给水管网水力计算表
合集下载
给水管道工程课件-6.5++环状管网水力计算
＝∑hⅠ+ ∑hⅡ
因此，只要校正大环Ⅲ的各管段流量，使∑hⅢ减小，则∑hⅠ与 ∑hⅡ 将随之减小。
因环Ⅰ与环Ⅱ的闭合差方向相反，可得基环与大环的关系：
∑hⅠ＝h1-2+h2-5-(h1-4+h4-5) ∑hⅡ＝h2-3+h3-6-(h2-5+h5-6) ∑hⅢ＝h1-2+h2-3+h3-6-(h1-4+h4-5+h5-6)
• 1、最高用水时
• 虚节点:
Ｑp +Ｑt -∑Ｑ＝0
• 虚环: -Hp+∑hp-4-∑h4-t-(-Ht)=0
•
• 2、最高转输时
• 虚节点: QpQt Q0
• 环: •
H ph p 4h t 4 H t 0
6.5.4 管网计算时的水泵特性方程
• 在管网计算中，常用近似抛物线方程表示水泵 扬程和流量的关系，这种方程称为水泵特性方程：
（4）计算各环内每根管段的
s ij q ij
，求
sijqij
，并按
下式计算 q i 。
qi
n
hi (sijqinj1)i
（5）根据校正流量调整各管段流量值，得：
qi(1)jqi(0j) qs (0) qn (0)
按照调整后的管段流量值返回第（2）步，反复计 算，直到闭合差全部满足精度要求为止。
• 6.5.2 最大闭合差的环较正法
• 平差时，可先对其中的闭合差最大的一个环进 行校正，而不必同时对所有环的闭合差进行校正。
•
闭合差最大的环可以是一个基环，也可以是
由闭合差较大且方向相同的若干相邻基环组成的
大环。对大环进行平差时，只需调整大环上的各
因此，只要校正大环Ⅲ的各管段流量，使∑hⅢ减小，则∑hⅠ与 ∑hⅡ 将随之减小。
因环Ⅰ与环Ⅱ的闭合差方向相反，可得基环与大环的关系：
∑hⅠ＝h1-2+h2-5-(h1-4+h4-5) ∑hⅡ＝h2-3+h3-6-(h2-5+h5-6) ∑hⅢ＝h1-2+h2-3+h3-6-(h1-4+h4-5+h5-6)
• 1、最高用水时
• 虚节点:
Ｑp +Ｑt -∑Ｑ＝0
• 虚环: -Hp+∑hp-4-∑h4-t-(-Ht)=0
•
• 2、最高转输时
• 虚节点: QpQt Q0
• 环: •
H ph p 4h t 4 H t 0
6.5.4 管网计算时的水泵特性方程
• 在管网计算中，常用近似抛物线方程表示水泵 扬程和流量的关系，这种方程称为水泵特性方程：
（4）计算各环内每根管段的
s ij q ij
，求
sijqij
，并按
下式计算 q i 。
qi
n
hi (sijqinj1)i
（5）根据校正流量调整各管段流量值，得：
qi(1)jqi(0j) qs (0) qn (0)
按照调整后的管段流量值返回第（2）步，反复计 算，直到闭合差全部满足精度要求为止。
• 6.5.2 最大闭合差的环较正法
• 平差时，可先对其中的闭合差最大的一个环进 行校正，而不必同时对所有环的闭合差进行校正。
•
闭合差最大的环可以是一个基环，也可以是
由闭合差较大且方向相同的若干相邻基环组成的
大环。对大环进行平差时，只需调整大环上的各
11-3给水管网的水力计算
d 4q g
v
求定管径。
流速：（1）干管、立管流速：0.8~1.0m/s；
（2）支管流速：0.6～0.8m/s。 （3）消火栓系统给水管道内水流速度不宜大 于2.5m/s。 （4）自动喷水系统给水管道内水流速度不宜 大于5.0m/s。
三、管网水头损失的计算 (1) 沿程水头损失 hl ＝ i L 式中： hl——管段的沿程水头损失，kPa； L——计算管段长度，m； i－管道单位长度的水头损失,kPa/m。 (2) 局部水头损失
式中：U0——生活给水配水管道的最大用水时卫生器具 给水当量平均出流概率（％） q0——最高日用水定额（升/人· 日）按表11－3取用； m——每户用水人数（人） Kh——小时时变化系数按表11－3取用 Ng——每户设置的卫生器具给水当量数； 0.2——一个卫生器具给水当量的额定流量（l/s）。 使用该公式时应注意：q0应按当地实际使用情况，正确 选定；各建筑物的卫生器具给水当量最大用水时的平均 出流概率参考值见表 11－7。
∴ H =123.0 + 77.2 + 11.8 +15.0 = 227.0 kPa 市政管网供水压力为310kPa > 室内给水所需的压力 227.0 kPa,可以满足1~3层的供水要求。
附图1 1～3层给水管网水力计算用图
一、图纸组成
