第三节 水力计算例题.
排水系统水力计算例题
排水系统水力计算例题例题：某一30层商住楼，五层以下为商场，以上为住宅。
现有一根排水总立管，承接住宅的10根排水立管，其中PL-1、PL-3和PL-6每层承接有洗涤盆和洗衣机的排水，PL-10每层只承接洗涤盆的排水；PL-5、PL-8每层承接有浴盆、坐便器及洗脸盆的排水，PL-2、PL-4、PL-6和PL-9每层承接有蹲便器及洗脸盆的排水。
排水平面大样及系统原理图如图所示。
试进行水力计算，以确定各管段的管径和坡度。
解：由于为高层建筑，排水管采用机制排水铸铁管。
计算方法采用：排水横支管采用最小管径法确定各管段的管径和坡度；立管（包括总立管）采用临界流量法确定管径，且立管管径不发生变化；横干管及排出管采用水力计算法确定各管段的管径和坡度。
一、排水横支管的计算根据规范第4.4.12至4.4.15和4.4.9之规定，可确定出下列排水横支管各管段的管径和坡度：1．厨房洗涤盆排水管：DN75，坡度0.02 2．厨房洗衣机地漏排水管：DN50，坡度0.03 3．卫生间洗脸盆排水管：DN50，坡度0.03 4．卫生间浴盆排水管：DN50，坡度0.03 5．卫生间大便器排水管：DN100，坡度0.02 二、排水立管的计算由于立管的管径一般不变化，因此计算时按立管最大设计秒流量不超过规范4.4.11表中的通水能力确定管径。
1．确定秒流量计算公式m a x m a x 18.012.0q N q N q p p p +=+=α 其中α=1.52．各卫生器具当量数 洗涤盆：N p =1洗衣机地漏：N p =1.5 洗脸盆：N p =0.75低水箱坐便器：N p =6.0 蹲便器：N p =4.5 浴盆：N p =3.0三、排水横干管、立管及排出管的计算1．进行管段编号，如图所示。
2．列表，主要有：管段编号、当量总数、设计秒流量、管径、坡度、排水流量、备注等。
3．水力计算（1）设计秒流量计算，方法同上（2）确定管径、坡度根据设计秒流量，依据排水横管水力计算的4个规定，通过查表的形式，确定出各管段的管径和坡度。
第三节 水力计算例题
19
不等温降法
第二节 室内热水供暖系统水力计算的任务和方法
二、供暖系统水力计算的方法 2、等温降法计算步骤
R f G, d
1） 根据已知温降，计算各管段流量
G —— 各计算管段流量(kg/h) Q —— 各计算管段的热负荷 —— 系统的设计供水温度 —— 系统的设计回水温度
20
第二节 室内热水供暖系统水力计算的任务和方法
二、供暖系统水力计算的方法 2、等温降法计算步骤
2） 根据系统的循环作用压力，确定最不利环路的平均 比摩阻Rpj p 无法确定
25
第二节 室内热水供暖系统水力计算的任务和方法
二、供暖系统水力计算的方法 3、使用等温降法计算应注意的问题 1）如果系统未知循环作用压力，可在计算出总压力 损失之上附加10%确定必需的循环作用压力。
2）各并联循环环路应尽量做到阻力平衡，以保证各 环路分配的流量符合设计要求。
26
第二节 室内热水供暖系统水力计算的任务和方法
22
第二节 室内热水供暖系统水力计算的任务和方法
二、供暖系统水力计算的方法 2、等温降法计算步骤
3） 根据经济平均比摩阻Rpj和各管段流量G，查附录13 （P288）选出最接近的管径d，确定该管径下管段的实 际比摩阻Rsh和实际流速vsh。（通过热负荷或流量查表 确定） G v d2 3600 4 4） 计算确定各管段的沿程压力损失py
第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理
二、当量阻力法 计算管段的总压力损失Δp
第四章供暖系统水力计算
第二节机械循环单管热水供暖系统管路的水力 计算方法和例题
