附录4.1 悬吊管（铸铁管、钢管）水力计算表（h/D=0.8，v：m／s，Q：L／s）
第三章给水排水管道系统水力计算基础 本章内容： 1、水头损失计算 2、无压圆管的水力计算 3、水力等效简化 本章难点：无压圆管的水力计算 第一节基本概念 一、管道内水流特征 进行水力计算前首先要进行流态的判别。判别流态的标准采用临界雷诺数Re k，临界雷诺数大都稳定在2000左右，当计算出的雷诺数Re小于2000时，一般为层流，当Re大于4000时，一般为紊流，当Re介于2000到4000之间时，水流状态不稳定，属于过渡流态。 对给水排水管道进行水力计算时，管道内流体流态均按紊流考虑 紊流流态又分为三个阻力特征区：紊流光滑区、紊流过渡区及紊流粗糙管区。 二、有压流与无压流 水体沿流程整个周界与固体壁面接触，而无自由液面，这种流动称为有压流或压力流。水体沿流程一部分周界与固体壁面接触，另一部分与空气接触，具有自由液面，这种流动称为无压流或重力流 给水管道基本上采用有压流输水方式，而排水管道大都采用无压流输水方式。 从水流断面形式看，在给水排水管道中采用圆管最多 三、恒定流与非恒定流 给水排水管道中水流的运动，由于用水量和排水量的经常性变化，均处于非恒定流状态，但是，非恒定流的水力计算特别复杂，在设计时，一般也只能按恒定流(又称稳定流)计算。 四、均匀流与非均匀流 液体质点流速的大小和方向沿流程不变的流动，称为均匀流；反之，液体质点流速的大小和方向沿流程变化的流动，称为非均匀流。从总体上看，给水排水管道中的水流不但多为非恒定流，且常为非均匀流，即水流参数往往随时间和空间变化。 对于满管流动，如果管道截面在一段距离内不变且不发生转弯，则管内流动为均匀流；而当管道在局部有交汇、转弯与变截面时，管内流动为非均匀流。均匀流的管道对水流的阻力沿程不变，水流的水头损失可以采用沿程水头损失公式进行计算；满管流的非均匀流动距离一般较短，采用局部水头损失公式进行计算。
表1 给水塑料管及钢塑复合管公称管径与计算内径一览表（一） 氯化聚氯乙烯 PVC-U 管 聚丙烯管 PP-R 聚丙烯 PP-RR 热水管0.00000047 S6.3 1.6MPa S5 2.0MPa 铝塑复合管 1.0MPa 1.6MPa 1.0MPa 1.25MPa 2.0MPa 2.5MPa 2.0MPa 2.5MPa 公称直径 计算内径d j 计算内径d j 计算内径 计算内径d j 计算内径d j 计算内径d j 计算内径d j 计算内径d j 计算内径d j 计算内径d j 计算内径d j mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm 15 12.2 20 16 16 15.7 16 15.4 14.4 13.2 14.4 13.2 25 21 20.4 19.8 21 20.4 18 16.6 18 16.6 32 27.2 26.2 25.3 27.2 27.2 26 23.2 21.2 23.2 21.2 40 34 32.6 31.2 36 34 34 32.6 29 26.6 29 26.6 50 42.6 40.8 40.1 45.2 42 42.6 40.8 36.2 33.2 36.2 33.2 65 53.6 51.4 50.0 57 53.6 53.6 51.4 45.6 42 45.6 42 75 63.8 61.4 58.7 67.8 64 63.6 61.2 49.9 50 49.9 50 90 76.6 73.6 81.4 76.6 76.6 73.6 76.6 60 76.6 60 110 93.8 90 100.4 95.6 93.8 90 93.8 73.5 93.8 73.5 125 106.6 102.2 114.2 110 140 119.4 114.6 127.8 123.4 160 136.4 130.8 146 140 180 164.4 158.6 200 182.6 176.2 225 205.4 198.2 250 228.2 220.4 280 255.6 246.8 315 287.6 277.6 355 325.4
建筑给水聚丙烯管道(PP—R)应用技术规程 前言 建筑给水聚丙烯管道(PP—R)是国际上九十年代发展起来的化学建材，它与钢管、铜管相比，具有卫生、质轻、耐压、耐腐蚀、阻力小、隔热保温、连接方便可靠、使用寿命长、废料可回收利用等特点，可广泛用于冷、热水供应系统和纯净水系统，有良好的推广应用前景和显著的社会效益、经济效 益。 本规程是参照国外有关资料和上海市建筑产品推荐性应用标准《建筑给水聚丙烯管道(PP—R)工程技术规程》DBJ／CT501—99基础上编制的。由于经验有限，难免有不足之处，有待在实践中不断完 善。在使用中如有意见和建议，请寄至：广东省南海市松岗镇沙水工业区，南海市彩虹塑胶实业有限公司，邮政编码528234，以便修订时采用。 本规程编写单位及起草人名单如下： 主编单位：广州市建设委员会广东省土木建筑学会广东省给排水技术专业委员会 参编单位：南海市彩虹塑胶实业有限公司广西省土木建筑学会 主要起草人：曲申酉、李大鹏、何枫，郭秀英 参加起草人：劳锦华、陈永昌、杜吉军、张海忠、刘勇、余敏 第一章总则 1．0．1 为了使建筑给水系统中采用聚丙烯管道的工程，在设计、施工及验收中做到技术先进、安全卫生、经济合理、保证质量，特制订本规程。 1．0．2 本规程适用于各种民用建筑和工业建筑中生活给水、生活热水和饮用洁净水的管道系统的设计、施工及验收。本规程规定的系统工作压力不大于0．6MPa，水温不大于70℃。 1．0．3 聚丙烯管道不得用作消防管道。聚丙烯管道用于输送化工流体介质时，应探讨其化学稳定性，应参考有关资料或做试验确定。
