压力管路的水力计算.pdf

1 P1 第五章第五章 压力管路的水力计算压力管路的水力计算 第一节第一节 管路特性曲线管路特性曲线 第二节第二节 长管的水力计算长管的水力计算 第三节第三节 短管的水力计算短管的水力计算 第四节第四节 孔口与管嘴出流孔口与管嘴出流 2 P2 学习要点：学习要点：1.短管短管（虹吸管、水泵吸水管、有压涵管等）、（虹吸管、水泵吸水管、有压涵管等）、长管长管（串联管、并联管）的水力计算及水头线的绘制。（串联管、并联管）的水力计算及水头线的绘制。2.了解泵与管道系统的水力性能。了解泵与管道系统的水力性能。3.孔口、管嘴自由、淹没出流的基本公式。孔口、管嘴自由、淹没出流的基本公式。3 P3 一、概念一、概念 概概 述述 有压管流（有压管流（penstock）：）：流体沿管道满管流动的水力现象流体沿管道满管流动的水力现象称为有压管流。称为有压管流。液液 体体 管管 壁壁 有压管道有压管道 液体自由面液体自由面 管管 壁壁 无压管道无压管道 管道被液体充满，管道周界各点受到液体压强作用，其断管道被液体充满，管道周界各点受到液体压强作用，其断面各点压强，一般不等于大气压强。面各点压强，一般不等于大气压强。4 P4 工程中，常用各种有压管道输送液体，如水电站压力引水工程中，常用各种有压管道输送液体，如水电站压力引水钢管；水库有压泄洪隧洞或泄水管；供给的水泵装置系统及管钢管；水库有压泄洪隧洞或泄水管；供给的水泵装置系统及管网；输送石油的管道。网；输送石油的管道。5 P5 二、分二、分 类类 1.按局部水头损失和沿程水头损失之和在总水头损失中所按局部水头损失和沿程水头损失之和在总水头损失中所占的比重，可分为占的比重，可分为 有压管道有压管道 长管长管：指管道中以沿程水头损失为主，局部水：指管道中以沿程水头损失为主，局部水头损失和流速水头所占比重小于（头损失和流速水头所占比重小于（5%10%）的沿程水头损失，可予以忽略的管道。的沿程水头损失，可予以忽略的管道。短管短管：局部水头损失和流速水头不能忽略的管：局部水头损失和流速水头不能忽略的管道，需要同时计算道，需要同时计算 的管道。的管道。2fj2,ghhv6 P6 1 长管和短管不按管道绝对长度决定。长管和短管不按管道绝对长度决定。2 当管道存在较大局部损失管件，例如局部开启闸门、喷当管道存在较大局部损失管件，例如局部开启闸门、喷嘴、底阀等。既是管道很长，局部损失也不能略去，必须嘴、底阀等。既是管道很长，局部损失也不能略去，必须按短管计算。按短管计算。3 长管：忽略局部水头损失和流速水头（沿程损失不能略长管：忽略局部水头损失和流速水头（沿程损失不能略去），计算工作大大简化，其对结果又没有多大影响。去），计算工作大大简化，其对结果又没有多大影响。注意注意 7 P7 短管短管 长管长管 两种水头损失大小比重两种水头损失大小比重 局部水头损失、流速水头占总局部水头损失、流速水头占总水头损失比例较大（大于水头损失比例较大（大于5%5%），），计算时不能忽略计算时不能忽略 沿程水头损失水头为主，局沿程水头损失水头为主，局部损失和流速水头在总水头部损失和流速水头在总水头损失中所占比重很小，计算损失中所占比重很小，计算时可忽略。时可忽略。管道按布置分管道按布置分 简单管道简单管道 复杂管道复杂管道 串联管道串联管道 并联管道并联管道 分枝管道分枝管道 8 P8 第一节第一节 管路特性曲线管路特性曲线 一泵的水力特性一泵的水力特性 泵性能曲线：水泵的出水流量泵性能曲线：水泵的出水流量qV分别分别 与扬程与扬程H、效率、效率、轴功率、轴功率N的关系曲线的关系曲线（qV H，qV ，qV N曲线）。曲线）。其中：其中：水泵的水泵的qV H关系曲线称为水泵的水力性能曲线关系曲线称为水泵的水力性能曲线 9 P9 llLgVdLgVdllgVdldlgVdlgVhhhfjw当当当其中，2222222222 管路系统的性能曲线：管路系统的性能曲线：管路系统流量和水头损失关系曲线（管路系统流量和水头损失关系曲线（qV hf）二管路系统的水力特性二管路系统的水力特性 把把 代入上式得：代入上式得：24dQAQV225222284212QQdgLdQgdLgVdLhw10 P10 三泵与管路系统的水力耦合工况三泵与管路系统的水力耦合工况 M点工况为设计工况点工况为设计工况;qVm为设计流量为设计流量;Hm为设计水头。