枝状管网水力计算
流体输配管网水力计算的基本原理和方法
采用流量当量直径时，必须用矩形风管中的流量去 查出阻力.
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一、开式枝状气体输配管网水力计算
3. 风管局部阻力计算 公式： p 2
2
确定局部阻力系数及其对应的特征速度 代入 p 2 式计算局部阻力
2
各管件的局部阻力系数查设计手册
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一、开式枝状气体输配管网水力计算
4. 并联管路的阻力平衡
2. 风管摩擦阻力计算
阻力计算应从最不利环路开始
通风空调管段：
先求阻力系数：
1
2lg K 3.71d
2.51
Re
再求比摩阻：
2
Rm d 2
根据上两式绘制出的的线算图进行计算（图2-3-1）
如对于参数L、d、υ、Rm，主要知道其中任意两个，
即可利用线算图求出其它参数.
注意：实际条件与线算图计算条件不符时应进行修正
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线算图绘制条件
1.按紊流过渡区的λ 值绘制. 2.压力： Bo 101.3 kPa
3.温度： to 20C
4.空气密度： o 1.204 kg / m3
5.运动粘度： o 15.06 10 6 m / s
6.管壁粗糙度： K 0.15 mm
7.圆形风管、气流与 管壁间无热量交换.
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二、均匀送风管道计算
均匀送风管道计算原理 实现均匀送风的基本条件 侧送风时的通路局部阻力系数和侧孔局部
阻力系数 均匀送风管道的计算方法
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三、中、低压燃气管网水力计算
低压燃气管道摩擦阻 力计算公式及计算表
中压燃气管道摩擦阻 力计算公式及计算表
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目的：保证各管路都达到预期的风量
使各并联支路的计算阻力相等
要求：
树枝状管网和喷灌系统水力计算4 27建筑资料
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《园林工程》
② 布置管网 在公园设计平面图上，定出给水干管的位置、走向、并对节点进行编号，量出节点间的长度。（遵 循前述管网的布置要点）。
LANDSCAPE ENGINEERING
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《园林工程》
③ 求公园中各用水点的用水量及水压要求 （1）求某一用水点的最高日用水量Qd
hy a l Q2
式中： a—阻力系数（s2/m6)，由试验求得，与管道材料、管壁的粗糙程度、管径、管内流动物质以及温
度等因素有关。
l—管段长度（m）
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《园林工程》
局部水头损失—水流因边界的改变而引起断面流速分布发生急骤的变化而产生的阻力为局部阻力， 为克服阻力而引起的水头损失称为局部水头损失，通常用hj表示。
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《园林工程》
4、管网计算步骤
① 有关图纸、资料的搜集与研讨 从公园设计图纸、说明书等，了解原有或拟建
的建筑物、设施等的用途及用水要求、各用水点的高 程等。
再根据公园所在地附近城市给水管网的布置情 况，掌握其位置、管径、水压及引用的可能性。
LANDSCAPE ENGINEERING
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⑤ 水头计算
必须考虑
水头损失值 用水点与引水点的高程差
用水点建筑的高低及用水点的水压要求
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《园林工程》
公园给水管段所需水压计算式：
H H1 H2 H3 H4 (mH2O)
管网水力计算树状管网计算