1．0．4 本规程采用的聚丙烯管材、管件的规格、尺寸及性能，均应符合南海市彩虹塑胶实业有限公司产品企业标准Q／CHl.1— 1999、Q／CHl.2—1999的要求，该企业标准中管材等同采用德国工业标准 DIN8077—1996及DIN8078—1996中第三类型管的要求。管件等同采用德国工业标准DINl6962E中第5、6、7、8部分的规定。 1．0．5给水聚丙烯管道工程的设计、施工及验收，除执行本规程外，还应符合国家有关标准、规范的规定。 第二章术语 2．0．1 热熔连接由相同热塑性塑料制作的管材与管件互相连接时，采用专用热熔机具将连接部位表面加热，连接接触面处的本体材料互相熔合，冷却后连接成为一个整体。热熔连接有对接式热熔连接、承插式热熔连接和电熔连接。 2．0．2 公称压力管材在介质温度为20℃，使用期限为50年，以MPa为单位的允许压力称为公称压力。 2．0．3 允许压力在某一介质温度下，对应一定的使用年限，管道系统可以承受的最大压力，称为允许压力。 2．0．4 工作压力为确保管道系统在使用期限内安全运行，各公称压力等级的管道，将其允许压力乘以安全系数后确定的压力，称为工作压力。 2．0．5 自然补偿利用管道敷设中自然存在的曲折或加设的曲折，吸收管道因温差产生的变形，称为自然补偿。 2．0．6 自由臂自然补偿时，利用折角管段的悬臂位移，吸收管道自固定点起至转弯处的伸缩变形，该对应的转弯管段称为自由臂。 2．0．7 电熔连接由相同的热塑性塑料管道连接时，插入特制的电熔管件，由电熔连接机具对电熔管件通电，依靠电熔管件内部预先埋设的电阻丝产生所需要的热量进行熔接，冷却后管道与电熔管件连接成为一个整体。 2．0．8 法兰连接件由金属法兰盘及PP—R过渡接头组成，过渡接头与管材用热熔连接套入法兰盘形成法兰连接件。法兰连接件是PP—R管道法兰连接的专用型式，构造示意图如下：
第6章建筑屋面雨水排水系统 6.3 雨水排水系统的水力计算
屋面雨水排水系统雨水量的大小是设计计算雨水排水系统的依据，其值与该地暴雨强度q、汇水面积F以及径流系数ψ有关，屋面径流系数一般取ψ＝0.9。 1．设计暴雨强度q 设计暴雨强度公式中有设计重现期P和屋面集水时间t两个参数。设计重现期应根据建筑物的重要程度、气象特征确定，一般性建筑物取2～5年，重要公共建筑物不小于10年。由于屋面面积较小，屋面集水时间应较短，因为我国推导暴雨强度公式实测降雨资料的最小时段为5min，所以屋面集水时间按5min计算。
2．汇水面积 F 屋面雨水汇水面积较小，一般按m2计。对于有一定坡度的屋面，汇水面积不按实际面积而是按水平投影面积计算。 考虑到大风作用下雨水倾斜降落的影响，高出屋面的侧墙，应附加其最大受雨面正投影的一半作为有效汇水面积计算。窗井、贴近高层建筑外墙的地下汽车库出入口坡道应附加其高出部分侧墙面积的二分之一。 同一汇水区内高出的侧墙多于一面时，按有效受水侧墙面积的1／2折算汇水面积。
雨水量可按以下两个公式计算： 3. 雨水量计算公式 10000Fqs Q ψ=（6-1） 3600Fqs Q ψ=（6-2） 式中 ψ ——径流系数，屋面取0.9； Q ——屋面雨水设计流量，L/s ； F ——屋面设计汇水面积，m 2； q s ——当地降雨历时5min 时的暴雨强度， L/s ·104m 2； h s ——当地降雨历时5min 时的小时降雨深度， mm/h ；
gh Dh Q 2μπ= 雨水斗的泄流量与流动状态有关，重力流状态下，雨水斗的排水状况是自由堰流，通过雨水斗的泄流量与雨水斗进水口直径和斗前水深有关，可按环形溢流堰公式计算 1. 雨水斗泄流量 式中 Q ——通过雨水斗的泄流量， m 3 /s ； μ——雨水斗进水口的流量系数，取0.45； D ——雨水斗进水口直径， m ； h ——雨水斗进水口前水深， m 。 （6-3）
第三章管道的水力计算及强度计算 第一节管道的流速和流量 流体最基本的特征就是它受外力或重力的作用便产生流动。如图3—1所示装置，如把管道中的阀门打开，水箱内的水受重力作用，以一定的流速通过管道流出。如果水箱内的水位始终保持不变，那么管道中的流速也自始至终保持不变。管道中的水流速度有多大?每小时通过管道的流量是多少?这些都是实际工作中经常遇到的问题。 图3—1水在管道内的流动 为了研究流体在管道内流动的速度和流量，这里先引出过流断面的概念。图3—2为水通过管道流动的两个断面1—1及2—2，过流断面指的是垂直于流体流动方向上流体所通过的管道断面，其断面面积用符号A来表示，它的单位为m2或cm2。 图32管流的过流断面 a)满流b)不满流 流量是指单位时间内，通过过流断面的流体体积。以符号q v表示，其单位为m3／h，cm3／h或m3／s，cm3／s。 流速是指单位时间内，流体流动所通过的距离。以符号。表示，其单位为m／s或cm ／s。 图3—3管流中流速、流量、过流断面关系示意图
