第2章污废水管渠及泵房

水的物性
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水静力学－－ －－Ⅰ 2.1.1 水静力学－－Ⅰ水的物性
水的物理性质 1）密度与容重 密度与容重 2）粘滞性 粘滞性及粘滞力： 粘滞性及粘滞力：
当液体处在运动状态时， 当液体处在运动状态时， 若液体质点间存在着相对运 动，则质点间要产生内摩擦 力抵抗其相对运动， 力抵抗其相对运动，这种性 质称为液体的粘滞性 粘滞性， 质称为液体的粘滞性，此内 摩擦力称为粘滞力。 摩擦力称为粘滞力。 粘滞力
2.1 水力学基础知识 2.1.1水静力学 2.1.2水动力学 管渠水力计算） （管渠水力计算） 2.1.3管渠水力计算
水静力学主要内容
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水静力学－－ －－主要内容 2.1.1 水静力学－－主要内容
研究内容：处于静止和相对平衡状态下水的力学规律。 研究内容：处于静止和相对平衡状态下水的力学规律。 应掌握： 应掌握： • 水的物性：密度、粘滞性； 水的物性：密度、粘滞性； • 静力压强：两个重要特性和等压面性质； 静力压强：两个重要特性和等压面性质； 基本公式、物理意义； 基本公式、物理意义； 三种表示方法。 三种表示方法。 • 水 头：位置水头、压强水头和测压管水头 位置水头、
判别标准： 判别标准：
时为层流， 为紊流； 圆 管 流 : Re＜2000 时为层流， Re≥2000 为紊流； ＜ 明渠水流: 时为层流， 为紊流。 明渠水流 Re＜500时为层流， Re≥500为紊流。 ＜ 时为层流 为紊流
阻力损失计算
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管渠水力计算－－ －－Ⅱ 2.1.3 管渠水力计算－－Ⅱ阻力损失
水头
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水静力学－－ －－Ⅲ 2.1.1 水静力学－－Ⅲ水头
（5） 位置水头、压强水头和测管水头 ） 位置水头、
水静力学基本方程：
p = p0+ ρg (z0- z) 或 z + p/ρg= c 水头” 具有能量意义的长度量， “水头” －具有能量意义的长度量，即单位重量液体 水头 含有的能量。 含有的能量。 z－位置水头，单位重量液体具有的位置势能； －位置水头，单位重量液体具有的位置势能； p/ρg－压强水头，单位重量液体具有的压强势能； －压强水头，单位重量液体具有的压强势能； z+p/ρg －测压管水头，单位重量液体具有的总势能。 测压管水头，单位重量液体具有的总势能。 水静力学基本方程则表述为： 水静力学基本方程则表述为：静止液体中各点的测压 管水头是常数。 －－静止液体中能量分布规律 静止液体中能量分布规律。 管水头是常数。 －－静止液体中能量分布规律。
du µ-动力粘滞系数 动力粘滞系数 τ =µ dy [Pa.s]
ν µ = ρ
ν-运动粘滞系数 运动粘滞系数 [m2/s]
静力压强
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水静力学－－ －－Ⅱ 2.1.1 水静力学－－Ⅱ静力压强
（1）静力压强定义及其特性 ）
静止液体作用在每单位受压面积上的压力称为静水 压强，（ ，（N/m2）即（Pa）。 压强，（ ）。
水动力学－概念
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水动力学－－ －－Ⅰ 2.1.2 水动力学－－Ⅰ概念
（1）基本概念－流线、流管、元流、总流 ）基本概念－流线、流管、元流、
流线是流速场的矢量线，是某瞬时对应的流场中一条曲线， 流线是流速场的矢量线，是某瞬时对应的流场中一条曲线， 是流速场的矢量线 该瞬时位于流线上的液体质点之速度矢量都和流线相切。 该瞬时位于流线上的液体质点之速度矢量都和流线相切。 在流场中， 在流场中，取一条不 与流线重合的封闭曲线 L， 在同一时刻过 L上 ， 上 每一点作流线， 每一点作流线 ， 由这些 流线围成的管状曲面称 流管。 为流管。
第二章 污废水管渠及泵房
吸水管
水泵机组
压水管 吸水井
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主要内容
污水的流动：管道或灌渠－－管渠 污水的流动：管道或灌渠－－管渠 －－ 流体流动消耗一定的能量 如何节能？ 如何节能？ 运用流体力学，确定流速、 运用流体力学，确定流速、管径 管道水力计算 2.2 污水泵 GO 污水泵基本类型 污水泵性能参数 离心泵 2.3.1 概 述 污水泵房的组成与分类 污水泵房的基本类型 2.3.2 污水泵房的工艺特点 水泵的选择 确定给水池容积 机组与管道布置 辅助设备 2.3 污水泵房 GO 3
流管 L
流线
• 与流线一样，流管是瞬时概念。 与流线一样，流管是瞬时概念。
水动力学－概念
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水动力学－－ －－Ⅰ 2.1.2 水动力学－－Ⅰ概念
基本概念－流线、流管、元流、 基本概念－流线、流管、元流、总流
过水断面 与流动方向正交的流管的横断面 元流 过水断面为面积微元 的 流 管 叫 元 流 管 ， 其 dA1 中的流动称为元流 微小流束） （微小流束）。