为设计水头。管路特性曲线对于确定泵的工况有重要作用。管路特性曲线对于确定泵的工况有重要作用。11 P11 管道的种类管道的种类:简单管道简单管道 串联管道串联管道 并联管道并联管道 一、简单管道一、简单管道 管道直径和管壁粗糙度均相同的一根管子或这样的数管道直径和管壁粗糙度均相同的一根管子或这样的数根管子串联在一起的管道系统。根管子串联在一起的管道系统。计算基本公式计算基本公式 连续方程连续方程 沿程损失沿程损失 能量方程能量方程 vAQ gvdlhhfw22whgvgpzgvgpz2222222111第二节第二节 长管的水力计算长管的水力计算 12 P12 层流：层流：水力光滑区：水力光滑区：646416Revdvdq 0.250.250.31640.3164Re4vdq 1.750.2524.750.02462vfqll vhdgd244.152vfq ll vhdgd水力粗糙区：水力粗糙区：250.0826vfq lhd混合摩擦区（大庆设计院公式）：混合摩擦区（大庆设计院公式）：1.8770.1234.8770.0802vfqlhAd)627.0lg127.0(10deA13 P13 综合式：综合式：25mmvfmqlhdm 层流层流 水力光滑水力光滑 水力粗糙水力粗糙 混合摩擦混合摩擦 1 4.15 0.0246 0.25 0.0802A 0.0826 0.123 0 简单管道简单管道 14 P14 三类计算问题三类计算问题 简单管道的水力计算是其它复杂管道水力计算的基础。简单管道的水力计算是其它复杂管道水力计算的基础。（1）已知）已知qV、l、d、z、，求，求 ,hf；p（2）已知）已知P、l、d、z，,求求qV；（3）已知）已知qV、l、z、，求，求d。15 P15 第一类问题第一类问题的计算步骤的计算步骤 qV、d、计算计算Re 计算计算 计算计算 hf、P（1 1）已知）已知qV、l、d、z、，求，求 ,i；p16 P16 第二类问题第二类问题的计算步骤的计算步骤 假设流态假设流态 计算计算 qV 计算计算v、Re 校核流态校核流态 重新假设重新假设 N Y 得出得出 qV（2）已知）已知P、l、d、z，,求求qV；解解：q qV V未知未知流态也未知流态也未知 无法确定无法确定 试算法试算法 17 P17 例题例题 相对密度相对密度0.950.95的重油，其运动粘度为的重油，其运动粘度为1.3St1.3St。沿直径。沿直径203mm203mm的管路输送。管长的管路输送。管长24km24km，泵出口压强，泵出口压强10.5at10.5at，终，终点压强点压强1at1at。管路起点低于终点。管路起点低于终点15m15m。试求每小时能输。试求每小时能输送多少吨？送多少吨？解：用试算法。解：用试算法。先设为水力光滑区，则先设为水力光滑区，则 4.751.750.250.0246fh dQl4121210.5 1159.8 1085()0.98 9800fpphzzm 18 P18 例题例题 30.01585(/)Qms验算流态：验算流态：4Re7652000Qd 需改按层流计算，有需改按层流计算，有 430.0111/4.15fh dQmsl验算流态：验算流态：4Re5362000Qd 仍为层流，故假设正确。仍为层流，故假设正确。30.0111/QQms0.95 0.0111 360037.9(/)mQQt h19 P19 第三类问题第三类问题的计算步骤的计算步骤 （3）已知）已知qV、l、z、，求，求d。解解：考虑两方面的问题考虑两方面的问题 d，材料费，材料费，施工费，施工费 d，动力费用，动力费用，设备（泵）费，设备（泵）费 如何解决这一矛盾，正是一个管径优选问题。如何解决这一矛盾，正是一个管径优选问题。20 P20 第三类问题第三类问题的计算步骤的计算步骤 qV 取取d，计算，计算 v、Re 计算计算hf 计算计算S动动、S费费 取不同取不同d 得得S动动、S费费d曲线曲线（3）已知）已知qV、l、z、，求，求d。dm 参考合适经济流速选参考合适经济流速选d 21 P21 二、串联管道二、串联管道 由不同管道直径由不同管道直径d d和管壁粗糙度和管壁粗糙度的数段根管子连接的数段根管子连接在一起的管道。在一起的管道。