• 机械循环系统的作用半径大，其室内热水供暖系统的总 压力损失一般控制在10-20kPa，对水平式或较大型系统， 可达20-50kPa • 进行水力计算时，机械循环室内热水供暖系统一般先设 定入口处的资用循环压力，按最不利循环环路的平均比 摩阻Rpj,来选用该环路的各管段管径。当入口处的资用 压力较高，管道流速和系统的实际总压力损失可相应提 高。但在实际工程设计中，最不利循环环路的各管段水 流速过高（即管径过小），各并联环路的压力损失势必 难以平衡。所以常用控制Rpj值的方法，取Rpj=60120Pa/m选取管径，剩余的资用循环压力，用入口处的 调压装置节流。
3）根据G、 Rpj，查水力计算表，选择接近Rpj的管径， 查出d、R、v列入表中。 例如管段1，Q=74800W，则 根据G=2573kg/h, Rpj=45.3Pa/m,查表，d=40mm, 用插入法计算出R=116.41Pa/m，v=0.552m/s
R的计算： 118.76 110.04 (2573 2500) 110.04 116.41 Pa/m 2600 2500 v的计算： 0.56 0.53 (2573 2500) 0.53 0.55 m/s 2600 2500
6）求各管的阻力△P P Py Pj Rl Pj 7） 求最不利环路的总压力损失（总阻力）
( Rl P )
j 112
8633 Pa
入口处的剩余循环作用压力用调节阀门节流消耗掉。 4.确定其它立管的管径。立管Ⅳ: 1）求立管Ⅳ的资用压力 它与立管Ⅴ为并联环路，即与 管段6、7为并联环路。根据并联环路节点压力平衡原 理， △P’Ⅳ=（△Py+△Pj)6、7-（ △P’Ⅴ-△P’Ⅳ） = （△Py+△Pj)6、7 Pa 2)求Rpj R pj P 0.5 2719 81.4 Pa/m
供热工程第四章室内热水供暖系统的水力计算
第三节 机械循环单管热水供暖系统 管路的水力计算方法循环室内热水供暖系统入口处 的循环作用压力已经确定，可根据入口 处的作用压力求出各循环环路的平均比 摩阻，进而确定各管段的管径。
2、如果系统入口处作用压力较高时，必然 要求环路的总压力损失也较高，这会使 系统的比摩阻、流速相应提高。
二、当量局部阻力法和当量长度法
在实际工程设计中，为了简化计算，也 有采用所谓“当量局部阻力法”或“当量长 度法”进行管路的水力计算。
当量局部阻力法(动压头法) 当量局部阻 力法的基本原理是将管段的沿程损失转变为 局部损失来计算。
当量长度法 当量长度法的基本原理是 将管段的局部损失折合为管段的沿程损失来 计算。
不等温降法在计算垂直单管系统时，
将各立管温降采用不同的数值。它是在 选定管径后，根据压力损失平衡的要求， 计算各立管流量，再根据流量计算立管 的实际温降，最后确定散热器的面积。 不等温降法有可能在设计上解决系统的 水平失调问题，但设计过程比较复杂。
第二节 重力循环双管系统管路 水力计算方法和例题
3．确定最不利环路各管段的管径d。
(1)求单位长度平均比摩阻
(2)根据各管段的热负荷，求出各管段的流量
(3)根据G、Rpj，查附录表4—1，选择最接近Rpj 的管径。选用的Rpj越大，需要的管径越小，会降
低系统的基建投资和热损失，但系统循环水泵的投 资和运行电耗会随之增加。所以需要确定一个经济 比摩阻，使得在规定的计算年限内总费用为最小。 机械循环热水供暖系统推荐选用的经济平均比摩阻 一般为60～120Pa/m。
(3)求通过底层与第二层并联环路的压降不平衡率。
10．确定通过立管I第三层散热器环路上各管段 的管径，计算方法与前相同。计算结果如下：
水力学例题
例题1：如下图所示，一圆锥体绕自身轴线等速旋转，锥体与固定壁面间的距离为K ，空隙全部被动力粘滞系数为μ的牛顿流体所充满。
当旋转角速度为ω，锥体底部半径为R ，高为H ，求作用于圆锥的阻力矩。
解：M=⎰⎰⎰⎰====Kdh r K dA r K dAr K u dAr 322cos 2πμωαπμωωμμτ=H K Rαπμωcos 23而22cos RH H +=α;故：M=2232RH K R +⨯πμω例题2：涵洞进口处，装有与水平线成600倾角而边长为1m 的正方形平板闸门（AB=1m ），求闸门所受静水总压力的大小及作用点。
解：坐标只能建在水面上。