树状网计算例题
干管各管段的水力计算
干管各管段水头损失hij=aLijqij2的确定
以表6 — 3中管段0 — 1为例：
3 L 0—1 300m ，q 0—1 0.08838m / s，v 0.70m/ s；
若我们在计算的过程中 采用的是舍维列夫公式 ，则： v 0.70m/ s 1.20m/ s，D 400mm ，查表5 — 2则：a 0.2232 ， v 0.70m/ s，查表5 — 3则：a的修正系数K 1.085 ，则有：
第一节 树状网计算
• 多数小型给水和工业企业给水在建设初期 往往采用树状网，以后随着城市和用水量 的发展，可根据需要逐步连接成为环状网。 村状网的计算比较简单，主要原因是树状 网中每一管段的流量容易确定，且可以得 到唯一的管段流量。
树状网计算
树状网计算步骤 • 在每一节点应用节点流量平衡条件qi+∑qij＝0，无论从二级泵站起顺 水流方向推算或从控制点起向二级泵站方向推算，只能得出唯一的管 段流量qij ，或者可以说树状网只有唯一的流量分配。 • 任一管段的流量决定后，即可按经济流速ve求出管径D，并求得水头 损失hij。 • 选定一条干线，例如从二级泵站到控制点的任一条干管线，将此干线 上各管段的水头损失相加，求出干线的总水头损失，即可按式Hp＝ Zc+Hc+hs+hc+hn (m)和式Ht= Hc+hn－（Zt－Zc）计算二级泵站所需扬程 或水塔所需的高度。这里，控制点的选择很重要，如果控制点选择不 当而出现某些地区水压不足时，应重行选定控制点进行计算。 • 干线计算后，得出干线上各节点包括接出支线处节点的水压标高 (等 于节点处地面标高加服务水头)。因此在计算树状网的支线时，起点 的水压标高已知，而支线终点的水压标高等于终点的地面标高与最小 服务水头之和。从支线起点和终点的水压标高差除以支线长度，即得 支线的水力坡度（i=（Hi－Hj）/Lij），再从支线每一管段的流量并 参照此水力坡度选定相近的标准管径。
枝状管网水力计算
枝状管网水力计算枝状管中的计算比较简单，因为水从供水起点到任一节点的水流路线只有一个，每一管段也只有唯一确定的计算流量。
因此，在枝状管计算中，应首先计算对供水经济性影响最大的干管，即管起点到控制点的管线，然后再计算支管。
当管起点水压未知时，应先计算干管，按经济流速和流量选定管径，并求得水头损失；再计算支管，此时支管起点及终点水压均为已知，支管计算应按充分利用起端的现有水压条件选定管径，经济流速不起主导作用，但需考虑技术上对流速的要求，若支管负担消防任务，其管径还应满足消防要求。
当管起点水压已知时，仍先计算干管，再计算支管，但注意此时干管和支管的计算方法均与管起点水压未知时的支管相同。
枝状管水力计算步骤：（1）按城镇管布置图，绘制计算草图，对节点和管段顺序编号，并标明管段长度和节点地形标高。
（2）按最高日最高时用水量计算节点流量，并在节点旁引出箭头，注明节点流量。
大用户的集中流量也标注在相应节点上。
（3）在管计算草图上，从距二级泵站最远的管末梢的节点开始，按照任一管段中的流量等于其下游所有节点流量之和的关系，逐个向二级泵站推算每个管段的流量。
（4）确定管的最不利点（控制点），选定泵房到控制点的管线为干线。
有时控制点不明显，可初选几个点作为管的控制点。
（5）根据管段流量和经济流速求出干线上各管段的管径和水头损失。
（6）按控制点要求的最小服务水头和从水泵到控制点管线的总水头损失，求出水塔高度和水泵扬程。
（若初选了几个点作为控制点，则使二级泵站所需扬程最大的管路为干线，相应的点为控制点）。
（7）支管管径参照支管的水力坡度选定，即按充分利用起点水压的条件来确定。
（8）根据管各节点的压力和地形标高，绘制等水压线和自由水压线图。
管网水力计算61树状管网计算
2 2 2 S12q122 S25q2 S q S q 5 14 14 45 45 h 2 2 2 2 S36q3 S q S q S q 6 56 56 23 23 25 25 h
Q1 1
q1 2
2
Q2
q2 3
第 6章
管网水力计算
6.1 树状管网计算 计算步骤： ①确定各管段的流量； ②根据经济流速选取标准管径； ③计算各管段的水头损失； ④确定控制点； ⑤计算控制线路的总水头损失，确定水泵扬 程或水塔高度； ⑥确定各支管可利用的剩余水头； ⑦计算各支管的平均水力坡度，选定管径。