流量、流速与过流断面之间的关系如下： 以水在管道中流动为例，如图3—3所示，在管段上取过流断面1—1，如果在单位时间内水从断面1—1流到断面2—2，那么断面1—1和断面2—2所包围的管段的体积即为单位时间内通过过流断面1—1时水的流量q v，而断面1—1和断面2—2之间的距离就是单位时间内水流所通过的路程，即流速。 由上可知，流量、流速和过流断面之间的关系式为 q v=vA (3—1) 式(3—1)叫做流量公式，它说明流体在管道中流动时，流速、流量和过流断面三者之间的相互关系，即流量等于流速与过流断面面积的乘积。如果在一段输水管道中，各过流断面的面积及所输送的水量一定，即在管道中途没有支管与其连接，既没有水流出，也没有水流入，那么管道内各过流断面的水流速度也不会变化；若管段的管径是变化的(即过流断面的面积A是变化的)，那么管段中各过流断面处的流速也随着管径的变化而变化。当管径减小时，流速增大；而当管径增大时，流速即减小。然而，当流速一定时，流量的变化随管径成几何倍数变化，而不是按算术倍数变化。因为在管流中，管道的过流断面面积与管径的平方成正比。也就是说，管径扩大到原来的2倍、3倍、4倍时，面积增加到原来的4倍、9倍、16倍。如DN50mm的管子过流断面面积是DN25mm的管子的4倍，那么在流速相等的条件下，DN50mm管子中所通过的流量即是DN25mm管子的4倍；同理，DNlOOmm的管道内所通过的流量应是DN25mm管子的16倍。在日常施工中，常有人认为在流速一定时，管径之比就是所输送的流量之比，这无疑是错误的。 以上提到的以m3／h和cm3／s等为单位的流量又称为体积流量。如果指的是在单位时间内通过过流断面的流体质量时，该流量则称为质量流量，以符号qm表示，常采用的单位为kg／h或kg／s。质量流量与体积流量之间的关系为 qm=ρq v 而由式(3—1)知 q v=vA 则 q m=ρvA (3—2) 式中q m——质量流量(kg/s)； ρ——流体的密度，即单位体积流体的质量(ks／m3)； V——流体通过过流断面的平均流速(m／s)； A——过流断面面积(m2)。 例管径为DNlOOmm的管子，输送介质的流速为lm／s时，其小时流量为多少? 解DNlOOmm管子的过流断面面积为 A=πD3/4=3.14×0.12/4=0.00785m2 则q v=1×0.00785×3600=28.3m3／h 答：该管道的小时流量为28.3m3/h。 第二节管道的阻力损失 流体在管渠中流动时，过流断面上各点的流速并不是相同的。例如在河沟中，靠近岸边的水，流动较慢；而河沟中心的水，流速就较大。管道内流动的流体也是如此，靠近管内壁面的流体流速较小，处在管中心的流体流速最大。产生这一现象的原因在于，流体流动时与管内壁面发生摩擦产生阻力，同时管内流体各流层之间由于流速的变化而引起相对运动所产生的内摩擦阻力，也阻挠流体的运动。流体在流动中，为了克服阻力就要消耗自身所具有的机械能，我们称这部分被消耗掉的能量为阻力损失。流体的性质不同，流动状态相同，流动时所产生的阻力损失大小也不同。流动是产生阻力损失的外部条件，流速越高，流体与管壁及流体自身之间的摩擦就越剧烈，阻力也就越大。相反，流速越小，摩擦减弱，阻力也就越
输水管道水力计算公式 1．常用的水力计算公式： 供水工程中的管道水力计算一般均按照均匀流计算，目前工程设计中普遍采用的管道水力计算公式有: 达西（DARCY ）公式： g d v l h f 22 **=λ （1） 谢才（chezy ）公式： i R C v **= （2） 海澄－威廉（HAZEN-WILIAMS ）公式： 87 .4852.1852.167.10d C l Q h h f ***= （3） 式中 h f -----------沿程损失，m λ----------沿程阻力系数 l -----------管段长度，m d-----------管道计算内径，m g-----------重力加速度，m/s 2 C-----------谢才系数 i------------水力坡降； R-----------水力半径，m Q-----------管道流量m/s 2 v------------流速 m/s C n -----------海澄―威廉系数 其中达西公式、谢才公式对于管道和明渠的水力计算都适用。海澄－威廉公式影响参数较小，作为一个传统公式，在国内外被广泛用于管网系统计算。三种水力计算公式中 ，与管道内壁粗糙程度相关的系数均是影响计算结果的重要参数。 2．规范中水力计算公式的规定 3．查阅室外给水设计规范及其他各管道设计规范，针对不同的设计条件，推荐 采用的水力计算公式也有所差异，见表1： 表1 各规范推荐采用的水力计算公式
