传播在坐标轴(H，V)中的表现形式为射线，即特征线。它表示管路中某两点处在水锤过程中各自相应时刻的水头H与流速V之间的相互关系。为了方便计算机的计算，将上述方程组变
水泵管道压力损失计算公式资料
水泵管道压力损失计 算公式
精品资料 水泵的管道压力损失计算,水泵管道压力损失计算公式 点击次数：7953 发布时间：2011-10-28 管道压力损失,管道压力损失计算公式 为了方便广大用户在水泵选型时确定管道压力损失博禹公司技术工程师特意在此发布管道压力损失计算公式供大家选型参考。通过水泵性能曲线可以看出每台水泵在一定转速下，都有自己的性能曲线，性能曲线反映了水泵本身潜在的工作能力，这种潜在的工作能力，在泵站的实际运行中，就表现为在某一特定条件下的实际工作能力。水泵的工况点不仅取决于水泵本身所具有的性能，还取决于进、出水位与进、出水管道的管道系统性能。因此，工况点是由水泵和管路系统性能共同决定的。 水泵的管道系统，包括管路及其附件。由水力学知，管路水头损失包括管道沿程水头损失与局部损失。 Σh=Σhf+Σhj=Σλι/d v2/2g+Σζv2/2g （3-1） 式中Σh—管道水头损失，m； Σhf--管道沿程水头损失，m； Σhj--管道局部水头损失，m； λ--沿程阻力系数； ζ--局部水头损失系数； ι--管道长度，m； d--管道直径，m； v --管道中水流的平均流速，m/s。 对于圆管v=4Q/πd2,则式（3-1）可写成下列形式 Σh=（Σλι/12.1d5+Σζ/12.1d4）Q2=（ΣS沿+ΣS局）Q2=SQ2 （3-2） 式中 S沿--管道沿程阻力系数，S2/m5,当管材、管长和管径确定后，ΣS沿值为一常数； S局--管道局部阻力系数，S2/m5,当管径和局部水头损失类型确定后，ΣS局值为一常数；S--管路沿程和局部阻力系数之和，S2/m5。 由式（3-2）可以看出，管路的水头损失与流量的平方成正比，式（3-2）可用一条顶点在原点的二次抛物线表示，该曲线反映了管路水头损失与管路通过流量之间的规律，称为管路水头损失特性曲线。如图3-1所示。 在泵站设计和运行管理中，为了确定水泵装置的工况点，可利用管路水头损失特性曲线，并将它与水泵工作的外界条件联系起来。这样，单位重力液体通过管路系统时所需要的能量H需为 H需=H st+v2出-v2进/2g+Σh （3-3） 式中H需--水泵装置的需要扬程，m； 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2
管径和压力损失计算
管径和压力损失计算 一、管径计算 1、管径计算 蒸汽、热水、压缩空气、氮气、氧气、乙炔按下述三式计算： 按体积流量计算 按质量流量计算 按允许压降计算 式中—管道内径（mm）； —在工作状态下的体积流量（m3/h）； —在工作状态下的质量流量（t/h）； —在工作状态下的流速（m/s）； —在工作状态下的密度（kg/m3）； —摩擦阻力系数； —允许比压降（Pa/m）。 压缩空气、氮气、氧气、乙炔等气体工作状态下的体积流量可由标准状态（0℃，绝对压力0.1013MPa）下的体积流量换算而得 式中—标准状态下气体体积流量（m3/h）； —气体工作温度（℃）； —气体绝对工作压力（MPa）。 二、管道压力损失计算 管道中介质流动产生的总压差包括直管段的摩擦阻力压降和管道附件的局部阻力压降，以及管内介质的静压差。 管内介质的总静压差：； 直管的摩擦阻力压降：； 管道附件的局部阻力压降：； 管内介质的静压差：。 式中Δp—管内介质的总静压差（Pa）； Δpm—直管的摩擦阻力压降（Pa）； Δpd—管道附件的局部阻力压降（Pa）； Δpz—管内介质的静压差（Pa）； ∑ξ—管件局部阻力系数之和； ∑Ld—管道局部阻力当量长度之和（m）； H1—管段始点标高（m）； H2—管段终点标高（m）； 对液体，因其密度大，计算中应计入介质静压差。对蒸汽或气体，其静压差可以忽略不计。 三、允许比压降计算 对各种压力管路的计算公式为 式中—单位压力降（Pa/m）； 、—起点、终点压力（MPa）； —管道直管段总长度（m）；
