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目录目录 (1常用水力计算Excel程序使用说明 (1一、引言 (1二、水力计算的理论基础 (11.枝状管网水力计算特点 (12.枝状管网水力计算步骤 (23.摩擦阻力损失,局部阻力损失和附加压头的计算方法 (2 3.1摩擦阻力损失的计算方法 (23.2局部阻力损失的计算方法 (33.3附加压头的计算方法 (4三、水力计算Excel的使用方法 (41.水力计算Excel的主要表示方法 (52.低压民用内管水力计算表格的使用方法 (52.1计算流程: (52.2计算模式: (62.3计算控制: (63.低压民用和食堂外管水力计算表格的使用方法 (73.1计算流程: (73.2计算模式: (73.3计算控制: (74.低压食堂内管水力计算表格的使用方法 (84.1计算流程: (84.2计算模式: (84.3计算控制: (95.中压外管水力计算表格的使用方法 (95.1计算流程: (95.2计算模式: (95.3计算控制: (106.中压锅炉内管水力计算表格的使用方法 (106.1计算流程: (106.2计算模式: (106.3计算控制: (11四、此水力计算的优缺点 (111.此水力计算的优点 (111.1.一个文件可以计算不同气源的水力计算 (111.2.减少了查找同时工作系数,当量长度的繁琐工作 (12 1.3.进行了计算公式的选择 (121.4.对某些小细节进行了简单出错控制 (122.此水力计算的缺点 (122.1不能进行环状管网的计算 (122.2没有采用下拉菜单等可操作性强的方式 (122.3没有将某些已有的管件压损计算公式模块嵌入计算表中 (122.4没有将气源性质计算公式计算表中 (12五、存在问题的改进 (13六、后记 (13常用水力计算Excel程序使用说明一、引言随着我国经济的迅猛发展,人们对居住环境及生活条件改善的需求更加迫切。
燃气以其高热值、低污染、使用方便、快捷等的优点正迅速代替其他燃料,成为城市居民及公共建筑、工业用户的主要燃料。
Excel 水力计算展示之专题11.消力坎式消力池的水力计算当泄水建筑物下游发生远离式水跃时，也可以采用修建消能墙，使墙前水位壅高, 以期在池内发生稍有淹没的水跃。
其水流现象与挖深式消力池相比，主要区别在于池出 口不是淹没宽顶堰流而是淹没折线型实用堰流。
水力计算的主要任务是确定墙高C 和池 长L B 0【工程任务】如图所示为一 5孔溢流堰，每孔净宽b=7m ，闸墩厚度d=2m ,上游河道宽度与下 游收缩断面处河道宽度相同，即Bo=Bc= nb + (n-1)d ，上下游水位的高程如图中所注, 当每孔闸门全开时，通过的泄流量 Q=1400m 3/s ，试求：判别底流衔接形式，如为远趋式水跃，试设计一消力坎式消力池。
【分析与计算】1.判断是否需要修建消力池上游水面收缩断面处河底总能量为p = p = 55-10= 5m （）水力分析与计算a E 0 =p+H +^^ = p + H +2gQ 22g Rp 1+H ）B 0]2（式 11-1）H =1 6 2. 4 1=5 5 n7. 4Q =1 40Onn S )B 0 = nb+( n/) d =5 x 7 +( 5 -2= 3r2 ()代入上式可得:E 0 =55 +7.4 +=62.41(m)2X9.8X [(55+7.4)x43r收缩断面处的河道宽度B 0 = Be =43(m),则收缩断面处的单宽流量 q c =Q/B e =1400/43=32.56(m 3/(Sr))坝面流速系数半=1-0.015 p/H =1 —0.015x55/7.4 =0.885 收缩断面水深的计算公式为经迭代得h c =1.061(m)h e 的共轭水深为:h e '今卜8話"譽(卄91^"13.758何下游水深h t =110-100 =10(m)。