3．1达西公式 达西公式是基于圆管层流运动推导出来的均匀流沿程损失普遍计算公式，该式适用于任何截面形状的光滑或粗糙管内的层流和紊流。公式中沿程阻力系数λ值的确定是水头损失计算的关键，一般采用经验公式计算得出。舍维列夫公式，布拉修斯公式及柯列勃洛克（C.F.COLEBROOK ）公式均是针对工业管道条件计算λ值的著名经验公式。 舍维列夫公式的导出条件是水温10℃，运动粘度1.3*10-6 m 2/s,适用于旧钢管和旧铸铁管,紊流过渡区及粗糙度区.该公式在国内运用较广. 柯列勃洛可公式)Re 51.27.3lg(21 λ λ+?*-=d (Δ为当量粗糙度,Re 为雷诺数)是根据大量工业管道试验资料提出的工业管道过渡区λ值计算公式，该式实际上是泥古拉兹光滑区公式和粗糙区公式的结合，适用范围为4000 给排水水力计算工具集 *********************************************************** ******************** 版本号：1.1 更新日期：2004.7.28 版本更新说明： 1.修正了给水水力计算默认管材下改变温度时计算报错的bug； 2.修正了排水水力计算铸铁管和PVC-U排水管管径变化时无法 自动调整坡度的bug，修正了PVC-U管材计算内径。 *********************************************************** ******************** 摘要依据国家最新规范及标准图等，并通过实际工程应用，设计开发的给排水计算工具。 关键词给排水设计计算软件开发Visual Basic 从事给排水设计过程中，使用过一些他人开发的计算软件，发现有些软件的操作不太方便，功能不全，毕业到现在2年来，机器上积攒了不少软件，存在功能交叉，管理不便，同时由于新规范的颁布，有些计算方法已不能满足新规范要求，为此决定开发一个功能相对集成的软件。部分版块参考相关软件进行界面设计，经过数月内部测试，目前v1版基本完成，主要包括如下版块：给水水力计算、满流非满 流水力计算、雨水水力计算、消火栓水力计算、灭火器配置计算、化粪池选型、钢制管件、防水套管、排水管件。下面将介绍各版块的设计依据及设计思路。https://www.doczj.com/doc/6b6451508.html, 中国最大的管理资料库下载 1. 给水水力计算 用于钢衬塑复合管、PP-R 冷、热水管、薄壁不锈钢管、衬树脂铸铁管、普通钢管、铸铁管、铜管的水力计算。 设计依据 《建筑给排水设计规范》 GB50015-2003 《给水排水设计手册》第二版 《2003全国民用建筑工程设计技术措施》给排水分册 沿程水头损失h i =k ·i ·L= k ·105C h -1.85d j -4.87q g 1.85·L, 流速v= 2g 4 1q j d S h i -沿程水头损失 i-单位长度水头损失 d j -管道计算内径 9）4.10 3.88 单定压节点树状管网水力分析 某城市树状给水管网系统如图所示,节点(1)处为水厂清水池,向整个管网供水,管段[1]上设有泵站,其水力特性为:s p1=311、1(流量单位:m 3/S,水头单位:m),h e1=42、6,n=1、852。根据清水池高程设计,节点(1)水头为H1=7、80m,各节点流量、各管段长度与直径如图中所示,各节点地面标高见表,试进行水力分析,计算各管段流量与流速、各节点水头与自由水压。 以定压节点(1)为树根,则从离树根较远的节点逆推到离树根较近的节点的顺序就是:(10),(9),(8),(7),(6),(5),(4),(3),(2);或(9),(8),(7),(10),(6),(5),(4),(3),(2);或(5),(4),(10),(9),(8),(7),(6),(3),(2)等,按此逆推顺序求解各管段流量的过程见下表。 ,即: q 1+Q 1=0,所以,Q 1=- q 1=-93、21(L/s) 根据管段流量计算结果,计算管段流速及压降见表。计算公式与算例如下: 采用海曾威廉-公式计算(粗糙系数按旧铸铁管取C w =100) 管道摩阻系数 管段水头损失 泵站扬程按水力特性公式计算: 管段编号［1］［2］［3］［4］［5］［6］［7］［8］［9］ 管段长度(m) 600 300 150 250 450 230 190 205 650 管段直径(mm) 400 400 150 100 300 200 150 100 150 管段流量(L/s) 93、21 87、84 11、04 3、88 60、69 18、69 11、17 4、1 11、26 管段流速(m/s) 0、74 0、70 0、63 0、49 0、86 0、60 0、63 0、52 0、64 管段摩阻系数109、72 54、86 3256、05 39093、49 334、04 1229、92 4124、33 32056、66 14109、56 水头损失(m) 1、35 0、61 0、77 1、34 1、86 0、77 1、00 1、22 3、48 泵站扬程(m) 38、76 0 0 0 0 0 0 0 0 管段压降(m) -37、41 0、61 0、77 1、34 1、86 0、77 1、00 1、22 3、48 以定压节点(1)为树根,则从离树根较近的管段顺推到离树根较远的节点的顺序就是:［1］,［2］,［3］,［4］,［5］,［6］,［7］,［8］,［9］; 或［1］,［2］,［3］,［4］,［5］,［9］,［6］,［7］,［8］; 或［1］,［2］,［5］,［6］,［7］,［8］,［9］,［3］,［4］等,按此顺推顺序求解各定流节点节点水头的过程见下表。 