—管道局部阻力当量长度（m）。 在做近似估算时，对厂区管路可取=（0.1-0.15）；对车间的蒸汽、压缩空气、热水管路，取=（0.3-0.5）；对车间氧气管路去=（0.15-0.20） 看见公式，写上自己知道的公式吧。 管径计算公式。 d=18.8乘以(Q/u)的开平方，其中Q=Qz（273+t）/(293*P),其中，Qz为标准状态下的压力，P为绝对压力。 对于u的确定，p=0.3~0.6MPa时，u=10~20s; p=0.6~1MPa时，u=10~15s; p=1~2MPa时，u=8~12s; p=2~3MPa时，u=3~6s; p>3MPa时，u=0~3s
水锤计算例题9-2
天津大学，水电站249页水锤压力例题9-2 某水电站压力管道长L=400m ，直接自水库引水，上下游水头差120m ，水击波速度a=1000m/s 。阀门全部开启（τ0=1）时，管道流速Vmax=4.5m/s 。(1)设阀门在0.5s 中全部关闭，求阀门断面最大水击压力。（2）设阀门按线性规律关闭，有效关闭时间Ts=4.8s 。①若阀门由全开到全关，求阀门断面最大水击压力。②若阀门由部分开启（τ0）到全关，求阀门断面最大水击压力。 解： 1判断水击类型 计算相长， s a L t r 8.01000 40022=?== （1）阀门在0.5s 中全部关闭， a L t 2<，发生直接水锤，)(4595.48 .910000m v g a H =?==? （2）阀门按线性规律关闭 ①有效关闭时间Ts=4.8s ，阀门由全开到全关，a L t 2> =0.8s ，发生间接水锤。 ②若阀门由部分开启（τ0=0.5）到全关，Ts=4.8s ×0.5=2.4（s ），a L t 2>=0.8s ，发生间接水锤。 2计算管道特性常数ρ、σ 91.1120 8.925.4100020max =???==gH av ρ 32.08.48.95.44000max =??== s T gH Lv σ 3判断何种间接水锤、计算水锤压力值 ①有效关闭时间Ts=4.8s ，阀门由全开到全关，ρτ0=1.91×1=1.91>1，为极限水锤。 采用表9-1中简化公式 38.032 .0232.0222=-?=-=σσξA m ； )(6.4512038.00m H H A m =?==?ξ ②若阀门由部分开启（τ0=0.5）到全关，Ts=4.8s ×0.5=2.4（s ） ρτ0=1.91×0.5=0.96<1，按照第一相水锤近似公式 32.05.091.1132.021201-?+?=-+=σ ρτσ ξA =0.39 )(8.4612039.001m H H A =?==?ξ
管道压力损失计算
管道总阻力损失hw=∑hf＋∑hj， hw—管道的总阻力损失（Pa）； ∑hf—管路中各管段的沿程阻力损失之和（Pa）； ∑hj—管路中各处局部阻力损失之和（Pa）。 hf=RL、 hf—管段的沿程损失（Pa）； R—每米管长的沿程阻力损失，又称比摩阻（Pa／m）； L—管段长度（m）， R的值可在水力计算表中查得。 也可以用下式计算， hf=[λ×（L／d）×γ ×(v^2)]÷(2×g)， L—管段长度（m）； d—管径（m）； λ—沿程阻力因数； γ—介质重度（N／m2）； v—断面平均流速（m／s）； g—重力加速度（m／s2）。 管段中各处局部阻力损失 hj=[ζ×γ ×(v^2)]÷(2×g)， hj—管段中各处局部阻力损失（Pa）； ζ—管段中各管件的局部阻力因数，可在管件的局部阻力因数表中查得。（引自《简明管道工手册》．P．56—57） 管道压力损失怎么计算
其实就是计算管道阻力损失之总和。 管道分为局部阻力和沿程阻力：1、局部阻力是由管道附件(弯头，三通，阀等)形成的，它和局阻系数，动压成正比。局阻系数可以根据附件种类，开度大小通过查手册得出，动压和流速的平方成正比。2、沿程阻力是比摩阻乘以管道长度，比摩阻由管道的管径，内壁粗糙度，流体流速确定 总之，管道阻力的大小与流体的平均速度、流体的粘度、管道的大小、管道的长度、流体的气液态、管道内壁的光滑度相关。它的计算复杂、分类繁多，误差也大。如要弄清它，应学“流体力学”，如难以学懂它，你也可用刘光启著的“化工工艺算图手册”查取。 管道主要损失分为沿程损失和局部损失。Δh=ΣλL/d*（v2/2g）+Σξv2/2g。其中的λ和ξ都是系数，这个是需要在手册上查询的。L-------管路长度。d-------管道内径。v-------有效断面上的平均流速，一般v=Q/s，其中Q是流量，S是管道的内截面积。希望你能看懂 液体压力计算公式是什么 1mm水柱=10pa 10m=100000pa= 1毫米汞柱（mmHg）=帕（Pa） 1工程大气压=千帕（kPa） 对静止液体，就是初中的公式 压强P=ρgh 压力F=PS 如果受力表面不规则，需要积分计算 常用两种方法计算： 1.液体在柱形器具中，且放在水平面上，此时： F=G液＝m液g=ρ液gV液
