管网水力计算(精)
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伟星PE给水管道水力计算系统设计同其它种类的管道一样,PE管道系统在设计时应综合考虑埋理条件、流体性质、工作条件、温度范围、安装技术和工种费用等多种设计因素,但是其中最重要的设计为强度设计和水力计算两个部分。
强度计算聚乙烯管道的工作压力可由下式计算PN二2σs e/(D—e二2σs/(SDR—1其中σs=MRS/Fd这里:PN二管材公称压力σs=设计应力,MPaD=平均外径,mme=最小壁厚,mmSDR=标准尺寸化MRS=最小要求强度(20℃,50年,MPaFd=设计系数20℃时,MRS设计应力σs和设计系数之间的对应关系如下表:作为供水用PE管道系统,设计系数F d一般选择1.25,对于PE80级别的PE管材,对应的设计应力Q s为6.3MPa。
例如-SDR17的PE100管道,由上述计算可知,该管道的公称压力为PN10.此外,聚乙烯管道的耐压强度与温度有关,当管道的工作温度偏离20℃时,最大工作压力(MOP应按下列公式计算:MOP=PN*Ft Ft为温度折减系数水力计算压力损失计算管道的压力可按照达西—威斯巴赫公式进行计算:hf=入(L j/d )(V 2/2g式中:hf=摩擦损失:L=管道长度:d j =管道计算内径 g=重力加速度;V=平均流速; 入二摩阻系数紊流状态下,摩阻系数入可由阿里特苏里公式计算:入=0.11(K /d j +68/Re0.25式中:K=管内壁绝对粗糙度(mm ,对于PE 管;K=0.01mm Re=雷诺数;d j =管道计算内径(mm管件局部阻力水头损失按下式计算:h=KV 2/2g式中:h=局部水头损失:m v=水流速度,m/s g=重力加速度,m/s 2 K=各种管件的摩阻系数常见管件摩阻系数K 值如下:通常在设计过程中,为了简化设计,局部水头损失宜按下列管网沿途水头损失的百分数采用:生活给水管网25—30%;生产给水管网,生活、消防共用给水管网,生活、生产、消防共用给水管网均为20%。
热水管网的水力计算是在完成热水供应系统布置,绘出热水管网系统图及选定加热设备后进行的。
水力计算的目的是:计算第一循环管网(热媒管网)的管径和相应的水头损失;计算第二循环管网(配水管网和回水管网)的设计秒流量、循环流量、管径和水头损失;确定循环方式,选用热水管网所需的各种设备及附件,如循环水泵、疏水器、膨胀设施等。
第一循环管网的水力计算:1.热媒为热水:以热水为热媒时,热媒流量G按公式(8-8)计算。
热媒循环管路中的配、回水管道,其管径应根据热媒流量G、热水管道允许流速,通过查热水管道水力计算表确定,并据此计算出管路的总水头损失Hh。
热水管道的流速,宜按表8-45选用。
当锅炉与水加热器或贮水器连接时,如图8-12所示:热媒管网的热水自然循环压力值Hzr按式(8-35)计算:式中:Hzr—热水自然循环压力,Pa;Δh—锅炉中心与水加热器内盘管中心或贮水器中心垂直高度,m;p1—锅炉出水的密度,kg/m3;p2—水加热器或贮水器的出水密度,kg/m3。
当Hzr>Hh时,可形成自然循环,为保证运行可靠一般要求(8-36):当Hzr不满足上式的要求时,则应采用机械循环方式,依靠循环水泵强制循环。
循环水泵的流量和扬程应比理论计算值略大一些,以确保可靠循环。
2.热媒为高压蒸汽:以高压蒸汽为热媒时,热媒流量G按公式(8-6)或(8-7)确定。
热媒蒸汽管道一般按管道的允许流速和相应的比压降确定管径和水头损失。
高压蒸汽管道的常用流速见表8-13。
确定热媒蒸汽管道管径后,还应合理确定凝水管管径。
第二循环管网的水力计算:1.配水管网的水力计算配水管网水力计算的目的主要是根据各配水管段的设计秒流量和允许流速值来确定配水管网的管径,并计算其水头损失值。
(1)热水配水管网的设计秒流量可按生活给水(冷水系统)设计秒流量公式计算。
(2)卫生器具热水给水额定流量、当量、支管管径和最低工作压力同给水规定。
(3)热水管道的流速,宜按表8-12选用。
排⽔管⽹的⽔⼒计算第5章建筑内部排⽔系统5.2排⽔管⽹的⽔⼒计算1. 设计规定为保证管道系统有良好的⽔⼒条件,稳定管内⽓压,防⽌⽔封破坏,保证良好的室内环境卫⽣,在设计计算横⽀管和横⼲管时,须满⾜下列规定:⑴最⼤设计充满度建筑内部排⽔横管按⾮满流设计,以便使污废⽔释放出的⽓体能⾃由流动排⼊⼤⽓,调节排⽔管道系统内的压⼒,接纳意外的⾼峰流量。