A B H 2 1 串联管道特征串联管道特征 1.各管段的流量相等各管段的流量相等 2.总损失等于各段管道中总损失等于各段管道中 损失之和损失之和.321vvvvqqqq.321wwwwhhhh22 P22 两类计算问题两类计算问题 A B H 2 1（1）已知串联管道的流量）已知串联管道的流量qV，求总水头，求总水头H ；（2）已知总水头）已知总水头H，求串联管道的流量，求串联管道的流量qV。23 P23 2 3 2 1 2 1 3 2 2 2 1 2 3 2 1 2 2 2 q Q Q q Q Q gd lv gd lv gd lv h h h H f f f）（）（）（Q1、l1、d1 Q2、l2、d2 Q3、l3、d3 q1 q2 H hf1 hf2 hf3 上式是串联管道的基本公式，联立以上三式，可解算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 P24 IR1 U IR2 IR3 1232221122332123()fffHhhhQQQQ25 P25 在长管的条件下，各段的测压管水头线与总水头在长管的条件下，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，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。水头线坡度也各不相同。Q1、l1、d1 Q2、l2、d2 Q3、l3、d3 q1 q2 H hf1 hf2 hf3 26 P26 按短管计算按短管计算 2222i0()2222iifijiiivvvlvHhhggggdgv2222gv2211对上游断面和出口断面列能量方程，则对上游断面和出口断面列能量方程，则 Q1、l1、d1 Q2、l2、d2 Q3、l3、d3 H gv223327 P27 225222284212QQdgLdQgdLgVdLhw管路特性曲线管路特性曲线 28 P28 计算基本公式计算基本公式 连续方程连续方程 沿程损失沿程损失 能量方程能量方程 vAQ gvdlhhfw22whgvgpzgvgpz2222222111简单管道简单管道 29 P29 综合式：综合式：25mmvfmqlhdm 层流层流 水力光滑水力光滑 水力粗糙水力粗糙 混合摩擦混合摩擦 1 4.15 0.0246 0.25 0.0802A 0.0826 0.123 0 简单管道简单管道 30 P30 二、串联管道二、串联管道 1.各管段的流量相等各管段的流量相等 2.总损失等于各段管道中总损失等于各段管道中 损失之和损失之和.321vvvvqqqq.321wwwwhhhhIR1 U IR2 IR3 Q1、l1、d1 Q2、l2、d2 Q3、l3、d3 q1 q2 H hf1 hf2 hf3 31 P31 三、并联管道三、并联管道 由几条简单管道或串联管道，入口端与出口端分别连由几条简单管道或串联管道，入口端与出口端分别连接在一起的管道系统。接在一起的管道系统。并联管道特征并联管道特征 1.总流量是各分管段流量之和。总流量是各分管段流量之和。2.并联管道的损失等于各分管并联管道的损失等于各分管道的损失。道的损失。.321vvvvqqqq.321wwwwhhhhA Q Q1 d1 hw1 Q2 d2 hw2 Q3 d3 hw3 B Q 特点：一般按长管进行水力计算特点：一般按长管进行水力计算 32 P32 两类计算问题两类计算问题（1）已知）已知A点和点和B点的静水头线高度（即点的静水头线高度（即z+p/g)，求总流量，求总流量qV；A Q Q1 d1 hw1 Q2 d2 hw2 Q3 d3 hw3 B Q 求解方法相当求解方法相当于简单管道的第于简单管道的第二类计算问题。二类计算问题。假设流态，由假设流态，由hf 计算计算 qV 计算计算v、Re 校核流态校核流态 重新假设重新假设 N Y 得出得出 qV 33 P33 321533233522222511211333222111QQQQdLQhdLQhdLQhmmmfmmmfmmmf3151321321512212321321 mmm QLLddQQLLddQQmmmmm，若三条管线流态相同：，求流量比。、定未知，先假定流态，确由于（2）已知总流量）已知总流量qV，求各分管道中的流量及能量损失，求各分管道中的流量及能量损失。