（一）设计说明及设备材料表 凡是图纸中无法表达或表达不清楚的而又必须为 施工技术人员所了解的内容，均应用文字说明。包括: • 所用的尺寸单位 • 施工时的质量要求 • 采用材料、设备的型号、规格 • 某些施工做法及设计图中采用标准图集的名称 为了使施工准备的材料和设备符合设计要求，便 于备料和进行概预算的编制，设计人员还需编制主要 设备材料明细表，施工图中涉及的主要设备、管材、 阀门、仪表等均应一一列入表中。 返回
v
求定管径。
流速：（1）干管、立管流速：0.8~1.0m/s；
（2）支管流速：0.6～0.8m/s。 （3）消火栓系统给水管道内水流速度不宜大 于2.5m/s。 （4）自动喷水系统给水管道内水流速度不宜 大于5.0m/s。
三、管网水头损失的计算 (1) 沿程水头损失 hl ＝ i L 式中： hl——管段的沿程水头损失，kPa； L——计算管段长度，m； i－管道单位长度的水头损失,kPa/m。 (2) 局部水头损失
式中：U0——生活给水配水管道的最大用水时卫生器具 给水当量平均出流概率（％） q0——最高日用水定额（升/人· 日）按表11－3取用； m——每户用水人数（人） Kh——小时时变化系数按表11－3取用 Ng——每户设置的卫生器具给水当量数； 0.2——一个卫生器具给水当量的额定流量（l/s）。 使用该公式时应注意：q0应按当地实际使用情况，正确 选定；各建筑物的卫生器具给水当量最大用水时的平均 出流概率参考值见表 11－7。
∴ H =123.0 + 77.2 + 11.8 +15.0 = 227.0 kPa 市政管网供水压力为310kPa > 室内给水所需的压力 227.0 kPa,可以满足1~3层的供水要求。
附图1 1～3层给水管网水力计算用图
一、图纸组成
（一）设计说明及设备材料表 凡是图纸中无法表达或表达不清楚的而又必须为 施工技术人员所了解的内容，均应用文字说明。包括: • 所用的尺寸单位 • 施工时的质量要求 • 采用材料、设备的型号、规格 • 某些施工做法及设计图中采用标准图集的名称 为了使施工准备的材料和设备符合设计要求，便 于备料和进行概预算的编制，设计人员还需编制主要 设备材料明细表，施工图中涉及的主要设备、管材、 阀门、仪表等均应一一列入表中。 返回
5第五章-给水管网水力分析
消除邻环影响的校正流量
23
忽略邻环影响，校正流量：
h1 q1 2 (Sq)1 h2 q2 2 ( Sq) 2
q3 h3 2 (Sq) 3
hi 写成通式则为： qi n( sq n1 )i
24
h4 q4 2 ( Sq) 4
（3）虚环能量方程 对于多水源管网，引入虚环概念。关于虚环的假设如下： 1）虚节点：加一个虚节点，编码为0，它供应各个定压节点的
S
2 24 24
q
S
2 34 34
q
பைடு நூலகம்
S
2 23 23
q
1 Ⅰ Ⅱ
2
Q4
S5. 判断如 hmax max( h1 , h2 ) 0
调整管段流量
如何调整？
qij f (ql )
大小
Q3 3
4
ql 与qij 方向相同
(0) (1) qij q q ij l ij (0) (1) qij q q ij l ij
10
【解】第一步：（1）逆推法求管段流量
11
最后一个节点，即：q1+Q1=0，所以，Q1=－q1=－93.75 (L/s) （2）计算管段水头损失和管段压降
1.852 10.67q1 l1 10.67 (93.75 / 1000 )1.852 600 h f 1 1.37 1.852 4.87 1.852 4.87 C Di 100 (400/ 1000 )
下面求节点自由水头。
13
节点水头－地面标高
14
习题
5
1
700m-300
2
600m-200 3
4
伟星PE给水管道水力计算(精)
伟星PE给水管道水力计算系统设计同其它种类的管道一样，PE管道系统在设计时应综合考虑埋理条件、流体性质、工作条件、温度范围、安装技术和工种费用等多种设计因素，但是其中最重要的设计为强度设计和水力计算两个部分。
强度计算聚乙烯管道的工作压力可由下式计算PN二2σs e／(D—e二2σs／(SDR—1其中σs=MRS／Fd这里：PN二管材公称压力σs=设计应力，MPaD=平均外径，mme=最小壁厚，mmSDR=标准尺寸化MRS=最小要求强度(20℃，50年，MPaFd=设计系数20℃时，MRS设计应力σs和设计系数之间的对应关系如下表：作为供水用PE管道系统，设计系数F d一般选择1.25，对于PE80级别的PE管材，对应的设计应力Q s为6.3MPa。