因为n <13.758(m)，所以产生远离式水跃，故需要 修建修建消力池，或修建消力坎。
试算消力坎高度C′堰上总水头H10′(m)实用堰出流淹没高度h s（m）淹没系数σs′6.0 5.340.00 3.8206.1 5.24(0.10) 4.1146.2 5.14(0.20) 4.4406.3 5.04(0.30) 4.8026.4 4.94(0.40) 5.2046.5 4.84(0.50) 5.6526.6 4.74(0.60) 6.1516.7 4.64(0.70) 6.7076.8 4.54(0.80)7.3296.9 4.44(0.90)8.025如图所示为一5孔溢流堰，每孔净宽b=7m，闸墩厚度d=2m，上游河道宽度B0=Bc=nb+（n-1）d，上下游水位的高程如图中所注，当每孔闸门全开时，通过的泄流量Q=1400m3/s，试判别底流衔接形式，如为远趋式水跃，试设计一挖深式消力池。
注2：若D13单元格中显示“否建消力池”，则无需进行消力池的水力计算。
注1：表格使用方法：1.橙色区域对应的参数为基本参数值，需人工输入具体数值；绿色区域所对应的数据为程序自动运算的结果，切勿人工输入数值。
单宽流量q′（m3/(sm)）是否为所求高度C(精度2%)87.552否91.653否96.097否100.910否106.121否111.764否117.873否124.488否131.652否139.414否注3：①“试算消力坎高度C”在折线实用堰淹没溢流的条件下，对消力坎的高度重新计算，当在橙色区域输入第一个试算高度后，可得到其后一差值为0.1的等差数列；②判断试算结束的精度默认为2%，若改变精度，需调整单元格F22:F31的程序。
③E8“消力高度C取值”为符合试算精度要求的多个假设坎高的平均值。
道宽度与下游收缩断面处河道宽度相同，即门全开时，通过的泄流量Q=1400m 3/s，试求：。
示“否，不需修无需进行消力池的水力1.橙色区域对应数值，需人工输入具体所对应的数据为程序自切勿人工输入数值。
用Excel程序进行水闸消力池的水力学设计
冯臻;韩晓玲
【期刊名称】《中国农村水利水电》
【年(卷),期】2003()5
【摘要】水闸消力池的水力学设计必须经过不断的试算方可确定 ,在设计中往往耗费大量的时间 ,为此 ,根据强大的数据处理软件Excel对消力池计算公式进行编辑 ,给出了一个快捷、方便、省时的消力池设计方法。
【总页数】2页(P51-52)
【关键词】消力池;水力学;水闸;Excel程序
【作者】冯臻;韩晓玲
【作者单位】新疆区乌鲁木齐市兵团勘测设计研究院二分院
【正文语种】中文
【中图分类】TV135.29;TV653.1
【相关文献】
1.浅析水闸设计中影响消力池设计尺寸的关键因素 [J], 程琳;张媛媛;李岩
2.水闸挖深式消力池消能设计研究 [J], 程汉昆;栾俊亮
3.水闸底流消能消力池三维设计二维出图的实现方法 [J], 牛立军;朱东方;王鹏
4.表底孔与消力池联合消能水力学研究 [J], 陈端;韩继斌;周赤
5.水闸消力池不同的排水孔布置消力池底板变化分析 [J], 赵壮
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利用Excel表格进行自动喷水灭火系统的水力计算提要利用Excel电子表格进行自动喷水灭火系统的水力计算，可以减少工作量，提高准确度。
介绍了中危险II级一算例的计算方法。
关键词 Excel 喷头工作压力系统计算流量系统供水压力在进行自动喷水灭火系统的设计工作中，系统的水力计算是最核心的工作。
按照《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001以下简称“规范”）系统的设计流量应从作用面积内最不利点喷头的节点流量计算开始，然后对作用面积内喷头的流量逐个累加才能求得。
常见的几种典型布管情况的算例[1]中，利用表格形式进行计算，较为简洁明了。