a A kp p 807.91807.9=⨯=a B kp p 300.18)231(807.9=+⨯=KN p p P BA 050.14112=⨯⨯+=h h A y I y y CC C C CD 6.160sin 433.112160sin 433.1160sin 121160sin 0030=+=⨯⨯+=+=0=D x矩形和圆形的C y 和C I 值矩形：2h y C = 123bh I C =圆形：r y C = 44r I C π=例题3：一直立矩形闸门，用三根工字梁支撑，门高及上游水深H 均为3m,把此闸门所受静水压强分布图分为三等份，每根工字梁分别设在这三等份的重心，求三个工字梁的位置？解：设静水压力分布图的面积为A ，则每一等份为A/3m h H A h 3,21313211221=∴⨯==γγ m h H A h 45.2,2132********=∴⨯==γγm h h h h mh h c 091.22718.0121212=-+==-m A h J h y c xc c 11.2718.0091.212)718.0(091.2322=⨯+=+= m h H h h mh H c 725.2255.02232=-+==-m A h J h y c xcc 73.2725.212)55.0(725.22333=+=+=mh h h h h h h y m h y 11.22)(31,15.1322121121211=++-+===。
水力学试题(计算题)(试题参考)
水力学试题（计算题）0.6 如图所示有一0.8×0.2m的平板在油面上作水平运动，已知运动速度μ＝1m/s，平板与固定边界的距离δ＝1mm，油的动力粘滞系数为1.15N.S/m2，由平板所带动的油的速度成直线分布，试求平板所受的阻力。
题0.60.7 （1）容积为4m3的水，当压强增加了5个大气压时容积减少1升，试求该水的体积弹性系数K。
（2）又为使水的体积相对压缩1／1000，需要增大多少压强？1.23 如图示，闸门AB宽1.2m，铰在A点，压力表G的读数为－14700N／m2，在右侧箱中油的容重γ0＝8.33KN/m2，问在B点加多大的水平力才能使闸门AB 平衡？题1.232.21 贮水器内水面保持恒定，底部接一铅垂直管输水，直管直径d1＝100mm，末端收缩管嘴出口直径d2＝50mm，若不计水头损失，求直管中A、B两断面的压强水头。
题2.212.22 设有一股自喷咀以速度V0喷射出来的水流，冲击在一个与水流方向成α角的固定平面壁上，当水流冲击到平面壁后，分成两股水流流出冲击区，若不计重量，（流动在一个水平面上），并忽略水流沿平面壁流动时的摩阻力，试推证沿着射流方向施加于平面壁上的压力P＝ρ.Q.V0sin2α，并求出Q1与Q2各为多少？题2.222.23 水平放置的水电站压力钢管分岔段，用混凝土支座固定，已知主管直径D ＝3.0m，两个分岔管直径d=2.0m，转角α＝1200，主管末断压强p＝294KN/m2，通过总流量Q＝35m3/s，两分岔管的流量相等，动水压强相等，损失不计，试求水对支座的总推力为若干？题2.232.24 射流自喷嘴中水平射出，冲击在一块与射流方向垂直的正方形平板上，平板为等厚度，边长为30cm，平板上缘悬挂在绞上，（绞磨擦力不计），当射流冲击到平板中心上后，平板偏转300，以后平板不再偏转。
设喷嘴直径d＝25mm，喷嘴前渐变流起点处压力表读数为1.96N/cm2，该断面平均流速v=2.76m/s，喷嘴的局部水头损失系数ξ嘴＝0.3，求平板的质量为多少？题2.242.25 如图所示船闸，闸室长l=100m，宽b=10m，上、下游闸门上的充放水孔面积A＝1m2，孔口的流量系数μ＝0.65，上游孔口的作用水头H＝2m，上、下游水位Z＝4m，试求（1）闸室的充水时间T1（充水时下游放水孔全闭，上游充水孔全开）。
压力管路的水力计算
取d，计算 v、Re 取不同d
计算hf
计算S动、S费
得S动、 S费～d曲线
dm
P20
21
二、串联管道
由不同管道直径d和管壁粗糙度△的数段根管子连接 在一起的管道。 串联管道特征 1.各管段的流量相等
A B H
qv qv1 qv 2 qv 3......