Over，水动力学
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水动力学－－ －－主要内容 2.1.2 水动力学－－主要内容
研究内容：研究水的运动与作用力之间的力学规律。 研究内容：研究水的运动与作用力之间的力学规律。 应掌握： 应掌握： • 基本概念：流线、流管、元流、总流 基本概念：流线、流管、元流、 水流运动基本类型 • 基本方程：3大方程，最为重要的是 基本方程： 大方程 最为重要的是Bernolli方程 大方程， 方程 • 水力计算：基本公示 水力计算： 计算举例
谢才
(2)
式中， 粗糙系数 粗糙系数； 水力半径 水力半径， 。 式中，n粗糙系数；R水力半径，[m]。
谢才（1718-1798），法国水利工程师。生于马恩河畔沙隆。 谢才（1718-1798），法国水利工程师。生于马恩河畔沙隆。30 ），法国水利工程师 岁时进入新联邦学校,后改为桥梁与公路学院。 岁时进入新联邦学校,后改为桥梁与公路学院。在著名桥梁专家佩罗 内领导下，参与了巴黎许多桥梁与街道施工与验收， 内领导下，参与了巴黎许多桥梁与街道施工与验收，对法国运河建 尤其是罗讷河和罗讷河流域的勃艮第运河进行了研究。 设，尤其是罗讷河和罗讷河流域的勃艮第运河进行了研究。主要贡 献是提出了明渠均匀流流速公式－－谢才公式， －－谢才公式 献是提出了明渠均匀流流速公式－－谢才公式，至今仍是水力学中 最重要内容之一。今天在设计渠道或排水河道用的就是谢才公式。 最重要内容之一。今天在设计渠道或排水河道用的就是谢才公式。
阻力损失计算
沿程阻力损失
l v2 hf = λ d 2g
λ取决于流态和管道表面粗糙度等因素 取决于流态和管道表面粗糙度等因素
局部阻力损失
hf
v2 =ζ 2g
λ取决于流态和边界情况（局部障碍）有关 取决于流态和边界情况（局部障碍） 取决于流态和边界情况
水动力学－水力计算
污废水处理设施.1.3 管渠水力计算－－Ⅲ水力计算
特点和量纲
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水静力学－－ －－Ⅱ 2.1.1 水静力学－－Ⅱ静力压强
（4） 静力压强的三种表示方法（Ⅱ） ） 静力压强的三种表示方法（
绝对压强永远是正值， 绝对压强永远是正值，相对压 强可正也可负，真空压强（ 强可正也可负，真空压强（真空 不能为负值。 度）不能为负值。 单位： 单位： N/m2（Pa）； ）； 大气压倍数； 大气压倍数； 液柱高度： 液柱高度： 米水柱高度（ 米水柱高度（mH2O） ） 毫米水银柱高度（ 毫米水银柱高度（mmHg） ）
（1） 基本公式Ⅰ ） 基本公式Ⅰ
流量公式 流速公式 Q=Av v=C(RI)0.5 (1) (2)
式中， －设计管段的设计流量， 式中，Q－设计管段的设计流量，m3/s v－设计管段的过水断面面积，m2 －设计管段的过水断面面积， C－流速系数，谢才系数 －流速系数， R－水力半径（过水断面积/湿周）， －水力半径（过水断面积 湿周），m 湿周）， I－水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度） －水力坡度（即水面坡度，等于管底坡度）
若流场中各空间点上的任何运动要素均不随时 间变化，称流动为恒定流 否则， 非恒定流。 恒定流。 间变化，称流动为恒定流。否则，为非恒定流。
•
水动力学－方程
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水动力学－－ －－Ⅱ 2.1.2 水动力学－－Ⅱ方程
基本方程－－三大方程 基本方程－－三大方程 －－ 质量守恒方程－－连续方程 质量守恒方程－－连续方程 －－ 动量守恒方程－－运动方程 动量守恒方程－－运动方程 －－ N-S方程 方程 能量守恒方程－－能量方程 能量守恒方程－－能量方程 －－ Bernolli方程 方程 恒定总流的能量方程－ 恒定总流的能量方程－Bernolli方程 方程
u1
dA2
总流 过水断面为有限面积的流管中的流动叫总 过水断面为有限面积的流管中的流动叫总 总流可看作无数个元流的集合。 流。总流可看作无数个元流的集合。
水动力学－概念
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水动力学－－ －－Ⅰ 2.1.2 水动力学－－Ⅰ概念
基本概念－ 基本概念－水流运动基本类型
（一）恒定流、非恒定流 恒定流、
（2）两个重要特性 ）
静水压强的方向与受压面垂直并指向受压面 静水中任何一点上各个方向的静水压强大小均相等
计算公示、物理意义
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水静力学－－ －－Ⅱ 2.1.1 水静力学－－Ⅱ静力压强
（3）静力压强计算公式 、物理意义 ）
重力作用下的静水压强基本公式（ 重力作用下的静水压强基本公式（水静力学基 本公式） 本公式）为 p = p0+ρgh 式中：p0—自由表面上的压强，h—测压点在 自由表面上的压强， 式中： 自由表面上的压强 测压点在 自由面以下的淹没深度， 容重 容重。 自由面以下的淹没深度，γ—容重。 物理意义：在静止液体中， 物理意义：在静止液体中，任一点的压强等 于表面压强与从该点到液体自由表面的单位面积 上的液柱重量之和。 重量之和 上的液柱重量之和。