某城市供水区用水人口5万人，最高日用 水量定额为150Ｌ/(人·ｄ)，要求最小服务 水头为16ｍ。节点４接某工厂，工业用水量 为400ｍ3/ｄ，两班制，均匀使用。城市地 形平坦，地面标高为5.OOｍ。
4．沿线流量：
管段 0～1 1～2 2～3 1～4 4～8 4～5 5～6 6～7 合计 管段长度（m） 300 150 250 450 650 230 190 205 2425 沿线流量（L/s） 300×0.0358＝10.74 150×0.0358＝5.37 250×0.0358＝8.95 450×0.0358＝16.11 650×0.0358＝23.27 230×0.0358＝8.23 190×0.0358＝6.80 205×0.0358＝7.34 86.81
0 1 0 2 0 P
方程组的第一部分称为闭合差：
F1 (q , q , q ,, q ) h1
0 1 0 2 0 3 0 P
F2 (q , q , q ,, q ) h2
0 1 0 2 0 3 0 P
FL (q , q , q ,, q ) hL
枝状管网水力计算步骤
枝状管网水力计算步骤
枝状管网水力计算是一种利用枝状管网来解决水力学问题套用模式求解的技术。
它是研究和设计水力设备的基础，是计算各个管段流量以及水力设备效率的重要工具。
它也备受工程界重视，是论文研究中最基本的理论和技术构架范畴之一。
枝状管网水力计算一般包括以下几步：
第一步，构建枝状管网水力模型，是指要确定管道网络的几何尺寸、流量及管
道网中涉及的无力设备的参数等；
第二步，建立方程组，是指将网络分解为若干个模块，然后分别建立模块的传
输方程；
第三步，求解方程或解得枝状管网水力模型的解；
第四步，计算各枝状管网水力参数如流量、压力等；
第五步，进行验证，如果实际值与计算值有差距，还需要进行反复调整，直至
二者趋于一致。
总之，枝状管网水力计算是涉及水力学的一个技术，能够为论文提供可靠的理
论和技术构成，步骤也使得它变得更有利于扩展、可靠性较强。
所以，枝状管网水力计算受到了广泛的重视及应用。
枝状管网水力计算
9）4.103.88单定压节点树状管网水力分析某城市树状给水管网系统如图所示，节点(1)处为水厂清水池，向整个管网供水，管段[1]上设有泵站，其水力特性为：s p1=（流量单位：m 3/S ，水头单位：m ），h e1=，n=。
根据清水池高程设计，节点(1)水头为H1=，各节点流量、各管段长度与直径如图中所示，各节点地面标高见表，试进行水力分析，计算各管段流量与流速、各节点水头与自由水压。
解：第一步：逆推法求管段流量 以定压节点（1）为树根，则从离树根较远的节点逆推到离树根较近的节点的顺序是：（10）,（9）,（8）,（7）,（6）,（5）,（4）,（3）,（2）;或（9）,（8）,（7）,（10）,（6）,（5）,（4）,（3）,（2）;或（5）,（4）,（10）,（9）,（8）,（7）,（6）,（3）,（2）等，按此逆推顺序求解各管段流量的过程见下表。
量，即：q 1+Q 1=0，所以，Q 1=- q 1=(L/s)根据管段流量计算结果，计算管段流速及压降见表。
计算公式与算例如下： 采用海曾威廉-公式计算（粗糙系数按旧铸铁管取C w =100）管道摩阻系数管段水头损失泵站扬程按水力特性公式计算：管段编号［1］［2］［3］［4］［5］［6］［7］［8］［9］管段长度（m）600300150250450230190205650管段直径（mm)400400150100300200150100150管段流量（L/s）管段流速(m/s）管段摩阻系数水头损失（m）泵站扬程(m)00000000管段压降（m）第二步：求节点水头以定压节点（1）为树根，则从离树根较近的管段顺推到离树根较远的节点的顺序是：［1］,［2］,［3］,［4］,［5］,［6］,［7］,［8］,［9］; 或［1］,［2］,［3］,［4］,［5］,［9］,［6］,［7］,［8］; 或［1］,［2］,［5］,［6］,［7］,［8］,［9］,［3］,［4］等，按此顺推顺序求解各定流节点节点水头的过程见下表。
流体输配管网水力计算的基本原理和方法
5. 计算系统总阻力及获得管网特性曲线
管网特性曲线方程：p SQ 2
Σp：最不利环路所有串联管段阻力之和
根据计算的管网总阻力Σp和要求的总风量Q，计算
管网阻抗S，获得管网特征曲线.