但计算过程中若均由手工完成则工作量较大，同时常需要根据计算结果对最不利点工作压力和配水管管径进行调整。
这样，整个计算过程都将重新进行。
本文利用Excel电子表格进行自动喷水灭火系统的水力计算，只需输入原始数据及计算公式，即可利用Excel表格的自动填充功能迅捷得出计算结果，若需进行调整也十分便捷。
同时其它工程设计时也可利用本工程建立的表格，修改部分数据即可。
某些参数值如不同管径的比阻、管件的当量长度，一次输入后，以后计算时就不用再查阅工具书。
这样就可以提高设计工作的效率以及准确性。
1原算例简介现选取中危险II级一侧配水支管控制8只喷头算例，其布管形式见图1,原计算表格详见文献[1]。
其基本设计参数：①喷水强度q0=8L/(min﹒m2)；②计算作用面积F=160m2;③采用标准喷头，其流量系数K=80；④最不利点喷头工作压力的初次取值P=10mH2O;⑤喷头流量按式（1）计算：q=K/60*(P/10)1/2 （1）式中 P—喷头的工作压力，mH2O；q—喷头流量，L/s。
⑥各管段的管径系根据“规范”中表8.0.7确定。
⑦配水管管件的阻力按当量长度计算，其当量值见“规范”附录C。
⑧管道的阻力按比阻法计算，其计算公式如下：H=ALQ2 (2) 式中 H—管段的阻力损失，mH2O；L—管段的计算长度，m；Q—管段负荷流量，L/s；A—管道的比阻值，S2/L2。
基于EXCEL自动喷水灭火系统管网计算随着国民经济的发展,人民生活水平的不断提高,多功能、高耸建筑林立满目。
要求安装自动喷水灭火系统的建筑物也越来越多。
《自动喷水灭火系统设计规范》2001年版也随之作了大量的修订,规范中的9.1.3规定,系统的设计流量应按最不利点处作用面积内喷头同时喷水的总流量确定:按照规范要求累计作用面积内的每一个喷头的流量,计算非常繁琐,计算量大,容易出错,按经验估算,误差可能很大。
如果用EXCEL自动计算表格进行计算,能够简化很多计算步骤,并可根据流速随时调整管径大小,做到既简单准确又经济合理。
由于自动喷水灭火系统网嵌套计算很多,所以该计算表格主要采用数组公式进行编辑。
配水管的计算是利用管路特性系数进行,而配水支管则是利用喷头的特性系数进行计算,同一工程中,喷头的特性系数一般都相同,为已知值;而配水支管的管路特性系数则大多数是不同的,管路特性系数需求解,因此将计算表分成两部分,一部分计算配水支管,另一部分计算配水管。
现将EXCEL自动计算表格的设计过程分步介绍如下:设计表如下图,表格里加B、E、F列的数据须填写,其中比阻和计算内径须根据不同管材采用不同的计算方法。
《自动喷水灭火系统设计规范》第8.0.6:配水管两侧每根配水支管控制的标准喷头数,轻危险级、中危险级场所不应超过8只,同时在吊顶上下安装喷头的配水支管,上下侧均不应超过8只,严重危险级及仓库危险级场所均不应超过6只。
所以表格按配水支管共有8只喷头来制作。
对喷头不足8只的配水支管,剩下的表格可以空白。
1节点压力的计算1.1计算公式第一节点的压力为5mH2O,自第二节点起,节点压力的计算公式为:Hn=5+hn-hn′(n≥2)(1)式中:Hn—第n个节点处的水压(mH2O);hn—到第n个喷头的总沿程损失(mH2O);hn′—到第n个喷头的总高差(mH2O)。
1.2公式输入表格如上图,选定公式输入区域,点击编辑栏的等号,在等号后空白处输入5+(H4∶H11)—(I4∶I11),公式输入后,同时按下CTRL,SHIFT,ENTER三键,公式编辑结束。
1.主要计算参数：
Φ25PE管的外径25mm
Φ25PE管的壁厚 2.3mm
Φ32PE管的外径32mm
Φ32PE管的壁厚3mm
Φ40PE管的外径40mm
Φ40PE管的壁厚 3.7mm
Φ50PE管的外径50mm
Φ50PE管的壁厚 4.6mm
Φ90PE管的外径90mm
Φ90PE管的壁厚8.2mm
DN32钢管的内径35.75mm