水锤计算方法
第一节概述 一、水电站的不稳定工况 机组在稳定运行时，水轮机的出力与负荷相互平衡，这时机组转速不变，水电站有压引水系统(压力隧洞、压力管道、蜗壳及尾水管)中水流处于恒定流状态。 在实际运行过程中，电力系统的负荷有时会发生突然变化(如因事故突然丢弃负荷，或在较短的时间内启动机组或增加负荷)，破坏了水轮机与发电机负荷之间的平衡，机组转速就会发生变化。此时水电站的自动调速器迅速调节导叶开度，改变水轮机的引用流量，使水轮机的出力与发电机负荷达到新的平衡，机组转速恢复到原来的额定转速。由于负荷的变化而引起导水叶开度、水轮机流量、水电站水头、机组转速的变化，称为水电站的不稳定工况。其主要表现为： (1) 引起机组转速的较大变化 由于发电机负荷的变化是瞬时发生的，而导叶的启闭需要一定时间，水轮机出力不能及时地发生相应变化，因而破坏了水轮机出力和发电机负荷之间的平衡，导致了机组转速的变化。丢弃负荷时，水轮机在导叶关闭过程中产生的剩余能量将转化为机组转动部分的动能，从而使机组转速升高。反之增加负荷时机组转速降低。 (2) 在有压引水管道中发生“水锤”现象 当水轮机流量发生变化时，管道中的流量和流速也要发生急剧变化，由于水流惯性的影响，流速的突然变化使压力水管、蜗壳及尾水管中的压力随之变化，即产生水锤。导叶关闭时，在压力管道和蜗壳中将引起压力上升，尾水管中则造成压力下降。反之导叶开启时，在压力管道和蜗壳内引起压力下降，而在尾水管中引起压力上升。 (3) 在无压引水系统(渠道、压力前池)中产生水位波动现象。无压引水系统中产生的水位波动计算在第八章已介绍。 二、调节保证计算的任务 水锤压力和机组转速变化的计算，一般称为调节保证计算。调节保证计算的任务及目的是： (1) 计算有压引水系统的最大和最小内水压力。最大内水压力作为设计或校核压力管道、蜗壳和水轮机强度的依据之一；最小内水压力作为压力管道线路布置、防止压力管道中产生负压和校核尾水管内真空度的依据。 (2) 计算丢弃负荷和增加负荷时的机组转速变化率，并检验其是否在允许范围内。 (3) 选择水轮机调速器合理的调节时间和调节规律，保证压力和转速变化不超过规定的允许值。
系统压力损失及流量平衡
管道系统的压力损失和流量平衡 意大利卡莱菲公司北京办事处舒雪松 一、平衡流量 指系统的压头（扬程）改变后随之改变的新流量。它可以通过以下公式计算： G1 = G ×（H1/H）0.525公式（1） 其中：G1=系统平衡后流量（新流量） H1=系统新的压头 G=系统原流量 H=系统原压头 注：G1，G，H1，H的单位应该一致。比如G用m3/h为单位，则G1也应该是m3/h。 以上公式根据流体动力学的理论衍变出来，它假设在水循环系统中，压力损失的总和与流量的指数为1.9的关系，即Z=ΔP X G 1.9, Z就是系统流量曲线的特征系数。这个公式适合于我们在上一个章节里讲到的高、中、低粗糙度管道。 新流量与原流量的关系通过倍率F表述： F = G1 / G公式（2） 这个倍率用于确定系统经过平衡后每个支路、末端的新流量。 范例（1）一个传统双管系统的平衡流量计算方式 回路A 回路B 汇合点N 图1
如图1所示： 循环回路A有四个末端，其特征为： HA=980mm水柱（扬程） GA=550 l/h(流量) G1=160 l/h , G2=140 l/h, G3=140 l/h, G4=110 l/h 循环回路B有3个末端，其特征为： HB=700mm水柱（扬程） GB=360 l/h (流量) G5=140 l/h ，G6=120 l/h，G7=100 l/h 现在，如果A、B回路汇合到一起，其流量及压损特征都会产生变化。以下我们将用3种方式进行计算。 在AB汇合后，其汇合点的压差一致。这个压差值可以选择其中一个回路的压差值或者重新设定一个压差值。 