步骤树枝管段号管段能量方程节点水头求解节点水头(m) 1 ［1］H 1-H 2 =h 1 H 2 =H 1 -h 1 H 2 =45、21 2 ［2］H 2-H 3 =h 2 H 3 =H 2 -h 2 H 3 =44、60 3 ［3］H 3-H 4 =h 3 H 4 =H 3 -h 3 H 4 =43、83 4 ［4］H 4-H 5 =h 4 H 5 =H 4 -h 4 H 5 =42、49 5 ［5］H 3-H 6 =h 5 H 6 =H 3 -h 5 H 6 =40、63 6 ［6］H 6-H 7 =h 6 H 7 =H 6 -h 6 H 7 =39、86 7 ［7］H 7-H 8 =h 7 H 8 =H 7 -h 7 H 8 =38、86 8 ［8］H 8-H 9 =h 8 H 9 =H 8 -h 8 H 9 =37、64 9 ［9］H 6-H 10 =h 9 H 10 =H 6 -h 9 H 10 =34、16 节点编号i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 地面标高(m) 9、80 11、50 11、80 15、20 17、40 13、30 12、80 13、70 12、50 15、00 节点水头(m) 7、80 45、21 44、60 43、83 42、49 40、63 39、86 38、86 37、64 34、16 自由水头(m) —33、71 32、80 28、63 25、09 27、33 27、06 25、16 25、14 19、16 长距离输水管道水力计算公式的选用 1． 常用的水力计算公式： 供水工程中的管道水力计算一般均按照均匀流计算，目前工程设计中普遍采用的管道水力计算公式有: 达西（DARCY ）公式： g d v l h f 22 **=λ （1） 谢才（chezy ）公式： i R C v **= （2） 海澄－威廉（HAZEN-WILIAMS ）公式： 87 .4852 .1852.167.10d C l Q h h f ***= （3） 式中h f ------------沿程损失，m λ―――沿程阻力系数 l ――管段长度，m d-----管道计算内径，m g----重力加速度，m/s 2 C----谢才系数 i----水力坡降； R ―――水力半径，m Q ―――管道流量m/s 2 v----流速 m/s C n ----海澄――威廉系数 其中大西公式，谢才公式对于管道和明渠的水力计算都适用。海澄－威廉公式影响参数较小，作为一个传统公式，在国内外被广泛用于管网系统计算。三种水力计算公式中，与管道内壁粗糙程度相关的系数均是影响计算结果的重要参数。 2．规范中水力计算公式的规定 3．查阅室外给水设计规范及其他各管道设计规范，针对不同的设计条件，推荐采用的水力计算公式也有所差异，见表1： 表1 各规范推荐采用的水力计算公式 4． 公式的适用范围： 3．1达西公式 达西公式是基于圆管层流运动推导出来的均匀流沿程损失普遍计算公式，该式适用于任何截面形状的光滑或粗糙管内的层流和紊流。公式中沿程阻力系数λ）公式均是 针对工业管道条件计算λ值的着名经验公式。 舍维列夫公式的导出条件是水温10℃，运动粘度1.3*10-6 m 2/s,适用于旧钢管和旧铸铁管,紊流过渡区及粗糙度区.该公式在国内运用教广. 柯列勃洛可公式 )Re 51 .27.3lg( 21 λ λ +?*-=d (Δ为当量粗糙度,Re 为雷诺数)是根据大量工业管道试验资料提出的工业管道过渡区λ值计算公式,该式实际上是泥古拉兹光滑区公式和粗糙区公式的结合,适用范围为4000 球墨铸铁管的水力计算的探讨 圣戈班管道系统有限公司李华成 一、前言 在二十世纪九十年代以前，绝大多数供水管材都是灰口铸铁管，依据我国27个大中城市的给水管材的调查数据，灰口铸铁管所占的比例为84.72%。在长期的使用过程中，灰口铸铁管有着十分成熟的设计规范、设计标准图集和施工规范。这些都给管道生产商、设计单位、施工单位带来了很大的便利。 球墨铸铁管是在灰口铸铁管基础上的一次新的革命。它不但继承了灰口管抗腐蚀、耐磨等优点，而且其机械性能远大于灰口管，更接近于钢管。随着球墨铸铁管进入中国市场，越来越多的自来水公司和建设单位了解和掌握球墨铸铁管的性能,球墨铸铁管成为供水管材的主导产品，并逐步取代灰口铸铁管，这已成为不争的事实。 但是遗憾的是，我国许多关于球墨铸铁管的设计、施工、验收规范都没有及时地推出，给管线的建设带来了无法可依的局面。由于标准的缺乏，现行的做法是只能套用灰口铸铁管的规范。我们知道，球墨铸铁管与灰口铸铁管相比，无论是管材的本身、接口防腐层、管线设计、安装、验收都有很大的不同，直接套用所产生的误差也是相当大的，对管线的正常运行，经济效益都带来了重大影响。 主要的问题如下： -管线的设计，由于球墨铸铁管内喷涂一层光滑的水泥内衬，粗糙度k约为0.03；而灰口铸铁管没有内衬保护，在管线运行一段时间后，会有一层腐蚀，粗糙度k约为0.2 ~ 0.3。 