DN40钢管的内径41mm
DN125钢管的内径131mm
DN150钢管的内径156mm
DN200钢管的内径207mm
单个Φ25PEU型管中水的流量418.1kg/h171t/h,Φ25PE管共170*2+207/3=409路，假设每一路水PE管的当量绝对粗糙度k0.01mm《PE100聚乙烯管道应用于天然气中压主干管的分析》钢管的当量绝对粗糙度k0.2mm
7.5℃水的密度999.877kg/m3
32.5℃水的密度994.863kg/m3
7.5℃水的运动粘度 1.4E-06m2/s
32.5℃水的运动粘度7.6E-07m2/s
2.水力计算：
U型管与支管四种连接方式比较
第1组地埋管的冬季水力阻力（4口井同程并联）
上海沃特奇勒暖通工程有限公司 2012-12
7/3=409路，假设每一路水流量相同然气中压主干管的分析》。
Excel 水力计算展示之专题11. 消力坎式消力池的水力计算当泄水建筑物下游发生远离式水跃时，也可以采用修建消能墙，使墙前水位壅高，以期在池内发生稍有淹没的水跃。
其水流现象与挖深式消力池相比，主要区别在于池出口不是淹没宽顶堰流而是淹没折线型实用堰流。
水力计算的主要任务是确定墙高C 和池长B L 。
【工程任务】如图所示为一5孔溢流堰，每孔净宽b=7m ，闸墩厚度d=2m ，上游河道宽度与下游收缩断面处河道宽度相同，即d 0c B B nb (n 1)==+-，上下游水位的高程如图中所注，当每孔闸门全开时，通过的泄流量Q=1400m 3/s ，试求：判别底流衔接形式，如为远趋式水跃，试设计一消力坎式消力池。
【分析与计算】1.判断是否需要修建消力池上游水面收缩断面处河底总能量为[]220021022()v Q E p H p H gg p H B α=++=+++ （式11-1）将 11551055()p p m ==-=162.41557.4()H m =-= 31400(/)Q m s =0(1)57(51)232()B nb n d m =+-=⨯+-⨯=代入上式可得： []2021400557.462.41()29.8(557.4)43E m =++=⨯⨯+⨯收缩断面处的河道宽度043()c B B m ==，则收缩断面处的单宽流量3/1400/4332.56(/())c c q Q B m s m ===坝面流速系数10.015/10.01555/7.40.885p H ϕ=-=-⨯= 收缩断面水深的计算公式为20222c c cq E h g h ϕ=+ （式11-2） 即 222232.5669.662.4129.80.885c c c c h h h h =+=+⨯⨯ 经迭代得 1.061()c h m =c h 的共轭水深为：22331.06132.56''(181)(181)13.758()229.8 1.061c c c h q h m gh =+=⨯+⨯=⨯ 下游水深11010010()t h m =-=。
因为13.758()t h m <，所以产生远离式水跃，故需要修建修建消力池，或修建消力坎。
2.设计消力坎式墙高墙高计算基本公式为 2232''()2('')2c cj c j c q C h g h m gσσσ=+- （式11.3） （1）先假设消力墙坎处为自由溢流此时，1s σ=，又0.42m =， 1.05j σ=，代入上式得：223232.561.0513.758''7.89()2(1.0513.758)10.4229.8C m g =⨯+-=⨯⨯⨯⨯ 验证消能墙上的流态：2102''''2('')c j c j c q H h c g h σσ=-+2232.561.0513.7587.8929.8(1.0513.758)6.81()m =⨯-+⨯⨯⨯=1010107.890.3120.456.74t h c hs H H --===<，属于自由出流，说明假设正确。
即计算的墙高也正确，但需要检查消能墙后的底流衔接形式。