1
2
2.总损失等于各段管道中 损失之和
P23 上式是串联管道的基本公式，联立以上三式，可解算Q、d、H
24
H hf 1 hf 2 hf 3 1Q12 2Q22 3Q32 (1 2 3 )Q 2
IR1
IR2
IR3
U
P24
25
在长管的条件下，各段的测压管水头线与总水头 线重合，管道水头线呈折线，因为各管段流速不同， 水头线坡度也各不相同。
p1 p2
h f d 4.75 0.0246 0.25l
h f z1 z2
P17
15
10.5 1 9.8 104 85(m) 0.98 9800
18
例题
Q 0.01585(m3 / s)
4Q 765 2000 验算流态：Re d
计算v、Re
校核流态
Y
得出 qV
P32
33
（2）已知总流量qV ，求各分管道中的流量及能量损失 。
hf hf hf
2 m1 Q1 m1 L1 1 5 m1 d1 2 m2 Q2 m2 L2 2 5 m2 d2 2 m3 Q3 m3 L3 3 5 m3 d3
m 1 0.25 0.123
0
P29
水力计算案例分析
西昌学院工程技术学院课程设计任务书2013年12 月2 日至2013 年12 月20 日课程名称：工程水文案例分析及实训专业班级：2011级水利水电工程1班姓名：李飘学号：1115030041指导教师：洪晓江2013年12月2日案例一流域产流与汇流计算习题4-2 某流域1992年6月发生一次暴雨，实测降雨和流量资料见表4-13。
该次洪水的地面径流终止点在27日1时。
试分析该次暴雨的初损量及平均后损率，并计算地面净雨过程。
案例二设计年径流量分析计算习题7-2 某水利工程的设计站，有1954~1971年的实测年径流资料。
其下游有一参证站，有1939~1971年的年径流系列资料，如表7-7所示，其中1953~1954年、1957~1958年和1959~1960年，分别被选定为P=50％、P=75％和P=95％的代表年，其年内的逐月径流分配如表7-8示。
试求：m s表7-7 设计站与参证站的年径流系列单位：3/注本表采用的水利年度为每年7月至次年6月。
（1）根据参证站系列，将设计站的年径流系列延长至1939~1971年。
（2）根据延长前后的设计站年径流系列，分别绘制年径流频率曲线，并分析比较二者有何差别。
（3）根据设计站代表年的逐月径流分配，计算设计站P=50％、P=75％和P=95％的年径流量逐月径流分配过程。
表7-8 设计站代表年月径流分配 单位：3/m s案例三 洪峰流量推求计算习题8-1 某河水文站有实测洪峰流量资料共30年（表8-10），根据历史调查得知1880年和1925年曾发生过特大洪水，推算得洪峰流量分别为32520/m s 和32100/m s 。
试用矩法初选参数进行配线，推求该水文站200年一遇的洪峰流量。
表8-10 某河水文站实测洪峰流量表案例四 暴雨资料推求设计洪水习题9-3 已知设计暴雨和产、汇流计算方案，推求P=1％的设计洪水。
资料及计算步骤如下。
（1）已知平恒站以上流域（2992F km =) 1%P =的最大24h 设计面雨量为152mm ，其时程分配按1969年7月4日13时至5日13时的实测暴雨进行（表9-9),Δt 取3h ，可求得设计暴雨过程。
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v
G 3600
d2
4
1 2 p zh G 900 2 d 4 2
p A zhG
2
A:附录16（P298）
:附录18、19（P299，P300）
15
第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理
三、当量长度法 基本原理： 将局部压力损失折算为沿程压力损失来计算 局部压力损失相当于长度为Ld的某管段沿程压力损失
Py L
v2
d 2
R 6.25 10
2 G 8
沿程压力损失（Pa） 沿程阻力系数 管径（m） 流体的密度（kg/m3） 管中流体的速度（m/s） 管段的长度（m） 比摩阻（Pa/m）
d d5
2
第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理
一、管路水力计算的基本公式 1 沿程压力损失
5
第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理
一、管路水力计算的基本公式 1 沿程压力损失 （2）紊流区 2）紊流过渡区
判据：
11
K
v 445
K
紊流过渡区的沿程阻力系数λ值，可用洛巴耶夫公式来计算
1.42 d lg Re K
2
6
第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理
p j
v2
2
v2
2
——管段中总的局部阻力系数，附录14 ——表示∑ξ=1时的局部压力损失（Pa）， 也可用Δpd表示，见附录15
11
第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理
一、管路水力计算的基本公式 3 总损失 计算管段： 流量和管径不变的一段管段 任何一个热水供暖系统都是由许多串联、并联的管段组成 各个管段的总压力损失： 沿程损失和局部损失之和：