建筑内部排⽔横管的最⼤设计充满度见表5-3。
排⽔横管最⼤设计充满度表5-3⑵管道坡度污⽔中含有固体杂质,如果管道坡度过⼩,污⽔的流速慢,固体杂物会在管内沉淀淤积,减⼩过⽔断⾯积,造成排⽔不畅或堵塞管道,为此对管道坡度作了规定。
建筑内部⽣活排⽔管道的坡度有通⽤坡度和最⼩坡度两种,见表5-4。
通⽤坡度是指正常条件下应予保证的坡度;最⼩坡度为必须保证的坡度。
⼀般情况下应采⽤通⽤坡度,当横管过长或建筑空间受限制时,可采⽤最⼩坡度。
标准的塑料排⽔管件(三通、弯头)的夹⾓为91.5°,所以,塑料排⽔横管的通⽤坡度均为0.026。
⽣活污⽔排⽔横管的通⽤坡度和最⼩坡度表5-4⼯业废⽔的⽔质与⽣活污⽔不同,其排⽔横管的通⽤坡度和最⼩坡度见表5-5。
⼯业废⽔排⽔管道通⽤坡度和最⼩坡度表5-5⑶最⼩管径为了排⽔通畅,防⽌管道堵塞,保障室内环境卫⽣,规定了建筑内部排⽔管的最⼩管径为50mm。
医院、厨房、浴室以及⼤便器排放的污⽔⽔质特殊,其最⼩管径应⼤于50mm。
医院洗涤盆和污⽔盆内往往有⼀些棉花球、纱布、玻璃渣和⽵签等杂物落⼈,为防⽌管道堵塞,管径不⼩于75mm。
厨房排放的污⽔中含有⼤量的油脂和泥沙,容易在管道内壁附着聚集,减⼩管道的过⽔⾯积。
为防⽌管道堵塞,多层住宅厨房间的排⽔⽴管管径最⼩为75mm,公共⾷堂厨房排⽔管实际选⽤的管径应⽐计算管径⼤⼀号,且⼲管管径不⼩于100mm,⽀管管径不⼩于75mm。
浴室泄⽔管的管径宜为100mm。
⼤便器是唯⼀在排⽔⼝没有⼗字栏栅的卫⽣器具,瞬时排⽔量⼤,污⽔中的固体杂质多,所以,凡连接⼤便器的⽀管,即使仅有1个⼤便器,其最⼩管径也为100mm。
给水管网水力计算
1.确定给水管网各管段的管径
给水管道的流速控制范围:
1、对于生活或生产给水管道,一般采用1.0~1.5m/s,不宜大于2.0m/s,当有防噪声要求,且管径小于或等于25mm时,生活给水管道内的流速可采用0.8~1.0m/s;
2、消火栓给水管道的流速不宜大于2.5m/s;
3、其自动喷水灭火系统给水管道的流速不宜大于5m/s,其配水支管在特殊情况下不得大于10m/s。
2.给水系统水压的确定
H=H1+H2+H3+H4
H1——引入管起点至配水最不利点位置高度所要求的静水压;
H2——引入管起点至配水最不利点的给水管路即计算管路的沿程与局部阻力水头损失之和;
H3——水表的水头损失;
H4——配水最不利点所需的流出水头。
3.水力计算方法和步骤
1、根据综合因素初定给水方式;
2、根据建筑功能、空间布局及用水点分布情况,布置给水管道,并绘制出给水平面图和轴侧草图;
3、绘制水利计算表格;
4、根据轴侧图选择配水最不利点,确定计算管路;
5、以流量变化处为节点,从配水最不利点开始,进行节点编号,并标注两节点间的计算管段的长度;
6、按建筑的性质选择设计秒流量的计算公式,计算各管道的设计秒流量;
7、根据设计秒流量,考虑流速,查水利计算表进行管网的水利计算,确定管径,并求出给水系统所需压力;
8、校核(H0≥H;H0略<H ;H0远<H )
9、确定非计算管路各管径。
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。
υπ42dq g =πυgq 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2-122.4.2 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 hyL——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 ;dj——管道计算内径,m;q g——给水设计流量,m3/s;Ch——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Ch = 100。
(2-14)设计计算时,也可直接使用由上列公式编制的水力计算表,由管段的设计秒流量,控制流速在正常范围内,查出管径和单位长度的水头损失。