（2）消力池后底流消能衔接形式的判别 这时消力墙前的总能量为202'''2('')c j c j c q E h g h σσ=+2222''2('')32.561.0513.78529.8(1.0513.785)14.470.2614.73()c j c j c q h g h m σσ=+=⨯+⨯⨯⨯=+=经迭代计算得1 2.32()c h m =收缩断面的共轭水深21131''(181)2c c c c h q h gh =+ 232.3232.56(181)29.8 2.328.56()m =⨯+⨯⨯=因为1''c t h h <，故为淹没式的水跃衔接，不需要修建第二道消力坎。
（3）消力池池长的计算自由水跃的长度 6.9('') 6.9(13.785 1.061)87.8()j c c L h h m =-=⨯-= 消力池长度0.750.7587.865.85()J B L L m ==⨯=【Excel 迭代计算】由以上计算步骤可以看出，计算过程较繁琐，涉及到收缩断面水深的迭代求解，池深计算等复杂的计算过程。
使用Excel 计算软件进行计算，可大大加快计算速度。
按照消力坎式消力池的计算思路，在Excel 表格中编制相应的计算程序，如图11-1和图11-2所示。
图11-1和图11-2所示的表格，使用时应注意的问题：注1：表格使用方法：1.橙色区域对应的参数为基本参数值，需人工输入具体数值；绿色区域所对应的数据为程序自动运算的结果，切勿人工输入数值。
注2：若D13单元格中显示“否，不需修建消力池”，则无需进行消力池的水力计算。
注3：①“试算消力坎高度C ”一栏为是在折线实用堰淹没溢流的条件下，对消力坎的高度重新计算，当在橙色区域输入第一个试算高度后，可得到其后一差值为0.1的等差数列；②判断试算结束的精度默认为2%，若改变精度，需调整单元格F22:F31的程序。
③E8“消力高度C 取值”为符合试算精度要求的多个假设坎高的平均值。
11-1 挖深式消力池excel计算表（工作簿01）图11-2 挖深式消力池收缩水深hc excel计算表（工作簿02）注意：橙色区域对应的参数为基本参数值，需人工输入具体数值；绿色区域所对应的数据为程序自动运算的结果，切勿人工输入数值！表11.1 excel计算程序公式汇总计算项目序号名称Excel公式水力计算公式实用堰参数计算结果1 闸门总宽度B0(m) A9=$D$6*$E$6+($D$6-1)*$F$6 0cB B nb n1==+-（）d2单宽流量q（m3/(sm)）B9=C4/A9QqB=3上游行进流速v0（m/s）C9=C4/((A4+B4)*A9) 010()Qvp H B=+4 上游总水头E0(m) D9=A4+B4+C9^2/(2*9.8)20222cccqE hg hϕ=+判断是否修消力池5 收缩水深hc（m）A13='02 自动迭代（勿动）'!C8第1次迭代（02工作簿）C4='01 计算表格'!$B$9/('01 计算表格'!$E$4*SQRT(2*9.8*('01 计算表格'!$D$9+$B$2-'02 自动迭代（勿动）'!B4)))2()cccqhg E hϕ=-6第2次迭代（02工作簿）B5=C47C5='01 计算表格'!$B$9/('01 计算表格'!$E$4*SQRT(2*9.8*('01 计算表格'!$D$9+$B$2-'02 自动迭代（勿动）'!B5)))8第3次迭代（02工作簿）B6=C59C6='01 计算表格'!$B$9/('01 计算表格'!$E$4*SQRT(2*9.8*('01 计算表格'!$D$9+$B$2-'02 自动迭代（勿动）'!B6)))- 7 -计算项目序号名称Excel公式水力计算公式10第4次迭代（02工作簿）B7=C611 C7='01 计算表格'!$B$9/('01 计算表格'!$E$4*SQRT(2*9.8*('01 计算表格'!