A Q Q1 d1 hw1 Q2 d2 hw2 Q3 d3 hw3 B Q 34 P34（2）已知总流量）已知总流量qV，求各分管道中的流量及能量损失，求各分管道中的流量及能量损失。假设管内流态假设管内流态 确定各管流量比确定各管流量比 由由qV1表示表示qV2和和 qV3 校核流态校核流态 N 结束计算结束计算 计算计算qV1，再算再算出出qV2和和 qV3 计算计算v、Re Y A Q Q1 d1 hw1 Q2 d2 hw2 Q3 d3 hw3 B Q 35 P35 今有输原油的两条并联管路今有输原油的两条并联管路,已知总输量为已知总输量为182t/h,182t/h,原油原油密度密度=0.895t/m=0.895t/m3 3,运动粘度运动粘度=0.42St,=0.42St,管径和管长分别为管径和管长分别为d d1 1=156mm,d=156mm,d2 2=203mm,l=203mm,l1 1=10Km,l=10Km,l2 2=8Km,=8Km,试确定流量试确定流量Q Q1,1,Q Q2 2及其水头损失及其水头损失.解解:假设两管路都为水力光滑区假设两管路都为水力光滑区,则则 2175.41275.112llddQQ1233.2QQ 12133.3QQQQ31320.017/0.0396/QmsQms例题例题 36 P36 mdlQhf1080246.075.41125.0175.11均在水力光滑区均在水力光滑区,与假设相符与假设相符,流量均可用流量均可用.最后求水最后求水头损失头损失 58604Re33004Re222111dQdQ校核流态校核流态 37 P37 四、串联和并联在长输管线上的应用四、串联和并联在长输管线上的应用 1.加副管或变径管后水力坡降的变化规律22-m221i12 i2 mmQQ511i imdd38 P38 2.应用应用 A.提高输量提高输量 39 P39、延长输送距离B2.应用应用 40 P40、克服翻越点C2.应用应用 41 P41 五、分支管路五、分支管路 分支管路特征分支管路特征 213Jz2z1z3321vvvqqq各支管只在流体入口或出口处连接在一起，而另一各支管只在流体入口或出口处连接在一起，而另一端分开不相连接，这样的管路系统叫分支管路端分开不相连接，这样的管路系统叫分支管路 a a、节点处流出与流入的流量平、节点处流出与流入的流量平衡衡 b b、沿一条管线上总水头损、沿一条管线上总水头损失为各段水头损失总和失为各段水头损失总和.42 P42 中国天然气管道中国天然气管道 金堂西站金堂西站 3777,L15.5Km7美丰化工厂新场集输站新场集输站孟家站（黄许天然气管理站）10美丰阀室美丰阀室鸭子河阀室鸭子河阀室大弯站大弯站广汉站天然气公司青白江站青白江站 219 6,L8.5Km3256,L11Km56万福阀室万福阀室2348黄许首站黄许首站11文化阀室文化阀室2736,L18.5Km2736,L16.5Km3256,L4.7Km 1596,L5.5Km 1596,L6Km3777,L40Km（129井站：129）清江站（金堂天然气公司、金堂北河等）调峰电站川化、成化、味之素、成桥、青上出站计量小用户弥牟镇12154井站（154、浅48）三邑站42 1335,L14Km彭州天然气公司计量九公桩阀室九公桩阀室1596L1.5Km1596L3.5Km13131414136136井站井站1515256256阀室阀室1616163163阀室阀室1717166166阀室阀室1818135135井站井站1919260260阀室阀室2020260260井站井站21212222袁家阀室袁家阀室156156井站井站2323齐福站齐福站3737什邡站什邡站3838军乐阀室军乐阀室7575井站井站31313232333334343535161增压站132井站：13262井站：q62、q62-1、q62-2、q62-3、CX374114井站：q88、q88-1 5252蒙阳站蒙阳站(166井站：166、XQ79)370井站：370、370-1、-2、-3、370-1环)260井站：260(xq75井站：XQ75-1、-2、-3)(xp16站:XP16)161161增压站在增压站在此点接入输此点接入输气干管气干管此点为此点为132132井井站经站经198198阀室阀室接入输气干接入输气干管管6262阀室阀室168168阀室阀室114114井站于此点井站于此点接入输气干管接入输气干管(xq81站：81、95xq52站：52、52-2、52-1、xq43站：43、35、36、51、54)石亭江阀室石亭江阀室4141455井站：455石 板?