例如-SDR17的PE100管道，由上述计算可知，该管道的公称压力为PN10.此外，聚乙烯管道的耐压强度与温度有关，当管道的工作温度偏离20℃时，最大工作压力(MOP应按下列公式计算：MOP=PN*Ft Ft为温度折减系数水力计算压力损失计算管道的压力可按照达西—威斯巴赫公式进行计算：hf=入(L j／d ）(V 2／2g式中：hf=摩擦损失：L=管道长度：d j =管道计算内径 g=重力加速度；V=平均流速； 入二摩阻系数紊流状态下，摩阻系数入可由阿里特苏里公式计算：入＝0.11(K ／d j +68／Re0.25式中：K=管内壁绝对粗糙度(mm ，对于PE 管；K=0.01mm Re=雷诺数；d j =管道计算内径(mm管件局部阻力水头损失按下式计算：h=KV 2／2g式中：h=局部水头损失：m v=水流速度，m/s g=重力加速度，m/s 2 K=各种管件的摩阻系数常见管件摩阻系数K 值如下:通常在设计过程中，为了简化设计，局部水头损失宜按下列管网沿途水头损失的百分数采用：生活给水管网25—30％；生产给水管网，生活、消防共用给水管网，生活、生产、消防共用给水管网均为20％。
给排水管网水力计算方法
F1(q10 , q20 , q30 ,, qP0 ) h1 F2 (q10 , q20 , q30 ,, qP0 ) h2
FL (q10 , q20 , q30 ,, qP0 ) hL
将闭合差项移到方程组的左边，得到关 于流量误差（校正流量）的线性方程组：
F1 q1
q1
F1 q2
q2
F1 qP
水塔 600
水泵
0 300 1
2 450 4
3
650
8
5
6
7
205
1．总用水量 设计最高日生活用水量：
50000×0.15＝7500m3/d＝86.81L/s 工业用水量：
400÷16＝25m3/h＝6.94L/s 总水量为：
ΣQ＝86.81＋6.94＝93.75L/s 2．管线总长度：ΣL＝2425m，其中水塔 到节点0的管段两侧无用户不计入。 3．比流量：
（m） （m） （m） （m） 力坡度
1～3 26.70 21.00
5.70
400 0.01425
4～7 24.95 21.00
3.95
625 0.00632
管段 流量(L/s) 管径(mm) 水力坡度 水头损失(m)
1～2 11.64 150(100) 0.00617 1.85(16.8)
2～3 4.48
FL (q1, q2 , q3,, qP ) 0
初步分配的流量一般不满足能量方程：
F1(q10 , q20 , q30 ,, qP0 ) 0 F2 (q10 , q20 , q30 ,, qP0 ) 0
FL (q10 , q20 , q30 ,, qP0 ) 0
初步分配流量与实际流量的的差额为 Δq，实际流量应满足能量方程：
FL (q10 , q20 , q30 ,, qP0 ) hL
将闭合差项移到方程组的左边，得到关 于流量误差（校正流量）的线性方程组：
F1 q1
q1
F1 q2
q2
F1 qP
水塔 600
水泵
0 300 1
2 450 4
3
650
8
5
6
7
205
1．总用水量 设计最高日生活用水量：
50000×0.15＝7500m3/d＝86.81L/s 工业用水量：
400÷16＝25m3/h＝6.94L/s 总水量为：
ΣQ＝86.81＋6.94＝93.75L/s 2．管线总长度：ΣL＝2425m，其中水塔 到节点0的管段两侧无用户不计入。 3．比流量：
（m） （m） （m） （m） 力坡度
1～3 26.70 21.00
5.70
400 0.01425
4～7 24.95 21.00
3.95
625 0.00632
管段 流量(L/s) 管径(mm) 水力坡度 水头损失(m)
1～2 11.64 150(100) 0.00617 1.85(16.8)
2～3 4.48
FL (q1, q2 , q3,, qP ) 0
初步分配的流量一般不满足能量方程：
F1(q10 , q20 , q30 ,, qP0 ) 0 F2 (q10 , q20 , q30 ,, qP0 ) 0
FL (q10 , q20 , q30 ,, qP0 ) 0
初步分配流量与实际流量的的差额为 Δq，实际流量应满足能量方程：