$D$9+$B$2-'02 自动迭代（勿动）'!B7)))12第5次迭代（02工作簿）B8=C713 C8='01 计算表格'!$B$9/('01 计算表格'!$E$4*SQRT(2*9.8*('01 计算表格'!$D$9+$B$2-'02 自动迭代（勿动）'!B8)))14 收缩断面共轭水深hc"（m）B13=A13/2*(SQRT(1+8*$B$9^2/(9.8*A13^3))-1)23''(181)2c ccch qhgh=+-15 下游水跃形式C13=IF(B13>D4,"远趋式水跃",IF(B13=D4,"临界式水跃","淹没式水跃")) ——16 是否需要修建消力池D13=IF(OR(C13="远趋式水跃",C13="临界式水跃"),"是，需要修建消力池","否，不需修建消力池")——消力坎高度计算情况一：自由溢流17折线形实用堰掩上总水头H0(m)B16=($B$9/(A16*$A$6*SQRT(2*9.8)))^(2/3)2310()2csqHm gσ=18 消力坎高度C(m) C16=$B$6*$B$13+$B$9^2/(2*9.8*SQRT($B$6*$B$13))^2-B162232''()2('')2c cj cj cq qC hg h m gσσσ=+-19实用堰出流淹没高度hs（m）D16=D4-C16 s th h c=-- 8 -计算项目序号名称Excel公式水力计算公式20 A16单元格A16=IF($F$16="自由溢流","情况一：属自由溢流，请检验是否需修建第二坎消力坎","属淹没溢流，请参考情况二")——21 实用堰下游收缩水深h c1（m）A19='02 自动迭代（勿动）'!$G$8 ——22 收缩断面共轭水深h c1"（m）B19=A19/2*(SQRT(1+8*$B$9^2/(9.8*A19^3))-1)21131''(181)2c ccch qhgh=+-23 消力坎后的水跃形式C19=IF($B$19>$D$4,"远趋式水跃",IF($B$19=$D$4,"临界式水跃","淹没式水跃")) ——24 是否需要修建第二道消力坎D19=IF($C$19="淹没式水跃","不需修建第二道消力坎","需要修建第二道消力坎") ——消力坎高度计算情况二：淹没出流25堰上总水头H10′(m)B22=$B$6*$B$13-A22+$B$9^2/(2*9.8*($B$6*$B$13)^2)2102''''2('')cj cj cqH h cg hσσ=-+26实用堰出流淹没高度hs（m）C22=$D$4-A22 s th h c=-27 淹没系数σs′D22=3.82-14.9*C22/B22+25.74*(C22/B22)^2-14.66*(C22/B22)^3210103103.8214.925.74()14.66()s ssh hsH HhHσ=-+-28单宽流量q′（m3/(sm)）E22=D22*$A$6*SQRT(2*9.8)*B22^(3/2)3210'2'sq m g Hσ=- 9 -计算项目序号名称Excel公式水力计算公式29 是否为所求高度C(精度2%)F22=IF(ABS((E22-$B$9)/$B$9)<0.02,"是","否") ——消力坎高度计算30消力坎高度C取值（m）E9=IF($D$13="是，需要修建消力池",IF($F$16="自由溢流",$C$16,IF(COUNTIF(F22:F31,"是")>0,SUMIF(F22:F31,"是",A22:A31)/COUNTIF(F22:F31,"是"),"假设坎高不符合要求，请重新假设")),"不需修建消力池")——消力池长度计算31消力池池长L B取值取值（m）E13=IF(D13="是，需要修建消力池",C6*6.9*(B13-A13),"不需修建消力池")JBl l（0.7～0.8）- 10 -【编写计算程序时需要注意的问题】①正确使用常用的计算函数。