站53新都站 2196,L14Km47斑竹园阀室4950郫县站彭州站都江堰站 2198,L18 Km43丽春阀室庆兴阀室川鸭609444546丰谷站丰谷站塔水站塔水站御营站御营站永兴站永兴站 1596,L 30 Km262524川合川合10010030蟠龙阀室蟠龙阀室354、127、127-1、111、137、合1、合蓬1141、141-1、358、合32728291596L2.2Km 1596L0.8Km 1596L=2.5Km 1596,L=0.4Km 1596,L=0.5Km 1596L1Km1596L0.5Km 1596L0.5Km1596L0.4Km1596L0.4Km2736,L=7.2Km1596,L19.5Km 1596,L34Km 3256,L37.5Km 1596,L 19 Km 159*6 L10Km325*6 L24Km 1596,L2Km 1596,L1Km 1596,L2.5Km 1596L0.8Km 1596L5Km 1596L1Km1596L6.5Km 1596,L22Km 2198,L13Km安县罗浮山温泉秀水绵阳天能绵阳天能（天然气公司）罗江镇同辉公司141141阀室阀室金蓬7井站：金蓬7小用户48新都氮肥阀室新都华川新都公司玖源丽春镇龙虎镇都江堰天然气公司宏宏 达达4040什邡天然气双盛洛水3939绵竹天然气公司 1596,L2Km 1596 L1.2Km1596L0.3Km1596,L 8 Km1596L 6 Km1596L12.5 Km1596,L6.5 Km 2198,L11Km 2198,L13 Km 1086,L5Km 1086,L1Km3777,L4.5Km54159159井站井站159159、240240来气来气管道上开口气井不气井不详详92川西燃气公司用气9394162井站：162、162AB此为129井站直接接入集气干管大联合来气9168井站：168、168-1、168-2373井站：373、373-1249井站：q80 170井站：170、170-1、170-2龙蟒集团军乐镇彭州天然气公司成都煤气公司驾虹阀驾虹阀室室斑竹园方向85川金608井站：川金608 金蓬2井站：金蓬2、金蓬6、619云秀阀室51城区管网：dp2、dp6、dp5、dp8、416、6105555XP2井站：xp2、XQ83、XQ56163井站：163165井站：165、Q25、Q25-1、165-1Q22井站：155A、Q82164井站：164、Q47256井站：Q73-1、Q73-2、XP7井站：Q48135井站：135、259167井站：167375井站：375、375环1596,L4.1Km60606161238238井站井站：238238、239239、268268、269269、2672671596L0.95Km1596L2Km159159井站井站：214214、xqxq1919134134-2 2158158井站井站：158158、q q15151596L2Km1596L2Km6565东泰阀室6767德阳计量站德阳天然气公司小用户6868135135阀室阀室69691596L1.1Km135135井站井站：135135-2 2、q q3030、q q3131217217井站井站：217217、261261167167井站井站：281281 894L0.5Km260260阀室阀室-2 2264井站：264、218、262、270?263井站：2637070285阀室285井站：282、283、2847171894L0.63Km1596L1.7Km133133井站井站133133井站井站：133133-2 2、q q2626、q q33337272xpxp1717井站井站1596L2.8Kmxpxp1717井站井站：xpxp1717、xpxp1313、xpxp2020、xpxp2121、xpxp2222、xpxp3 3、29029073731596L3.3Kmxpxp5 