由此，两种管道的水力阻力系数会有很大的不同。由于这类的问题非常突出，本文就此进行了详细的阐述，并进行了技术、经济上的比较。 -管道的安装，球墨铸铁管一般采用T型滑入式柔性接口，灰口铸铁管接口比较多，如，青铅接口、膨胀水泥接口、石棉水泥接口等，这些均属于刚性接口。球墨铸铁管的安装相对简单得多，在生产厂家提供技术安装手册或技术人员亲临指导下，很容易掌握，所以安装问题并没有给建设单位造成多大的困难。但应当说明是，球墨铸铁管的安装标准，包括一些特殊接头的安装，在现行的大多数设计施工规范中都没有体现，这样的形势是无法另人满意的。 -水泥支墩，我国给排水标准图集S3中，有对水泥支墩的定义，它的设计依据是由1965年北京、上海、成都三个地区灰口铸铁管的试验做出的。由于管材、接口形式等不同，图集中的支墩尺寸并不适合于球墨铸铁管。如果能推出一系列球墨铸铁管水泥支墩的安装图集，将给管线的设计、施工带来很大的便利。 -工程的水压试验，现行的GB50268-97《给水排水管道工程施工及验收规范》的水压试验中一些方法及一些参数的取值均不合理，已经不适应于球墨铸铁管的验收要求。目前，郑州自来水公司在工程建设中积累了大量的试验数据，对水压试验的修订提供了许多宝贵的建议，这些都为球墨铸铁管在中国的发展有着积极地推动作用。 -产品标准的陈旧与错误，GB13295-91及GB13294-91历经了十几年没有更新，已不能跟上球墨铸铁管的发展。另外，GB13295-91还包含着一些错误，例如，DN700管道的重量（K9级，标准工作长度6m）为1126kg，如果按照承口部分的重量加上直管部分的重量计算，其结果是1123kg。两者的结果相差3kg，显然是不合理的。新的国家标准GB/T13295-200X已经出台了报批稿，那么新版本也将正式推出，这无疑是个值得庆贺的好消息。 总之，一方面，球墨铸铁管的使用得到了供水行业决大多数技术专家的认同；另一方面， 第 2 章气体管流水力特征与水力计算 2-1 某工程中的空调送风管网，在计算时可否忽略位压的作用？为什么？（提示：估计位压作用的大小，与阻力损失进行比较。） 答：民用建筑空调送风温度可取在15~35℃（夏季~冬季）之间，室内温度可取在25~20℃（夏季~冬季）之间。取20℃空气密度为1.204kg/m3,可求得各温度下空气的密度分别为： 15℃： ==1.225 kg/m3 ==1.145 kg/m3 35℃： ==1.184 kg/m3 25℃： 因此： 夏季空调送风与室内空气的密度差为 1.225-1.184=0.041kg/m3 冬季空调送风与室内空气的密度差为 1.204-1.145=0.059kg/m3 空调送风管网送风高差通常为楼层层高，可取H=3m，g=9.807 N/m.s2,则 夏季空调送风位压=9.807×0.041×3=1.2 Pa 冬季空调送风位压=9.807×0.059×3=1.7 Pa 空调送风系统末端风口的阻力通常为15~25Pa，整个空调送风系统总阻力通常也在100~300 Pa之间。可见送风位压的作用与系统阻力相比是完全可以忽略的。 但是有的空调系统送风集中处理，送风高差不是楼层高度，而是整个建筑高度，此时H可达50米以上。这种情况送风位压应该考虑。 2-2 如图 2-1-1 是某地下工程中设备的放置情况，热表示设备为发热物体，冷表示设备为常温物体。为什么热设备的热量和地下室内污浊气体不能较好地散出地下室？如何改进以利于地下室的散热和污浊气体的消除？ 图2-1-1 图2-1-2 图2-1-3 图2-1-4 答：该图可视为一 U 型管模型。因为两侧竖井内空气温度都受热源影响，密度差很小，不能很好地依靠位压形成流动，热设备的热量和污浊气体也不易排出地下室。改进的方法有多种：（1）将冷、热设备分别放置于两端竖井旁，使竖井内空气形成较明显的密度差，如图 2-1-2 ；（2）在原冷物体间再另掘一通风竖井，如图 2-1-3 ；（3）在不改变原设备位置和另增竖井的前提下，采用机械通风方式，强制竖井内空气流动，带走地下室内余热和污浊气体，如图 2-1-4 。2-3 如图 2-2 ，图中居室内为什么冬季白天感觉较舒适而夜间感觉不舒适？ 图2-2 答：白天太阳辐射使阳台区空气温度上升，致使阳台区空气密度比居室内空气密度小，因此空气从上通风口流入居室内，从下通风口流出居室，形成循环。提高了居室内温度，床处于回风区附近，风速不明显，感觉舒适；夜晚阳台区温 给水排水管道工程课程设计指导书 环境科学与工程学院 第一部分城市给水管网水力计算程序及习题一、程序 #define M 18 #define N 6 #define ep 0.01 #include for(k=0;k<=M-1;k++) { h[k]=10.67*pow(fabs(Q[k]),1.852)*l[k]; h[k]=h[k]/(pow(100,1.852)*pow(D[k],4.87))*sgn(Q[k]); } for(i=1;i<=N;i++) { f[i]=0;r[i]=0; dq[i]=0; for(k=0;k<=M-1;k++) { if(abs(io[k])!