A，按压差值大的回路A为标准计算： 即Hn=HA=980mm水柱，因此只需要平衡回路B的流量。通过公式（1）计算B回路的新流量，得出： GBn=GB×(Hn/HB) 0.525=360×(980/700) 0.525 = 429.5 l/h 通过公式（2）得到倍率F=429.5/360=1.193 因此，B回路每个末端新的流量就变为: G5=140×F=167 l/h，G6=120×F =143 l/h，G7=100×F=119 l/h B，按压差值小的回路B为标准计算： 即Hn=HB=700mm水柱，因此只需要平衡回路A的流量，通过公式（1）计算A回路新流量，得出： GAn=GA×(Hn/HA) 0.525=550×(700/980) 0.525 = 460.9 l/h 通过公式（2）得到倍率F=460.9/550=0.838 因此可以计算出A回路每个末端的新流量： G1=160×F=134 l/h，G2=140 ×F =117 l/h，G3=140 ×F =117 l/h，G4=110×F=92 l/h C，按平均压差值为标准计算： 即Hn =（HB+HA）/2 = 840mm水柱，因此A，B回路流量却需要进行平衡，通过公式
水锤计算
第九章水电站的水锤与调节保证计算 第一节概述 一、水电站的不稳定工况 机组在稳定运行时，水轮机的出力与负荷相互平衡，这时机组转速不变，水电站有压引水系统(压力隧洞、压力管道、蜗壳及尾水管)中水流处于恒定流状态。 在实际运行过程中，电力系统的负荷有时会发生突然变化(如因事故突然丢弃负荷，或在较短的时间内启动机组或增加负荷)，破坏了水轮机与发电机负荷之间的平衡，机组转速就会发生变化。此时水电站的自动调速器迅速调节导叶开度，改变水轮机的引用流量，使水轮机的出力与发电机负荷达到新的平衡，机组转速恢复到原来的额定转速。由于负荷的变化而引起导水叶开度、水轮机流量、水电站水头、机组转速的变化，称为水电站的不稳定工况。其主要表现为： (1) 引起机组转速的较大变化 由于发电机负荷的变化是瞬时发生的，而导叶的启闭需要一定时间，水轮机出力不能及时地发生相应变化，因而破坏了水轮机出力和发电机负荷之间的平衡，导致了机组转速的变化。丢弃负荷时，水轮机在导叶关闭过程中产生的剩余能量将转化为机组转动部分的动能，从而使机组转速升高。反之增加负荷时机组转速降低。 (2) 在有压引水管道中发生“水锤”现象 当水轮机流量发生变化时，管道中的流量和流速也要发生急剧变化，由于水流惯性的影响，流速的突然变化使压力水管、蜗壳及尾水管中的压力随之变化，即产生水锤。导叶关闭时，在压力管道和蜗壳中将引起压力上升，尾水管中则造成压力下降。反之导叶开启时，在压力管道和蜗壳内引起压力下降，而在尾水管中引起压力上升。 (3) 在无压引水系统(渠道、压力前池)中产生水位波动现象。无压引水系统中产生的水位波动计算在第八章已介绍。 二、调节保证计算的任务 水锤压力和机组转速变化的计算，一般称为调节保证计算。调节保证计算的任务及目的是： (1) 计算有压引水系统的最大和最小内水压力。最大内水压力作为设计或校核压力管道、蜗壳和水轮机强度的依据之一；最小内水压力作为压力管道线路布置、防止压力管道中产生负压和校核尾水管内真空度的依据。
压力损失的计算
压力损失的计算 管道1：据Q=4284m3/h ，v=14.80m/s ,查阅《工业通风》孙一坚附表，我们选定管段直径D=320mm 局部压力损失：集气罩1：ξ=0.16,90°弯头R d =1.5,ξ=0.17, ξ=0.27+0.17+0.17+0.21=0.82 ∴?p 1局部=ξ× ρ×v2 =0.82×169.24=138.78p a 沿程压力损失： l 垂直 =4?0.8?0.2?0.537?0.233=2.23m， ∴l 总 =2.23+1+7=10.23m 查表可知：R m=15.43P a·m?1 ∴?p 1沿程=R m×l 总 =157.85P a ∴?p 1总 =157.85+138.78=296.63P a 管道2：局部压力损失：集气罩1： ξ=0.27,90°弯头R d =1.5,ξ=0.17,45°合流三通，F2 F1 =0.5，F3 F1 =0.5，L3 L2 = 1，ξ=0.88 ξ=0.27+0.17+0.88=1.32 ∴?p 2局部=ξ× ρ×v2 =1.32×169.24=223.40p