5井站井站xpxp5 5井站井站：xpxp5 5、q q6060 xpxp1515井站井站：xpxp1515、xpxp1515-1 1、xpxp1515-2 2柏龙镇柏龙镇7474371371阀室阀室371371井站井站：3713711596L2.5Km7575浅浅6868阀室阀室q q6868井站井站：q q6868、q q6767、q q78787676246246井站井站1596L4.4Km1596L1.8Km7777249249井站井站：250250、2912912739L0.9Km78782739L1Km2739L4.1Km114114阀室阀室109109阀室阀室249249阀室阀室114114井站井站：q q4 4、q q3838105105井站井站：105105109109井站井站：109109323323井站井站：323323106106井站井站：106106797986979899100101龙24 3777L5.2Km龙17、龙12、龙17-1、龙11、龙2、龙281595,L9.3Km龙6井站：L6、L5、L7、L20969587龙21、龙15龙25井站：龙25、龙25-2、龙29、龙30、龙44、龙44D 1596 L=2.58889龙1、龙3、龙26、龙8、龙9、龙9-2、龙37、龙45、龙45-1龙41井站：龙41、龙41-1龙42井站：龙42龙47井站：龙47、龙41-1龙49集气站：龙48、龙49、龙50、龙53龙32井站：龙32、龙34龙38井站：龙38、龙38D、龙38D-1龙39井站：龙39、龙39D-1洛带龙13井站：龙13龙22井站：龙22龙40井站：龙40龙51井站：龙51龙651井站：龙651龙36井站：龙36、龙36-1龙33井站：龙18、龙33、龙33-1、龙33-2、龙43、龙43D、龙52 1596,L 3 Km84福洪镇 3777L2.5Km 1085L6.5Km2196 L=3km2196 L=6km 2196 L=6.4km2196 L=2.8km895.5 L=2km 3777L0.6Km福洪阀室清泉阀室龙25井阀室龙25井站文?站龙32井站90蟠龙配气站蟠龙配气站735.5 L0.7Km阀室广富永河绵远、河清花街镇界牌镇龙星洛带站洛带阀室西平站西河站西向站石灵站向阳站龙泉驿川马602895.5,L14Km104 895.5,L5Kmmb1、mb3105735.5,L2.5KmMP2、MB2107hq6106735.5L1Km735.5L2.5Km108hq2735.5L0.5Km109MP9103 735.5L2.8Km川马612、mb7hq5、hq3、mp6735.5L2.0Km102川马601隐丰华浅6井站华浅2井站马蓬9井站马蓬2井站马蓬3井站1121121111111131132197L1.2Km2736L2.3Km1596 L0.4Km2736 L0.95Km2736L1.4KmL L4 4井站井站：L L103103、L L102102、L L101101、L L181836368080齐福站齐福站81812739L4.1Km1335L4.2Km川润川润82822197L5.5Km石亭江阀室石亭江阀室新市站新市站7 7个小用户个小用户什邡站什邡站什邡天然气公司1596L0.3Km83835858264264阀室阀室59591596L2Km1596L1Km5757163163井站井站：163163-2 2、220220、xqxq2929、xqxq4444、xqxq5757xpxp2 2井站井站：xqxq2727、cxcx2192191596L2Km5656256256阀室阀室256256井站井站：256256、q q1212、q q1313277277井站井站：277277、q q8 8xpxp7 7井站井站：xpxp7 7、278278q q4646单井单井：q q4646q q2222井站井站：q q2222、257257164164井站井站：q q2020、152152井站井站：q q2323、169169井站井站：169169环环、222222井井站站：222222156156井站井站:156156、156156-2 2、q q4040、q q4242、q q5353、xpxp6 