给水排水管网系统设计计算
如图 4.12，设虚节点后，环能量方程改变为：
h10 h1 h2 h3 h4 h11 0 h2 h6 h8 h5 0 h h h h 0 3 7 9 6
上式中，根据虚环假设：h10、h11 为管段（理想泵站的虚拟）提供给节点 7、8 的 节点水头，即就是： 取负值) 设虚环的目的：将管网中定压节点能量方程统一为环能量方程，设置虚环后，管网图 中的环数为：
N
Q 0
i 1 i
该方程说明管网总供水量与，代数和总为零。 ）
如果该管网只要一个定压节点， （即只有一个节点流量未知） ，则该节点 的流量就可以通过上述求和方程解出。 （例如，如果节点 7 定压，则:
Q7 (Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q8 )
如图，虚线表示各个割集，相应的各个割集的流量连续性方程组如下：
q1 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q8 0 q Q Q Q Q Q Q Q 1 1 2 3 4 5 6 8 q Q Q Q Q Q 0 q Q Q Q Q Q 2 3 5 6 8 2 2 3 5 6 8 2 q3 Q3 Q6 Q8 0 q3 Q3 Q6 Q8 → q 4 Q8 q4 Q8 0 q Q 0 q Q 4 4 5 5 q6 Q5 0 q 6 Q5 q7 Q6 0 q 7 Q6
其他各个管段的流量均以通过上述方程组解出，因此，单定压节点树状 管网的水力求解非常简单。 但是对于多定压节点树状管网、单定压节点环状管网和多定压节点环状 管网的求解问题，虽然也可以列出上述方程组，但因为未知量的个数多于方 程组的个数，所以无法直接求解。
第二章2给水管网计算
给水管网计算(jìsuàn)
给水管网管径计算(jìsuàn) 给水管网水力计算(jìsuàn)
第一页，共46页。
给水管网管径计算(jìsuàn)
基本(jīběn)公式 R 4Q
V
第二页，共46页。
沿线流量 (liúliàng)：供 给管段两侧用 户所需流量 (liúliàng)。
传输流量 (liúliàng)：给 水管中流向下 一管段，没有 在本管段被用 户取用的流量 (liúliàng)。
第二十三页，共46页。
灰铸铁管
灰铸铁管具有经久耐用、耐腐蚀性强、
使用寿命长的优点 , 但质地较脆 , 不耐振动和
弯折 , 重量大。灰铸铁管是以往使用最广的
管材 , 主要用在 DN80~1000 的地方。
球墨铸铁管
球墨铸铁管强度高 , 耐腐蚀 , 使用寿命
长 , 安装施工方便 , 能适用于各种场合 , 如高
一级泵站 二级泵站 加压泵站 调节泵房
水源
净水厂
水厂轻水池
给水管网
管网 管网
调节水池 管网
第二十七页，共46页。
水塔(shuǐtǎ) 高地水池
水塔和高地水池是给水系统中调节流量 (liúliàng)和保证水压的构筑物
用水低峰时 用水高峰时
管网
水塔 、水池
水塔、水池
管网
第二十八页，共46页。
水塔(shuǐtǎ)
q2
2
q3
q1 q4
第六页，共46页。
流速(liú sù)的确定
管中流速越小，则管径越大 （建设费用(fèi yong)高）， 管中水头损失越小，水泵扬程 与耗电越小（运行费用(fèi yong)低）；
管中流速越大，则管径越小建 费用 设费用(fèi yong)高） ，管中 水头损失越大，水泵扬程与耗 电越大（运行费用(fèi yong) 低）。
给水管网管径计算(jìsuàn) 给水管网水力计算(jìsuàn)
第一页，共46页。
给水管网管径计算(jìsuàn)
基本(jīběn)公式 R 4Q
V
第二页，共46页。
沿线流量 (liúliàng)：供 给管段两侧用 户所需流量 (liúliàng)。
传输流量 (liúliàng)：给 水管中流向下 一管段，没有 在本管段被用 户取用的流量 (liúliàng)。
第二十三页，共46页。
灰铸铁管
灰铸铁管具有经久耐用、耐腐蚀性强、
使用寿命长的优点 , 但质地较脆 , 不耐振动和
弯折 , 重量大。灰铸铁管是以往使用最广的
管材 , 主要用在 DN80~1000 的地方。
球墨铸铁管
球墨铸铁管强度高 , 耐腐蚀 , 使用寿命
长 , 安装施工方便 , 能适用于各种场合 , 如高
一级泵站 二级泵站 加压泵站 调节泵房
水源