=i) goto map; f[i]=f[i]+h[k]; r[i]=r[i]+(h[k]/Q[k]); map: if( abs(jo[k])!=i) continue; f[i]=f[i]+h[k]*sgn(jo[i]); r[i]=r[i]+(h[k]/Q[k]); } dq[i]=-(f[i]/(r[i]*2)); } { if (fabs(f[N])<=ep) flag=1; } if (flag==1) goto like; 管网水力计算 ?管网水力计算都是新建管网的水力计算。 ?对于改建和扩建的管网，因现有管线遍布在街道下，非但管线太多，而且不同管径交接，计算时比新设计的管网较为困难。其原因是由于生活和生产用水量不断增长，水管结垢或腐蚀等，使计算结果易于偏离实际，这时必须对现实情况进行调查研究，调查用水量、节点流量、不同材料管道的阻力系数和实际管径、管网水压分布等。 1§树状网计算 树状网特点 1)管段流量的唯一性 ?无论从二级泵站起顺水流方向推算或从控制点起向二级泵站方向推算，只能得出唯一的管段流量，或者可以说树状网只有唯一的流量分配。每一节点符合节点流量平衡条件q i+∑q ij＝0 2)干线与支线的区分 ?干线：从二级泵站到控制点的管线。一般是起点（泵站、水塔）到控制点的管线，终点水压已定，而起点水压待求。 ?支线：起点的水压标高已知，而支线终点的水压标高等于终点的地而标高与最小服务水头之和。 ?划分干线和支线的目的在于两者确定管径的方法不同： ?干线——根据经济流速 ?支线——水力坡度充分利用两点压差? ? ? ??=D v f i 【例】某城市供水区用水人口5万人，最高日用水量定额为150L／(人·d)，要求最小服务水头为16m。节点4接某工厂，工业用水量为400m3/d，两班制，均匀使用。城市地形平坦，地面标高为5.00m，管网布臵见图。 水泵水塔 01 2 3 48 5 67 450 300 600 205 650 总用水量 ?设计最高日生活用水量： 50000×0.15=7500m3/d=312.5m3/h=86.81L/s ?工业用水量： 两班制，均匀用水，则每天用水时间为16h 工业用水量（集中流量）=400/16=25m3/h=6.94L/s ?总水量： ∑Q=86.81+6.94=93.75L/s 第2章建筑内部给水系统 2.4给水管网的水力计算 在求得各管段的设计秒流量后，根据流量公式，即可求定管径： 给水管网水力计算的目的在于确定各管段管径、管网的水头损失和确定给水系统的所需压力。 υπ42d q g =πυg q d 4=式中 q g ——计算管段的设计秒流量，m 3/s ； d j ——计算管段的管内径，m ； υ——管道中的水流速，m/s 。 （2-12） 当计算管段的流量确定后，流速的大小将直接影响到管道系统技术、经济的合理性，流速过大易产生水锤，引起噪声，损坏管道或附件，并将增加管道的水头损失，使建筑内给水系统所需压力增大。而流速过小，又将造成管材的浪费。 考虑以上因素，建筑物内的给水管道流速一般可按表2-12选取。但最大不超过2m/s。 工程设计中也可采用下列数值： DN15~DN20，V =0.6~1.0m/s ；DN25~DN40，V =0.8~1.2m/s 。 生活给水管道的水流速度 表2-12 2.4.2 给水管网和水表水头损失的计算 2.4.2 给水管网和水表水头损失的计算 给水管网水头损失的计算包括沿程水头损失和局部水头损失两部分内容。 １. 给水管道的沿程水头损失 （2-13）——沿程水头损失，kPa； 式中 h y L——管道计算长度，m； i——管道单位长度水头损失，kPa/m，按下式计算： 2.4 给水管网的水力计算 2.4.2 给水管网和水表水头损失的计算 式中i——管道单位长度水头损失， kPa/m ； d j ——管道计算内径，m； q g——给水设计流量，m3/s； C h ——海澄-威廉系数： 塑料管、内衬（涂）塑管C h = 140； 铜管、不锈钢管C h = 130； 衬水泥、树脂的铸铁管C h = 130； 普通钢管、铸铁管C h = 100。 （2-14） 给水管网水力计算基础-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 给水管网水力计算基础 为了向更多的用户供水，在给水工程上往往将许多管路组成管网。管网按其形状可分为枝状[图1(a)]和环状[图1(b)]两种。 管网内各管段的管径是根据流量Q 和速度v 来决定的，由于 v d Av Q )4/(2π==所以管径v Q v Q d /13.1/4==π。但是，仅依靠这个公式还不能完全解决问题，因为在流量Q 一定的条件下，管径还随着流速v 的变化而变化。如果所选择的流速大，则对应的管径就可以小，工程的造价可以降低；但是，由于管道内的流速大，会导致水头损失增大，使水塔高度以及水泵扬程增大，这就会引起经常性费用的增加。反之，若采用较大的管径，则会使流速减小，降低经常性费用，但反过来，却要求管材增加，使工程造价增大。 图 1管网的形状 (a)枝状管网；(b)环状管网 因此，在确定管径时，应该作综合评价。