6、xcxc3232、xpxp12126262清平阀室川泰361井站：ct361、tp1、L11、泰蓬3井站：tp3、tp5、tp691911084.5 L 0.68 Km6363红台阀室1596L1Km6464黄许首站黄许首站6666新泉阀室1596L2.2Km1596L7Km136井站：136133井站：133、Q33-2、q34、q74377井站：377378井站：3781 1清平站（兰力公司）238238井站井站114114116116德新集输站德新集输站1151151596L2.6KmL L2 2井站井站：L L1212、L L1414、L L2 2、L L1010、L L2424、L L7 7、L L1919、L L1919、L L36361084L2.Km 2736L=7.0Km2736L0.2Km161增压站：196、198、246、253、254、255、271、153-2、160、276、191、161-2、134、xq63、xq7、xq9、xq16、xq10、xq11、xq3、xq5、xq18、xq6附注 重点分析节点图示 低压节点 高压节点调压阀 高压管线 低压管线 其他部门管线川西地区高低压管网仿真图44 P44 欧洲天然气管道欧洲天然气管道 北海海底管网北海海底管网 阿意输气阿意输气管道管道 45 P45 美国天然气管道美国天然气管道 湾流管道系统湾流管道系统 46 P46 俄罗斯输气管道俄罗斯输气管道 俄罗斯已建和拟建跨国输气管道俄罗斯已建和拟建跨国输气管道 47 P47）根据管线布置选定主干线，一般从起点到最远点为主干线）根据管线布置选定主干线，一般从起点到最远点为主干线 ）按各终点流量要求，从末端前推，分配各管段流量）按各终点流量要求，从末端前推，分配各管段流量 ）根据流量及合理流速，选定各段直径）根据流量及合理流速，选定各段直径 ）计算干线各段水头损失，确定干线上各节点处的压头，从而）计算干线各段水头损失，确定干线上各节点处的压头，从而推算起点压头，以确定泵压或罐塔高度推算起点压头，以确定泵压或罐塔高度 ）以算出的节点压头为准，确定各支管的水头损失，再根据设）以算出的节点压头为准，确定各支管的水头损失，再根据设定的管径校核水头损失如相差过大，需重选支管径定的管径校核水头损失如相差过大，需重选支管径 管网的水力计算管网的水力计算 48 P48 例例:从泵房向三个罐区输油从泵房向三个罐区输油,设计流量设计流量:罐区为罐区为60m60m3 3/h,/h,罐区为罐区为50m50m3 3/h,/h,罐区为罐区为50m50m3 3/h/h。各点高程以米计算，标于内。各管。各点高程以米计算，标于内。各管段长度以米计标于图上。每个罐最高油位高度设为段长度以米计标于图上。每个罐最高油位高度设为11m11m。油面上。油面上蒸汽压强为蒸汽压强为2.5m2.5m油柱，油品运动粘度油柱，油品运动粘度0.07St0.07St，相对密度，相对密度0.830.83。试。试确定各管直径及泵出口压头。确定各管直径及泵出口压头。A B C 6060 5454 5252 5050 4545 40 泵泵 10001000 500500 600600 400400 300300 管网的水力计算管网的水力计算 49 P49 解：解：1 1）根据管线布置选）根据管线布置选ABCABC为干线。为干线。2 2）按设计要求分配流量：）按设计要求分配流量：管段 AB BC B C C 流量(m3/h)160 100 60 50 50 3 3）选管径。取合理流速）选管径。取合理流速2m/s2m/s QvQd637.0450 P50 管段 AB BC B C C 试算d,m 0.168 0.133 0.103 0.094 0.094 选用d,mm 156 130 100 100 100 51 P51 4 4）计算干管各段水头损失，确定压头）计算干管各段水头损失，确定压头 mhmhmhCfBCfABf4.152.230.373,水头损失水头损失：起点起点A A压头为压头为103.1m103.1m油柱，泵出口压强油柱，泵出口压强 PaHp4.8386151.103980083.052 P52 5 5）计算支管水头损失，校核管径。）计算支管水头损失，校核管径。