a 沿程压力损失： l 垂直 =4?0.8?0.2?0.537?0.233=2.23m， ∴l 总 =2.23+1.41=3.64m ∴?p 2沿程=R m×l 总 =56.17P a ∴?p 2总 =157.85+138.78=279.5P a 管道3：总流量q v=5927.04m3/h，v=16.16m/s 局部压力损失：90°弯头R d =1.5,ξ=0.17 ∴ξ=0.17×3=0.51，除尘器压力损失为1100Pa ∴?p 3局部=ξ× ρ×v2 +1100=0.51×169.24=1186.31p a 沿程压力损失： l 总 =1.9+4.4+3.5+0.975=10.775m
简单管水锤计算及演示程序说明-程永光
简单管水击计算及演示程序说明 （武汉水利电力大学水电站教研室，武汉430072） 1 程序名称及使用方法 1.1 程序名称 执行程序Singlep.exe，原代码文件Singlep.dpr和Single.pas。 1.2 使用方法 该程序是用面向对象编程环境Delphi 4.0编制而成的，可直接在Windows环境下运行。使用界面见图1和图2。 程序使用方法：程序启动后，自动进入图1中，首先填入“水库-管道-阀门”系统的原始参数；之后用鼠标单击数据确定接受数据；然后单击进行计算获得结果；接着可击“波动过程”页标进入图2；单击开始演示观察压力变化和传播过程；得到压力极值和压力分布过程。单击打印屏幕可将屏幕上的内容打印出来，单击打印曲线可将阀端压力变化过程线、最大最小压力沿程分布线打印出来。 图1 参数输入界面
图2 结果输出和参数变化过程显示界面 2 程序功能 能对“水库-管道-阀门”这样的简单引水系统的水力过渡过程进行计算和演示。计算功能可满足初步设计要求。演示功能，作为辅助教学手段，可加深学生对水击物理实质的理解。该程序能配合教材，对下列内容进行分析和演示教学： ①水击波的传播和反射； ②直接水击和间接水击； ③一相水击和末相水击； ④起始开度对水击的影响； ⑤开度变化规律对水击压力的影响； ⑥阀门启闭终了后的水击现象。 3 数学模型及参数说明 3.1 数学模型 采用特征线法。特征方程和特征线方程为 C g a dH dt dV dt f V V D dx dt a C g a dH dt dV dt f V V D dx dt a + - ++==+?? ? ????- ++==-?? ?????: : 2020 在特征线上将特征方程积分并整理有 C H C B Q C H C B Q P P P P P M M P + - =-=+:: 由这两式可解出未知量H p 和Q P 。式中
第三节水锤计算的解析法
第三节水锤计算的解 析法 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
第三节水锤计算的解析法 一、直接水锤和间接水锤 （一）直接水锤 若水轮机开度的调节时间≤ 2L/c，则在水库反射波到达水管末端之前开度变化已经结束，水管末端只受因开度变化直接引起的水锤波的影响，这种现象习惯上称为直接水锤。由于水管末端未受水库反射波的影响，故基本方程式(14-5)和式(14-6)中的函数f(t-x/c)，用以上二式消去F(t+x/c)的直接水锤公式 从式（14-13）可以看出，当开度关闭时，管内流速减小，括号内为负值，△H为正，发生正水锤，反之，当开启时，△H为负，发生负水锤。直接水锤的压强界与流速变(V -Vo )和水管特性（反映在波速c 中）有关，而与开度的变化速度、变化规律和水管长度无关。 若管道中的初始流速Vo=5m/s,波速c=1000m/s,在丢弃全负荷时若发生直接水锤，△H将达510m，因此在水电站中直接水锤是应当绝对避免的。 （二）间接水锤 若水轮机开度的调节时间>2L/c,则在开度变化终了之前水管进口的反射波已经到达水管末端，此反射波在水管末端将发生再反射，因此水管末端的水锤压强是由向上游传播的水锤波F和反回水管本端的水锤波f叠加的结果，这种水锤现象习惯上称为间接水锤。显然，间接水锤的计算要比直接水锤复杂得多。间接水锤是水电站中经常发生的水锤现象，也是我们要研究的主要对象。 二、水锤的连锁方程 利用基本方程求解水锤问题，必须利用已知的初始条件和边界条件。 初始条件是水轮机开度未发生变化时的情况，此时管道中为恒定流，压强和流速都是已知的。 对于图14-1的简单管，边界条件是利用A、B两点。B点的压强为常数，令ζ=△H/Ho，则=0,水锤波在B点发生异号等值反射。 A点的边界条件较为复杂，决定于节流机构的出流规律。从《水力学》中我们知道水斗式水轮机喷嘴的边界条件可表达为