管网阻抗： S p Q2
串联管路阻抗： S Si
并联管路阻抗： 1
S2
1
Si 2
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6. 计算例题
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目的：保证各管路都达到预期的风量
使各并联支路的计算阻力相等
要求：
一般通风系统：两支管的计算阻力差应 ≯15％
含尘风管：两支管的计算阻力差应≯10％ 超过上述规定应进行阻力平衡，方法如下：
▪ 调整支管管径
0.225▪ 阀门ຫໍສະໝຸດ 节D' D
p p'
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▪ 通过改变阀门的开度调节管道阻力
一、开式枝状气体输配管网水力计算
开式枝状气体输配管网
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一、开式枝状气体输配管网水力计算
1. 管内流速和管段断面尺寸确定
绘制风管系统轴测图 划分管段、管段编号、标注长度、标注流量
确定管内流速 速度与经济性的关系 速度与技术性的关系
确定各管段的断面尺寸，计算摩擦阻力和局部阻力
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一、开式枝状气体输配管网水力计算
采用流量当量直径时，必须用矩形风管中的流量去 查出阻力.
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一、开式枝状气体输配管网水力计算
3. 风管局部阻力计算 公式： p 2
2
确定局部阻力系数及其对应的特征速度 代入 p 2 式计算局部阻力
2
各管件的局部阻力系数查设计手册
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一、开式枝状气体输配管网水力计算
4. 并联管路的阻力平衡
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8
(3)
-q2+q3+q5+Q3=0
q2=q3+q5+Q3
q2=87、84
9
(2)
-q1+q2+Q3=0
q1=q2+Q3
q1=93、21
在求出管段流量后,利用最后一个节点(即定压节点)的流量连续性方程,可以求出定压节点流量,
即:
q1+Q1=0,所以,Q1=- q1=-93、21(L/s) 根据管段流量计算结果,计算管段流速及压降见表。计算公式与算例如下:
枝状管网水力计算
水头损失(m)
1、35 0、61 0、77
1、34
1、86 0、77 1、00 1、22 3、48
泵站扬程(m) 38、76 0
0
0
0
0
0
0
0
管段压降(m) -37、41 0、61 0、77
1、34
1、86 0、77 1、00 1、22 3、48
第二步:求节点水头
以定压节点(1)为树根,则从离树根较近的管段顺推到离树根较远的节点的顺序就是:［1］,［2］,
150
100
300
200
150
100
150
管段流量(L/s) 93、21 87、84 11、04 3、88
60、69 18、69 11、17 4、1
11、26
管段流速(m/s) 0、74 0、70 0、63
0、49
0、86 0、60 0、63 0、52 0、64
管段摩阻系数 109、72 54、86 3256、05 39093、49 334、04 1229、92 4124、33 32056、66 14109、56
4
(7)
-q6+q7+Q7=0
q8=Q9 q7=q8+Q8 q6=q7+Q7
q8=4、10 q7=11、17 q6=18、69
5
(6)
-q5+q6+q9+Q6=0
6
(5)
-q4+Q5=0
7
(4)
-q3+q4+Q4=0
q5=q6+q9+Q6 q4=Q5 q3=q4+Q4
q5=60、69 q4=3、88 q3=11、04
(5),(4),(10),(9),(8),(7),(6),(3),(2)等,按此逆推顺序求解各管段流量的过程见下表。
逆推法求解管段流量