2 G 8
d d5 λ：与热媒的流动状态和管壁的粗糙程度有关
R 6.25 10
f Re, k / d
Re vd
Re：雷诺数 ν——热媒的运动粘度 沿程阻力系数λ的确定：应用流体力学理论，按流体流动分为 几个区，用经验公式分别确定每个区域的沿程阻力系数λ
3
第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理
第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理
• 管路水力计算的基本公式 • 当量阻力法
• 当量长度法
1
第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理
一、管路水力计算的基本公式 沿程压力损失 局部压力损失 1 沿程压力损失
v
G 3600
d2
4
比摩阻 R Py λ d ρ v L R —— —— —— —— —— —— ——
K 0.11 d
0.25
8
第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理
一、管路水力计算的基本公式 1 沿程压力损失 （2）紊流区 湍流区的沿程阻力系数λ值的统一公式 柯列勃洛克公式
1
2.51 K / d 2lg 3.72 Re
0.25
K 68 0.11 阿里特苏里公式 d Re 室内热水供暖系统的流动状态：紊流过渡区 室外热水供暖系统的流动状态：紊流粗糙区
② 已知: 各管段的流量 管径 求解: ③ 已知: 系统所需的循环作用压力 各管段管径
该管段的允许压降
求解: 该管段的流量
校核已有的 热水供暖 系统各管段 的流量是否 满足需要。
18
第二节 室内热水供暖系统水力计算的任务和方法
p p y p j RL
v2
2
12
第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理
二、当量阻力法 基本原理： 将管段的沿程损失转变为局部损失来计算。 该管段的沿程损失相当于某一局部损失 pj
py
v
d 2
2
d
dቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
v
2
2
d
ξd——当量局部阻力系数
13
一、管路水力计算的基本公式 1 沿程压力损失 （1）层流区 当 Re<2300 时，流动呈层流状态 沿程阻力系数λ值仅取决于雷诺数 Re 值
64 f Re Re
在热水供暖系统中很少遇到层流状态，仅 在自然循环热水供暖系统的个别水流量很 小、管径很小的管段内，才会遇到层流的 流动状态。
p j
v
2
2
d
Ld
v2
2
管段中局部阻力的当量长度
16
第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理
三、当量长度法
管段的总压力损失
管段的折算长度 多用于室外热力网路的水力计算
17
第二节 室内热水供暖系统水力计算的任务和方法
一、热水供暖系统水力计算的任务 ① 已知: 求解: 各管段的流量 系统的循环作用压力 各管段管径 实际工程设计的主要内容 校核循环水泵扬 程是否满且要求
9
第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理
一、管路水力计算的基本公式 1 沿程压力损失
2 G 8
R 6.25 10
d d5
R f G, d
沿程压力损失
附录13
py RL
10
第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理
一、管路水力计算的基本公式 2 局部压力损失 可按下式计算
一、管路水力计算的基本公式 1 沿程压力损失 （2）紊流区 3）紊流粗糙区（阻力平方区） 判据：
v 445
K
1
可用尼古拉兹公式计算
d 1.14 2 lg K
2
7
第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理
一、管路水力计算的基本公式 1 沿程压力损失 （2）紊流区 3）紊流粗糙区（阻力平方区） 对于管径大于或等于40mm的管子，用西弗林松推 荐的更为简单的计算公式也可以得出很接近的数值：
第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理
二、当量阻力法 计算管段的总压力损失Δp
p
py p j d
d 2
v
2
2
v
2
2
v2
管段的折算阻力系数
zh d
×
14
p
=
第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理
二、当量阻力法
p =
4
第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理
一、管路水力计算的基本公式 1 沿程压力损失 （2）紊流区 当 Re>2300 时，流动呈湍流状态，在整个湍流区 中，还可分为三个区域： 流体的运动粘滞系数 1）紊流光滑区 管中流速
v 11
K
管壁的绝对粗糙度
沿程阻力系数λ值用布拉修斯公式计算
0.3164 Re0.25