净水厂
水厂轻水池
给水管网
管网 管网
调节水池 管网
第二十七页，共46页。
水塔(shuǐtǎ) 高地水池
水塔和高地水池是给水系统中调节流量 (liúliàng)和保证水压的构筑物
用水低峰时 用水高峰时
管网
水塔 、水池
水塔、水池
管网
第二十八页，共46页。
水塔(shuǐtǎ)
q2
2
q3
q1 q4
第六页，共46页。
流速(liú sù)的确定
管中流速越小，则管径越大 （建设费用(fèi yong)高）， 管中水头损失越小，水泵扬程 与耗电越小（运行费用(fèi yong)低）；
管中流速越大，则管径越小建 费用 设费用(fèi yong)高） ，管中 水头损失越大，水泵扬程与耗 电越大（运行费用(fèi yong) 低）。
第五章_给水管网水力分析
管段的水力特性方程： 管段的水力特性方程：hi=siqin 可将管段流量与水头相互转换， 个方程。 可将管段流量与水头相互转换，即N 个未知量对应 N 个方程。 管段流量 相互转换
（3）必须至少有一个定压节点 ）
• 管网中无定压节点（R=0）时，恒定流方程组无 管网中无定压节点（ ） 解。 • 因为若 j*为方程组解， Hj* +∆H仍为方程组的 因为若H 为方程组解 为方程组解， 仍为方程组的 解，即方程组无解。 即方程组无解。
(H + ∆H ) − (H + ∆H ) = H − H = h
* Fi * Ti * Fi * Ti
* i
5.3 单定压节点树状管网水力分析
比较简单， 比较简单，管段流量可以由节点流量连续性方程 组直接求出，不要求解非线性的能量方程组。 组直接求出，不要求解非线性的能量方程组。 水力分析计算分两步（P89例题 ）： 例题5.1）： 水力分析计算分两步（ 例题 • 1、用流量连续性条件计算管段流量，并计算出管 、用流量连续性条件计算管段流量， 段压降； 段压降； • 2、根据管段能量方程和管段压降，从定压节点出 、根据管段能量方程和管段压降， 发推求各节点水头。 发推求各节点水头。
可以看出：树状网中，各管段流量 可以看出：树状网中，各管段流量qi可以用节点流 表示出来。 量Qj表示出来。
5.1.2 管段能量方程（根据能量守恒定律） 根据能量守恒定律）
管段两端节点水头之差等于该管段的压降： 管段两端节点水头之差等于该管段的压降： HFi –HTi= hi i-1,2,…,M
HFi——管段 的上端点水头； 管段i的上端点水头 管段 的上端点水头； HTi——管段 的下端点水头； 管段i的下端点水头； 管段 的下端点水头 hi——管段 的压降； 管段i的压降 管段 的压降； M——管段模型中的管段总数。 管段模型中的管段总数。 管段模型中的管段总数
（3）必须至少有一个定压节点 ）
• 管网中无定压节点（R=0）时，恒定流方程组无 管网中无定压节点（ ） 解。 • 因为若 j*为方程组解， Hj* +∆H仍为方程组的 因为若H 为方程组解 为方程组解， 仍为方程组的 解，即方程组无解。 即方程组无解。
(H + ∆H ) − (H + ∆H ) = H − H = h
* Fi * Ti * Fi * Ti
* i
5.3 单定压节点树状管网水力分析
比较简单， 比较简单，管段流量可以由节点流量连续性方程 组直接求出，不要求解非线性的能量方程组。 组直接求出，不要求解非线性的能量方程组。 水力分析计算分两步（P89例题 ）： 例题5.1）： 水力分析计算分两步（ 例题 • 1、用流量连续性条件计算管段流量，并计算出管 、用流量连续性条件计算管段流量， 段压降； 段压降； • 2、根据管段能量方程和管段压降，从定压节点出 、根据管段能量方程和管段压降， 发推求各节点水头。 发推求各节点水头。
可以看出：树状网中，各管段流量 可以看出：树状网中，各管段流量qi可以用节点流 表示出来。 量Qj表示出来。
5.1.2 管段能量方程（根据能量守恒定律） 根据能量守恒定律）
管段两端节点水头之差等于该管段的压降： 管段两端节点水头之差等于该管段的压降： HFi –HTi= hi i-1,2,…,M
HFi——管段 的上端点水头； 管段i的上端点水头 管段 的上端点水头； HTi——管段 的下端点水头； 管段i的下端点水头； 管段 的下端点水头 hi——管段 的压降； 管段i的压降 管段 的压降； M——管段模型中的管段总数。 管段模型中的管段总数。 管段模型中的管段总数