资源描述
Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,第,3,章 给水排水管网水力学基础,第,3,章 给水排水管网水力学基础,3.1,基本概念,3.2,管渠水头损失计算,3.3,非满流管渠水力计算,3.4,管道的水力等效简化,3,3.1,基本概念,管道内水流特征,第,3,章 给水排水管网水力学基础,Re=vd/,4,有压流与无压流,3.1,基本概念,第,3,章 给水排水管网水力学基础,有压流：水体沿流程整个周界与固体壁面接触，而无自由液面（压力流、管流）,无压流：水体沿流程一部分周界与固体壁面接触，其余与空气接触，具有自由液面（重力流、明渠流）,5,恒定流与非恒定流,3.1,基本概念,第,3,章 给水排水管网水力学基础,恒定流：水体在运动过程中，其各点的流速与压力不随时,间而变化，而与空间位置有关的流动称为恒定流,非恒定流：水体在运动过程中，其流速与压力不与空间位,置有关，还随时间的而变化的流动称为非恒定流,6,均匀流与非均匀流,3.1,基本概念,第,3,章 给水排水管网水力学基础,均匀流：水体在运动过程中，其各点的流速与方向沿流程,不变的流动称为均匀流,非均匀流：水体在运动过程中，其各点的流速与方向沿流,程变化的流动称为非均匀流,7,水流的水头与水头损失,3.1,基本概念,第,3,章 给水排水管网水力学基础,水头,：指的是单位质量的流体所具有的能量除以重力加速度，一般用,h,或,H,表示，常用单位为米（,m,）,水头,位置水头：流体所处的高程，,Z,压力水头：,p/,（,-,流体的重度，,单位体积流体的重力，,G/V),流速水头：,v,2,/2g,单位：,m,测压管水头,8,水流的水头与水头损失,3.1,基本概念,第,3,章 给水排水管网水力学基础,水头损失,：流体克服阻力所消耗的机械能,水头损失,沿程阻力,:,受固定边界限制做均匀流动,局部阻力,:,固定边界发生变化，引起流速分布或方向发生变化，从而集中发生在较短范围的阻力,9,沿程水头损失计算,3.2,管渠水头损失计算,第,3,章 给水排水管网水力学基础,管渠的沿程水头损失常用,谢才公式,计算,对于,圆管满流，,沿程水头损失可用,达西公式,计算,R,为过水断面的里半径，及过水断面面积除以湿周，圆管满流时,R=0.25D,流体在非圆形直管内流动时，其阻力损失也可按照上述公式计算，但应将,D,以当量直径,d,e,来代替,10,沿程水头损失计算,3.2,管渠水头损失计算,第,3,章 给水排水管网水力学基础,C,、,与水流流态有关，一般采用经验公式或半经验公式计算,。,1.,舍维列夫公式,适用：旧铸铁管和旧钢管满管湍流，水温,10C,0,（压力管道）,11,将上述公式带入达西公式,12,沿程水头损失计算,3.2,管渠水头损失计算,第,3,章 给水排水管网水力学基础,2.,海曾威廉公式,适用：较光滑圆管满流（压力管道）,13,将上述公式带入达西公式,14,沿程水头损失计算,3.2,管渠水头损失计算,第,3,章 给水排水管网水力学基础,3.,柯尔勃洛克,-,怀特公式,适用：各种湍流（压力管道,）,15,沿程水头损失计算,3.2,管渠水头损失计算,第,3,章 给水排水管网水力学基础,4.,巴甫洛夫斯基公式,适用：,明渠流、非满流管道,16,将上述公式带入谢才公式,17,沿程水头损失计算,3.2,管渠水头损失计算,第,3,章 给水排水管网水力学基础,5.,曼宁公式,适用：曼宁公式是巴甫洛夫斯基公式中,y=1/6,时的特例，适用于明渠或较粗糙的管道计算,18,将上述公式带入谢才公式,19,第,3,章 