管段 实际hf,m B 27.6 32.6 C 11.55 17.4 2211pZpZhf53 P53 为了向更多的用户供水，在给水工程中往往将许多管路组为了向更多的用户供水，在给水工程中往往将许多管路组合成管网。管网按其布置图形可分为合成管网。管网按其布置图形可分为枝状枝状及及环状环状两种两种 自来水管网的水力计算自来水管网的水力计算 ABCDEFGHABCDEF枝状管网枝状管网 环状管网环状管网 54 P54 一个抽水系统通过水泵转动转轮的作用，在水泵一个抽水系统通过水泵转动转轮的作用，在水泵进水口形成真空，使水流在池面大气压强的作用下沿进水口形成真空，使水流在池面大气压强的作用下沿吸水管上升，流经水泵时从水泵获得新的能量，进入吸水管上升，流经水泵时从水泵获得新的能量，进入压力管，再流入水塔。压力管，再流入水塔。一、水泵吸水管的水力计算一、水泵吸水管的水力计算 吸水管和压力水管吸水管和压力水管 吸水管吸水管:短管短管 压力水管压力水管:长管长管(短管短管 )第三节第三节 短管的水力计算短管的水力计算 55 P55 水泵系统的水力计算水泵系统的水力计算 56 P56 57 P57 58 P58 虹吸管是一种压力输水虹吸管是一种压力输水管道，顶部弯曲且其高程高管道，顶部弯曲且其高程高于上游供水水面。在虹吸管于上游供水水面。在虹吸管内造成内造成真空真空，使作用虹吸管，使作用虹吸管内产生真空，水流则能通过内产生真空，水流则能通过虹吸管最高处引向其他处。虹吸管最高处引向其他处。二、虹吸管的水力计算二、虹吸管的水力计算 虹吸管的优点在于能跨越高地，减少挖方。虹吸管的优点在于能跨越高地，减少挖方。虹吸管长度虹吸管长度一般不长，故按照短管计算。一般不长，故按照短管计算。pa 1 1 2 2 z zs 虹吸管顶部虹吸管顶部 59 P59 真空输水：世界上世界上 最大直径的虹吸管最大直径的虹吸管 (右侧直径右侧直径15201520毫毫 米、左侧米、左侧600600毫米毫米),),虹吸高度均为八米，虹吸高度均为八米，犹如一条巨龙伴游犹如一条巨龙伴游 一条小龙匐卧在浙一条小龙匐卧在浙 江杭州萧山区黄石江杭州萧山区黄石 垅水库大坝上，尤垅水库大坝上，尤 为壮观，已获吉尼为壮观，已获吉尼 斯世界纪录斯世界纪录 。60 P60 虹吸管顶部的真空压强理论值不能大于最大真虹吸管顶部的真空压强理论值不能大于最大真空值（空值（10mH2O）。）。当虹吸管内压强接近该温度下的汽化压强时，当虹吸管内压强接近该温度下的汽化压强时，液体将产生汽化，破坏水流连续性，可能产生空蚀液体将产生汽化，破坏水流连续性，可能产生空蚀破坏，故一般虹吸管中的真空值破坏，故一般虹吸管中的真空值78mH2O。61 P61 例例1：有一渠道用直径为有一渠道用直径为1.0m的的混凝土虹吸管来跨越山丘，混凝土虹吸管来跨越山丘，上上游水位为游水位为1100.0m 下游水位为下游水位为299.0m 虹吸管长度虹吸管长度l1=8m；l2=15m；l3=15m，沿程阻力系数为，沿程阻力系数为0.08，弯头的局部水头损失系数为弯头的局部水头损失系数为0.365，进口局部水头损失系数，进口局部水头损失系数为为0.5；出口局部水头损失系数；出口局部水头损失系数为为1.0。试确定：。试确定：当虹吸管中的最大允许真空度为当虹吸管中的最大允许真空度为 7mH2O时，虹吸管时，虹吸管 最高最高安装高程安装高程 zs为多少？为多少？0 0 z zs l1 l2 l3 B B 例例 题题 1 1 62 P62 求流量求流量 列列00、11伯努利方程伯努利方程 gvdlhZw2)(24321whgvgvZ20020211200v 0 0 z zs l1 l2 l3 B B 1 1 63 P63 虹吸管中最大真空一般虹吸管中最大真空一般发生在管道最高位置。发生在管道最高位置。本题最大真空发生在第本题最大真空发生在第二个弯头前的二个弯头前的B-B 断面。断面。考虑考虑0-0断面和断面和B-B 断面断面的能量方程的能量方程 0 0 z zs l1 l2 l3 B B 64 P64 wBshgvpzgv22002200列列0 00 0、B BB B伯努利方程伯努利方程 0 0 z zs l1 l2 l3 B B m 47.6 2)(2)(2)(2 2 1 2 1 2 2 1 2 2 1 g v d l l h z h g v d l z p g v d l h v s v B s B B w