长距离输水水锤计算的方法与计算公式
长距离输水水锤计算的方法与计算公式 水锤压力的作用原理──管路内的水系统，系统内任一点水压力的瞬间变化，造 成整个水管路系统的压力巨变。 改善与防止 (1).改善─系统的压力变化幅度降低，压力变化时间延长 水锤压力是以sin,或cos函数曲线变化，说明如下： 1. F 大，则T 小 2. F 小，则T 大→ 上图中蓝色曲线是改善的方法。 降低瞬间压力升降的F值，延长水锤压力作用的时间 管路必须做应力分析，从应力分析曲线选择安装水锤 压力吸收器。如果随便找个地方安装，毫无学问与专 业，就不必念书了。 (2)防止─ 从管路设计开始，管路系统平衡的设计，管路材料的选择，???等 管路材料的选择是唯一最正确的防止方法。 Vw = 1/n ×√K/P Tc ＝2L / Vw △Hfr ＝Vw ×△Vr /g 其中， n= √ 1+ ID × K / E × SP 或 n= 1+ √ ID×K×(1.25-μ)/ E×SP 上项方程式中 ID 管的内径
SP 管的厚度 E 管材料的弹性系数 μ Poisson 常数 K 流体的buckling value P 流体密度 Tc 水锤发生的时间 L 管路长度 瞬间最大压力 由以上的数学方程式，管子的材料选择100%掌控值的大小。 这个=F，愈小愈好；愈大愈不好。上图中的F就是。 如果有需要可与我联系。该系统不但可以降低噪音到50db以下，也可以防止水锤造成的噪音与管路的伤害。缴税款。纳税人未按照规定期限缴纳税款的，扣缴义务人未按照规定期限解缴税款的，税务机关除责令限期缴纳外，从滞纳税款之日起，按日加收滞纳税款0.5‰的滞纳金。
管道内压力损失的计算
管道内压力损失的计算 一、液体在直管中流动时的压力损失 液体在直管中流动时的压力损失是由液体流动时的摩擦引起的，称之为沿程压力损失，它主要取决于管路的长度、内径、液体的流速和粘度等。液体的流态不同，沿程压力损失也不同。液体在圆管中层流流动在液压传动中最为常见，因此，在设计液压系统时，常希望管道中的液流保持层流流动的状态。 1.层流时的压力损失 在液压传动中，液体的流动状态多数是层流流动，在这种状态下液体流经直管的压力损失可以通过理论计算求得。 圆管中的层流 (1)液体在流通截面上的速度分布规律。如图所示，液体在直径d 的圆管中作层流运动，圆管水平放置，在管内取一段与管轴线重合的小圆柱体，设其半径为r ，长度为l 。在这一小圆柱体上沿管轴方向的作用力有：左端压力p 1，右端压力p 2，圆柱面上的摩擦力为F f ，则 其受力平衡方程式为： 122()0 f p p r F π--= ( 由式(2-6)可知： 式中：μ 因为速度增量du 与半径增量dr 符号相反，则在式中加一负号。 Δp ＝p 1- p 2 Δp 、式(2-45)代入式(2-44)，则得: 对式积分得： 当r ＝R 时，u ＝0，代入(2-47)式得： 则 22()4p u R r l μ?= - 由式可知管内流速u 沿半径方向按抛物线规律分布，最大流速在轴线上，其值为：
2max 4pR u l μ? = (1) (1)? 管路中的流量。图(b)所示抛物体体积，是液体单位时间内流过通流截面的体积即 流量。为计算其体积，可在半径为r 处取一层厚度为 的微小圆环面积，通过此环 形面积的流量为： 对式积分，即可得流量q ： (2) (2)? 平均流速。设管内平均流速为 υ 对比可得平均流速与最大流速的关系： υ=max 2 u (4)沿程压力损失。层流状态时，液体流经直管的沿程压力损失可从式求得： 232lv p d μ?= 由式可看出，层流状态时，液体流经直管的压力损失与动力粘度、管长、流速成正比，与管径平方成反比。 在实际计算压力损失时，为了简化计算，得μ=υd ρ/Re ，并把 μ=υd ρ/Re 代入，且分子分母同乘以2g 得 : 2 64...Re 2l l v p g d g ρ?= 式中：λ为沿程阻力系数。