步骤 节点号 节点流量连续性方程
管段流量求解
管段流量(L/s)
1
(10) -q9+Q10=0
q9=Q10
q9=11、26
2
(9)
-q8+Q9=0
3
(8)
-q7+q8+Q8=0
节点水头(m) 7、80 45、21 44、60 43、83 42、49 40、63 39、86 38、86 37、64 34、16
自由水头(m) —
33、71 32、80 28、63 25、09 27、33 27、06 25、16 25、14 19、16
为了便于使用,水力分析结果应标示在管网图上,如图所示。
7.52 （179）0,［1570］ （8）［8］ 7.07 205,100 （9） 4.10
单定压节点树状管网水力分析
各节点地面标高
节点编号 (1)
(2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)
地面标高(m) 9、80 11、50 11、80 15、20 17、40 13、30 12、80 13、70 12、50 15、00
解:第一步:逆推法求管段流量
以 定 压 节 点 (1) 为 树 根 , 则 从 离 树 根 较 远 的 节 点 逆 推 到 离 树 根 较 近 的 节 点 的 顺 序 就
是 :(10),(9),(8),(7),(6),(5),(4),(3),(2); 或 (9),(8),(7),(10),(6),(5),(4),(3),(2); 或
采用海曾威廉-公式计算(粗糙系数按旧铸铁管取 Cw=100)
枝状管网水力计算
管道摩阻系数
管段水头损失 泵站扬程按水力特性公式计算:
管段流速及降压计算
管段编号
［1］ ［2］ ［3］
［4］
［5］ ［6］ ［7］ ［8］ ［9］
管段长度(m) 600 300
150
250
450
230
190
205
650
管段直径(mm) 400 400
H2=45、21 H3=44、60 H4=43、83 H5=42、49 H6=40、63 H7=39、86 H8=38、86 H9=37、64 H10=34、16
节点自由水压计算
节点编号 i
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
地面标高(m) 9、80 11、50 11、80 15、20 17、40 13、30 12、80 13、70 12、50 15、00
［3］,［4］,［5］,［6］,［7］,［8］,［9］; 或［1］,［2］,［3］,［4］,［5］,［9］,［6］,
［7］,［8］; 或［1］,［2］,［5］,［6］,［7］,［8］,［9］,［3］,［4］等,按此顺推顺序求解
各定流节点节点水头的过程见下表。
顺推法求解节点水头
步骤
树枝管段号
管段能量方程
节点水头求解
节点水头(m)
1
［1］
2
［2］
3
［3］
4［4］5来自［5］6［6］
7
［7］
8
［8］
9
［9］
最后计算各节点自由水压,见下表。
H1-H2=h1 H2-H3=h2 H3-H4=h3 H4-H5=h4 H3-H6=h5 H6-H7=h6 H7-H8=h7 H8-H9=h8 H6-H10=h9
H2=H1-h1 H3=H2-h2 H4=H3-h3 H5=H4-h4 H6=H3-h5 H7=H6-h6 H8=H7-h7 H9=H8-h8 H10=H6-h9
3.88
7.1（6 4）［245］0,100（5）
150,［1350］
30.74
11.26
（1） ［1］ （2） ［2］（3） ［5］
［9］
Q1 600,400 5.37 300,400 16.11450,300（6） 650,150
（10）
［263］0,200
［管段编号］ ［节点编号］
管长（m），管径（mm） 节点流量（L/s）
枝状管网水力计算
某城市树状给水管网系统如图所示,节点(1)处为水厂清水池,向整个管网供水,管段[1]上设有泵 站,其水力特性为:sp1=311、1(流量单位:m3/S,水头单位:m),he1=42、6,n=1、852。根据清水池高程设 计,节点(1)水头为 H1=7、80m,各节点流量、各管段长度与直径如图中所示,各节点地面标高见表,试 进行水力分析,计算各管段流量与流速、各节点水头与自由水压。