在选用某个流速时应使得给水工程的总成本(包括铺设水管的建筑费、泵站建筑费、水塔建筑费及经常抽水的运转费之总和)最小，那么，这个流速就称为经济流速。 应该说，影响经济流速的因素很多，而且在不同经济时期其经济流速也有变化。但综合实际的设计经验及技术经济资料，对于一般的中、小直径的管路，其经济流速大致为： ——当直径d ＝100~400mm ，经济流速v ＝-1.0ms ； ——当直径d>400mm ，经济流速v=~1.4m/s 。 一、枝状管网 枝状管网是由多条管段而成的干管和与干管相连的多条支管所组成。它的特点是管网内任一点只能由一个方向供水。若在管网内某一点断流，则该点之后的各管段供水就有问题。因此供水可靠性差是其缺点，而节省管料，降低造价是其优点。 技状管网的水力计算．可分为新建给水系统的设计和扩建原有给水系统的设计两种情况。 1．新建给水系统的设计 对于已知管网沿线的地形资料、各管段长度、管材、各供水点的流量和要求的自由水头(备用水器具要求的最小工作压强水头)，要求确定各管段管径和水塔水面高度及水泵扬程的计算，属于新建给水系统的设计。 自由水头由用户提出需要，对于楼房建筑可参阅下表。 表 自由水头Hz 值 1.建筑给水系统设计 (1) 1.1给谁用水定额及时变化系数 (1) 1.2最高日用水量 (1) 1.3最大时用水量 (1) 1.4设计秒流量 (1) 1.5给水管网水力计算 (1) 1.6水表的选择及水头损失计算 (4) 1.6.1水表选择 (4) 1.6.2给水系统所需压力 (5) 2.建筑排水系统设计 (5) 2.1生活排水设计秒流量计算公式 (5) 2.2排水定额 (6) 2.3排水管网的水力计算 (6) 2.3.1横管的水力计算 (6) 2.3.2立管计算 (9) 3.建筑消防系统设计 (11) 3.1消防栓布置 (11) 3.2水枪喷嘴出所需的水压 (11) 3.3水枪喷嘴的出流量 (12) 3.4水带阻力 (12) 3.5消火栓口所需水压 (12) 3.6水力计算 (13) 3.7消防水箱 (14) 1.建筑给水系统设计 1.1给谁用水定额及时变化系数 已知，该办公楼预计工作人员250人，查手册可知办公楼的每人每班最高日用水量为30，小时变化系数Kh 为1.5，使用时数8h 。 1.2最高日用水量 d m d mq Q d d /10/L 10000402503==?==； 式中 d Q --最高日用水量，d m /3； m —用水人数； d q —最高日生活用水定额，L/（人.d ） 1.3最大时用水量 h Q =Q p ·K h=（Q d /T ）·K h=1.875m 3/h 1.4设计秒流量 根据规范，办公楼的生活给水设计秒流量计算公式为： N q g g α 2.0=（L/s ） 其中，α取值1.5，则N q g g 3 .0=， N g 为计算管段卫生器具给水当量总数，0.2L/s 为一个当量。 1.5给水管网水力计算 1、计算步骤 1) 绘制轴测图，根据轴测图选择最不利配水点，确定计算管道； 2) 以计算管段流量变化处为节点，从最不利配水点开始进行节点编号，将计算 管段划分为计算管段，并标出两节点计算管段的长度； 3) 根据设计秒流量公式，计算各管段的设计秒流量值； 4) 进行给水管网的水力计算； 5) 确定非计算管路各管段的管径。 2、水力计算 液压计算图简单，清晰，易于查阅。有关水力计算是根据新标准编制的。适用于给排水工程，环境工程，房屋建设，水利水电工程，污水处理，市政管道，暖通空调等领域的规划设计，施工，管理和决策人员。也可以作为工厂，矿业企业及相关高等学校的师生参考。 执行摘要 水力计算图是给水排水工程设计中常用的水力计算图的集合。内容包括供水工程用钢管，铸铁管和塑料管的水力计算表，圆形截面钢筋混凝土输水管的水力计算表，圆形，矩形，马蹄形和蛋形截面排水管道的水力计算图，梯形明渠水力计算图，热水管，钢塑复合管，蒸汽和压缩空气管的流量和压力损失计算表等。为了充分发挥实用的设计功能并配合应用在计算机辅助设计方面，“液压计算表”配备了上述所有液压计算表的电子软件，可以通过计算机准确，方便，快速地检索，查询和计算。 目录 1，给水管道水力计算 1.钢管和铸铁管 1.1计算公式 1.2表格和说明 1.3水力计算 2.钢筋混凝土供水管 2.1计算公式 2.2水力计算 3.塑料给水管 3.1计算公式 3.2准备和说明 3.3水力计算 2，排水道水力计算 4.钢筋混凝土圆形排水管（全流量，n = 0.013）4.1计算公式 4.2水力计算 5.钢筋混凝土圆形排水管（非全流量，n = 0.014）5.1计算公式 5.2水力计算图及说明 6.矩形横截面沟槽（全流量，n = 0.013） 6.1计算公式 6.2水力计算 7.矩形横截面沟槽（非全流量，n = 0.013） 7.1计算公式 7.2水力计算 8.梯形截面明渠（n = 0.025，M = 1.5） 8.1计算公式 8.2水力计算图及说明 9.马蹄形断面沟 9.1马蹄形（I型）涵洞给排水水力计算工具集
枝状管网水力计算
水力计算公式选用
球墨铸铁管的水力计算
流体输配管网水力计算的目的
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