它的理论值为λ＝64/Re ，而实际由于各种因素的影响，对光滑金属管取λ＝75/Re ，对橡胶管取λ＝80/Re 。 2.紊流时的压力损失层流流动中各质点有沿轴向的规则运动。而无横向运动。紊流的重要特性之一是液体各质点不再是有规则的轴向运动，而是在运动过程中互相渗混和脉动。这种极不规则的运动，引起质点间的碰撞，并形成旋涡，使紊流能量损失比层流大得多。 由于紊流流动现象的复杂性，完全用理论方法加以研究至今，尚未获得令人满意的成果，故仍用实验的方法加以研究，再辅以理论解释，因而紊流状态下液体流动的压力损失仍用式来计算，式中的λ值不仅与雷诺数Re 有关，而且与管壁表面粗糙度Δ 有关，具体的 λ值见表2-5。 表2-5圆管紊流时的λ值 2.局部压力损失 局部压力损失是液体流经阀口、弯管、通流截面变化等所引起的压力损失。液流通过这些地方时，由于液流方向和速度均发生变化，形成旋涡，使液体的质点间相互撞击，从而产生较大的能量损耗。 突然扩大处的局部损失
管道压力损失
除尘系统中的管道压力损失计算 管道的压力损失就是含尘空气在管道中流动的压力损失.它等于管道沿程（摩擦）压力损失和局部损失之和 ，在实际计算中以最长沿程一条管道进行计算，其计算结果作为风机造型的参考依据. 一：管道的沿程压力损失 由于空气本身有粘滞性，而且与管壁间有摩擦，因而沿程将产生阻力，这部分阻力通常称为沿程阻力或摩擦阻力。克服沿程阻力引起的能量损失称为沿程压力损失或摩擦压力损失,简称沿程损失或摩擦损失。 1. 沿程损失的计算： a ．空气在横截面不变的管道内流动时，沿程压力损失按下式计算： △P m =λ △P m ---管道沿程压力损失（Pa ） λ-----摩擦阻力系数 V------管道内空气的平均流速（m/s ） e------空气的密度（Kg/m 3） L------管道的长度（m ） R S ------管道的水力半径（R S =A/P ） A------管道的截面积（m 2） P -----湿周，既管道的周长（m ） 左管道系统计算中，一般先计算出单位长度的摩擦损失，通常也称比摩阻（Pa/m ）: △P m =λ 比摩阻力可通过查阅图表14-1得出，我公司的管道主要应用于除尘系统中，考 虑到含尘空气中粉尘沉降的问题，除尘管道内的风速选择为25～28m/s. 根据计算图标得出的以下数据： 4R S 1 2 V 2e L 4R S 1 2 V 2e
（表14-1） （表14-2）（动压计算公式：Pa= 二：管道的局部压力损失 当含尘空气流经管道中的管件及设备时，由于在边界急剧改变的区域将出现漩涡区和速度的重新分布，从而使流动阻力大大增加，这种阻力称为局部阻力。克服局部阻力引起的能量损失，称之为局部压力损失或局部损失。 V 2e 2 e=1.2kg/m3）
第三节水锤计算的解析法
第三节水锤计算的解析法 一、直接水锤和间接水锤 （一）直接水锤 若水轮机开度的调节时间≤ 2L/c，则在水库反射波到达水管末端之前开度变化已经结束，水管末端只受因开度变化直接引起的水锤波的影响，这种现象习惯上称为直接水锤。由于水管末端未受水库反射波的影响，故基本方程式(14-5)和式(14-6)中的函数f(t-x/c)，用以上二式消去F(t+x/c)的直接水锤公式 从式（14-13）可以看出，当开度关闭时，管内流速减小，括号内为负值，△H为正，发生正水锤，反之，当开启时，△H为负，发生负水锤。直接水锤的压强界与流速变(V -Vo )和水管特性（反映在波速c中）有关，而与开度的变化速度、变化规律和水管长度无关。 若管道中的初始流速Vo=5m/s,波速c=1000m/s,在丢弃全负荷时若发生直接水锤，△H将达510m，因此在水电站中直接水锤是应当绝对避免的。 （二）间接水锤 若水轮机开度的调节时间>2L/c,则在开度变化终了之前水管进口的反射波已经到达水管末端，此反射波在水管末端将发生再反射，因此水管末端的水锤压强是由向上游传播的水锤波F和反回水管本端的水锤波f叠加的结果，这种水锤现象习惯上称为间接水锤。显然，间接水锤的计算要比直接水锤复杂得多。间接水锤是水电站中经常发生的水锤现象，也是我们要研究的主要对象。 二、水锤的连锁方程 利用基本方程求解水锤问题，必须利用已知的初始条件和边界条件。 初始条件是水轮机开度未发生变化时的情况，此时管道中为恒定流，压强和流速都是已知的。 对于图14-1的简单管，边界条件是利用A、B两点。B点的压强为常数，令ζ=△H/Ho，则=0,水锤波在B点发生异号等值反射。 A点的边界条件较为复杂，决定于节流机构的出流规律。从《水力学》中我们知道水斗式水轮机喷嘴的边界条件可表达为