给水排水管网水力学基础,3.2,管渠水头损失计算,沿程水头损失计算,公式名称,适用条件,推导公式,舍为列夫公式,旧金属管，湍流，满圆管流，不适用管壁光滑或粗糙,达西公式,海曾,-,威廉公式,管比较光滑，湍流，圆管满流,达西公式,柯尔勃洛克,-,怀特公式,各种湍流（满与不满，光滑与不光滑）,谢才公式,巴普洛夫斯基公式,明流渠和非满流管道，特别是较粗糙的管道,谢才公式,曼宁公式,明渠和较粗糙的管道,谢才公式,20,第,3,章 给水排水管网水力学基础,3.2,管渠水头损失计算,沿程水头损失计算,给水排水管道计算时水流流态均按照湍流考虑,给水排水管道用得最多的是圆管,给水排水管道计算一般按照恒定流考虑,如果管道截面在一定距离内不变且没有转弯和交汇，则管内流动按照均匀流考虑，水头损失按照沿程水头损失公式计算（谢才公式、达西公式）；非均匀流（即管截面发生变化、转弯、汇合,),采用局部水头公式计算,21,3,2,3,局部水头损失计算,式中,hm,局部水头损失，,m,；,局部阻力系数,P50,表,3-4,。,给水排水管网中局部水头损失一般不超过沿程水头损失的,5%,，常忽略局部水头损失的影响，不会造成大的计算误差。,22,3.3,无压圆管的水力计算,第,3,章 给水排水管网水力学基础,计算时给出管径，可通过,P52,表,3-5,查出相应的过水断面积和水力半径,注意：,1.,污水管道按照非满流计算，雨水管道和合流制管道按照满流计算,2.,排水管的最小设计流速：对于污水管当管径,500mm,，为,0.7m/s,；当管径,500mm,，为,0.8m/s,23,3.4,非满流管渠的水力计算,第,3,章 给水排水管网水力学基础,上述公式中谢才系数,C,如采用曼宁公式计算，则可写成,非满流管渠内的水流状态基本上都处于阻力平方区，接近于均匀流，所以在非满流管渠的水力计算中都采用均匀流公式：,K,称为流量模数,24,3.5,管道的水力等效简化,第,3,章 给水排水管网水力学基础,水力等效简化原则,：,简化后，等效的管网对象与原来的实际对象具有相同的水力 特性。,1.,串联,等效为一条直径为,d,，长度为,l=l,1,+l,2,+,l,n,的管道，管道中的流量相同,25,3.5,管道的水力等效简化,第,3,章 给水排水管网水力学基础,水力等效简化原则,：,简化后，等效的管网对象与原来的实际对象具有相同的水力 特性。,1.,并联,等效为并联管道的长度长度为，总流量等于各管道中的流量相加,26,3.5,管道的水力等效简化,第,3,章 给水排水管网水力学基础,局部水头损失计算的简化,将局部水头损失等效于一定长度的管道（称为当量管道长度,l,d,）,的沿程水头损失,即令其局部水头损失与当量管道长度的沿程水头损失相等（圆管满流）,局部水头损失,沿程水头损失,=,27,课后习题,第,3,章 给水排水管网水力学基础,在给水排水管网中，沿程水头损失一般与流速的多少次方成正比，为什么？,对于非满流而言，管渠的充满度越大过流能力越强吗，为什么？,28,计算：,圆形污水管道直径,600mm,，管壁粗糙系数,n=0.014,，管底坡度,i=0.0024,。求最大设计充满度时的流速,v,和流量,q,已知某管道直径为,700mm,，长度,800m,，管壁粗糙系数,n=0.013,，管道上有,45,弯头,2,个，直流三通,3,个，全开闸阀,2,个，输水流量为,480L/s,，计算沿程水头损失和局部水头损失,某排水管道采用铸铁管，曼宁粗糙系数为,0.014,，设计流速为,1m/s,，水力坡度,i=0.005,，求其水力半径,R,和充满度及沿程阻力损失,某排水管道粗糙系数,n=0.014,，设计流量,195L/s,，充满度为最大设计值，计算管径为,600mm,时的水力坡度,i,第,3,章 给水排水管网水力学基础,
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