“给水钢管水力计算表”、“给水铸铁管水力计算表”以及“给水塑料管水力计算表”分别见附表2-1、附表2-2和附表2-3。
太阳能集热工程,管网的水力计算管网的水力计算(1)管网热水流速的确定。
热水管道内的流速,宜按照表1来选用。
(1) 表1公称直径DN/mm 15---20 25---40 ≧50流速/ (m/s) ≦0.8 ≦1.0 ≦1.2(2) 热水管道阻力的确定。
热水管道的沿程水头损失可按照表2来计算,管道的计算内径应考虑结垢和腐蚀引起过水断面缩小的因素。
I= 105Ch-1.85 Di- 4.87 Qg-1.85式中I-------- 管道单位长度水头损失,kPa/mDi------ 管道计算内径,m;Qg----- 热水设计流量,m3/s;Ch-------- 海澄—威廉系数,各种塑料管、内衬(涂)塑管Ch =140;铜管、不锈钢管Ch =130 ;衬水泥、树脂的铸铁管Ch =130;普通钢管、铸铁管Ch =100.1. 热水管道的配水管的局部水头损失,宜按照管道的连接方式,采用管(配)件当量长法计算。
当管道的管(配)件当量长度资料不足时,可以按照下列管件的连接状况,按管网的沿程水头损失的百分数取值。
A:管(配)件内径与管道内径一致,采用三通分水时,取25%--30%;采用分水器时,取15%---20%。
B:管(配)件的内径略大于管道内径,采用三通分水时,取50%--60%;采用分水器分水时,取30%--35%。
C: 管(配)件内径略小于管道内径,管(配)件的插口插入管口内连接,采用三通分水时,取70%---80%; 采用分水器分水时,取35%---40%。
(备注:螺纹接口的阀门和管件的摩阻损失当量长度可参照GB50015---2003 《建筑给水排水设计规范》附录B选用)2. 热水管道上附件的局部阻力可参照以下计算A: 管道过滤器的局部水头损失,宜取0.01MpaB:管道倒流防止器的局部水头损失,宜取0.025---0.04 Mpa。
C:水表的水头损失,应按照选用产品所给定的压力损失值来计算。
在未确定具体产品时,可按照下列情况取用:住宅的入户管上的水表,宜取0.01 Mpa;建筑物或小区引入管上的水表,宜取0.03 Mpa。
伟星PE给水管道水力计算系统设计同其它种类的管道一样,PE管道系统在设计时应综合考虑埋理条件、流体性质、工作条件、温度范围、安装技术和工种费用等多种设计因素,但是其中最重要的设计为强度设计和水力计算两个部分。
强度计算聚乙烯管道的工作压力可由下式计算PN二2(T s e/(D— e 二2 c s / (SDR-1其中c s=MR/Fd这里:PN二管材公称压力c s=设计应力,MPaD=平均外径,mme=最小壁厚,mmSDR标准尺寸化MRS最小要求强度(20 C,50 年,MPaFd^计系数20 E时,MRSS计应力(T s 和设计系数之间的对应关系如下表:作为供水用PE 管道系统,设计系数F d 一般选择 1.25,对于PE80级别的PE管材,对应的设计应力Q 为6.3MP& 例如-SDR17的PE100管道,由上述计算可 知,该管道的公称压力为 PN10.此外,聚乙烯管道的 耐压强度与温度有关,当管 道的工作温度偏离20r 时,最大工作压力(MOP应 按下列公式计算:MOP=PN*Ft Ft 为温度折减 系数水力计算 压力损失计算管道的压力可按照达西—威斯巴赫公式进行计算:2hf=入(L j /d) (V /2g 式中:hf=摩擦损失:L=管道长度:d j=管道计算内径g=重力加速度;V=平均流速;入二摩阻系数紊流状态下,摩阻系数入可由阿里特苏里公式计算:入=0.11(K /d j +68/Re0.25式中:K=管内壁绝对粗糙度(mm 对于PE管;K=0.01mm Re^诺数;d j二管道计算内径(mm管件局部阻力水头损失按2下式计算:h=KV/2g式中:人=局部水头损失:m v=水流速度,m/s g=重力加2速度,m/s K=各种管件的摩阻系数常见管件摩阻系数K值如下:通常在设计过程中,为了简化设计,局部水头损失宜按下列管网沿途水头损失的百分数采用:生活给水管网25—30%;生产给水管网,生活、消防共用给水管网,生活、生产、消防共用给水管网均为20%。
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。