顶升压力损失计算
顶升压力损失计算 1、混凝土在混凝土泵中的压力损失 混凝土在泵送过程中所需压力P 包含以下几部分：混凝土在管道内流动的沿程压力损失P 1、混凝土经过弯管及锥管的局部压力损失P 2以及混凝土在垂直高 度方向因重力产生的压力P 3 。 （1）混凝土在管道内流动的沿程压力损失 选择较高压力损失计算的S.Morinaga 公式： h P ?=α????? ????? ? ?++122112t t V k k r 式中:r —输送管半径r=0.0625m 。 K 1—粘着系数(Pa)，K 1=(3.0-0.10S)×102；K 2—速度系数(Pa/m/s)， K 2=(4.0-0.10S)×102 ；其中S 为混凝土入泵坍落度，取S=21cm 。 t 2/t 1—分配发切换时间与活塞推压混凝土时间之比，取0.3。 V —混凝土在输送管内平均流速(m/s)，V =50/(3600×3.14×0.06252)=1.13。 α—混凝土径向压力与轴向压力之比，α=0.9。 根据计算，水平管道压力损失△P h =0.011 MPa/m 。 P 1=△P h ×L =0.011×185=2.0 M P a L —管道长度，由垂直高度、水平管道长度。 L=40+145=185m 。 （2）混凝土经过弯管及锥管的局部压力损失 根据水平管与垂直管布线，其压力损失如下：曲率半径为1m 角度为90°弯管共8只，每个弯管压力损失0.1MPa ， Y 型管压力损失0.5MPa ，空机压力损失为2.8 MPa 。 P 2＝8×0.1＋0.1+0.5+2.8＝4.2 Mpa 。 （3）混凝土在垂直高度方向因重力产生的压力 P 3＝ρgH ＝3.6 Mpa ρ－混凝土密度，取2450kg/m 3； g －重力加速度（取10N/kg ）； H －泵送高度，按145m 计算。
水锤计算方法
第一节概述 、水电站的不稳定工况 机组在稳定运行时，水轮机的出力与负荷相互平衡，这时机组转速不变，水电站有压引水系统 ( 压力隧洞、压力管道、蜗壳及尾水管 ) 中水流处于恒定流状态。 在实际运行过程中，电力系统的负荷有时会发生突然变化 ( 如因事故突然丢弃负荷，或在较短的时间内启动机组或增加负荷 ) ，破坏了水轮机与发电机负荷之间的平衡，机组转速就会发生变化。此时水电站的自动调速器迅速调节导叶开度，改变水轮机的引用流量，使水轮机的出力与发电机负荷达到新的平衡，机组转速恢复到原来的额定转速。由于负荷的变化而引起导水叶开度、水轮机流量、水电站水头、机组转速的变 化，称为水电站的不稳定工况。其主要表现为： (1)引起机组转速的较大变化由于发电机负荷的变化是瞬时发生的，而导叶的启闭需要一定时间，水轮机出力不能及时地发生相应变化，因而破坏了水轮机出力和发电机负荷之间的平衡，导致了机组转速的变化。丢弃负荷时，水轮机在导叶关闭过程中产生的剩余能量将转化为机组转动部分的动能，从而使机组转速升高。反之增加负荷时机组转速降低。 (2)在有压引水管道中发生“水锤”现象 当水轮机流量发生变化时，管道中的流量和流速也要发生急剧变化，由于水流惯性的影响，流速的突然变化使压力水管、蜗壳及尾水管中的压力随之变化，即产生水锤。导叶关闭时，在压力管道和蜗壳中将引起压力上升，尾水管中则造成压力下降。反之导叶开启时，在压力管道和蜗壳内引起压力下降，而在尾水管中引起压力上升。 (3)在无压引水系统 ( 渠道、压力前池 ) 中产生水位波动现象。无压引水系统中产生的水位波动计算在第八章已介绍。 、调节保证计算的任务 水锤压力和机组转速变化的计算，一般称为调节保证计算。调节保证计算的任务及目的是： (1)计算有压引水系统的最大和最小内水压力。最大内水压力作为设计或校核压力管道、蜗壳和水轮机强度的依据之一；最小内水压力作为压力管道线路布置、防止压力管道中产生负压和校核尾水管内真空度的依据。 (2)计算丢弃负荷和增加负荷时的机组转速变化率，并检验其是否在允许范围内。 (3)选择水轮机调速器合理的调节时间和调节规律，保证压力和转速变化不超过规定的允许值。