2015-共同学习之旅-给水工程-7-输水管渠、几种流量的基本概念
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流体的流量和流量方程在流体力学中,流量是指单位时间内通过某个截面的流体量。
它是描述流体运动的重要物理量之一,对于研究流体力学问题具有重要的意义。
本文将介绍流体的流量概念,以及与之相关的流量方程。
一、流量的概念流量(Q)是一个描述流体运动的重要物理量,它表示单位时间内通过某个截面的流体质量或体积。
流体的流量是由流体的速度和横截面积共同决定的。
一般来说,流速越快,横截面积越大,流量就越大。
流量可以用以下公式表示:Q = A * V其中,Q表示流量,A表示横截面积,V表示流速。
二、连续性方程流量方程是流体力学中的基本方程之一,它描述了流体在不同截面上的流量之间的关系。
连续性方程是流量方程的一种形式,描述了流体质量守恒的原理。
连续性方程可以用以下公式表示:A1 * V1 = A2 * V2其中,A1和A2分别表示不同截面的横截面积,V1和V2分别表示不同截面上的流速。
根据连续性方程,当流体通过一个截面时,流速越大,横截面积就越小,从而确保流量的守恒。
三、流量方程的应用1. 管道流量计算在实际应用中,我们经常需要计算管道中的流量。
通过测量管道截面积和流速,可以根据流量方程计算出管道中的流量。
这对于工程设计、流体控制等领域具有重要意义。
2. 涡轮流量计涡轮流量计是一种常用的流量测量仪器,利用涡轮叶片与流体的相互作用来测量流速,并通过流量方程计算流量。
涡轮流量计广泛应用于工业生产、环境监测等领域。
3. 流体力学研究流量方程是流体力学研究中的基本方程之一,通过流量方程可以研究流体在管道、河流等不同环境中的流动规律,为工程设计和自然界的水动力学研究提供理论基础。
四、总结流量是描述流体运动的重要物理量,它与流速和截面积有密切的关系。
流量方程是流体力学中的基本方程之一,连续性方程描述了流体质量守恒的原理。
流量方程在工程设计、流量测量和流体力学研究中具有广泛的应用。
通过对流体的流量和流量方程的研究,可以更好地理解和控制流体的运动行为,为相关领域的应用提供理论支持。
给水输水管渠输水管渠指的是水源到水厂这一段距离的管段,一般都比较长,广州的西江引水工程单条输水干管就有48.7公里。
介绍一下广州的西江引水工程:西江引水工程主要是为了保证亚运用水的重点工程,该工程总规模为350万m3/d,工程内容包括“取水口和取水泵站1座、并行的2条48.7km的原水干管(口径DN3600,够大的了),以及总计约41.1km 的原水分配支管。
1、管径和流速输水管道的设计流量,应按净水厂最高日平均时供水量+输水管道的漏失水量和净水厂自用水量确定。
输水管道不宜少于两条。
当多水源供水或有调节水池或其他安全措施时,也可修建一条输水管道。
城镇供水的事故流量不应低于设计水量的70%。
压力输水管道的设计流速不宜大于3m/s,不宜小于0.6m/s.2、输水方式当高差足够、地形适宜时且输送原水水量较大时,可采用明渠输水方式。
当高差足够、距离较长,在地形适宜时可采用无压重力暗渠输水方式。
采用暗渠输水时,当采用管径或当时直径小于700mm的圆形断面时,检查井间距不宜大于200m;当管径或当时直径大于700mm时,不宜大于400m。
在一般情况下,当有足够的可利用地形时,宜优先选择有压重力输水方式。
有压重力输水管道的最大流速不宜大于3m/s。
当流速大于3m/s时,应经过水锤分析计算设置减压水能装置和其他水锤防护措施。
当没有可利用的输水地形高差时,可选用水泵加压输水方式。
当水泵加压总扬程不大于90m,且输水距离不大于50km时,宜采用单级加压方式。
3、管道敷设在土壤承载力较高,且地下水位很低时,输水管道可直埋在管沟中的天然地基上。
在流沙、沼泽等土壤松软地区,应对输水管道进行基础处理,采用混凝土基础时,所采用混凝土强度等级不应低于C15。
在岩石或半岩石地基上,管底应铺垫厚度100~200mm的砂垫层。
输水管应设在污水管上方。
当输水管道与污水管平等设置时,管外壁净距不得小于1.5m。
4、输水管管材当地质条件较好,使用压力较低(1.0Mpa以下)时,对中小口径输水管道(不大于DN1200),可通过比较选择球墨铸件管、塑料管、夹砂玻璃钢管、预应力钢筋混凝土管等管材;。
一、名词解释给水系统:是保证城市、工矿企业等用水的各项构筑物及输配水管网组成的系统。
输水管:管径大、一般主要是输水,沿途不供水。
管网:在供水区域内纵横分布,分为干管和分配管干管: 管径较大,输送水量。
分配管:管径较小,向两侧配水。
统一给水管网系统:同一管网按相同的压力供应生活、生产、消防各类用水。
分地区给水管网系统:大中城市被河流分隔时,两岸工业和居民用水一般先分别供给,自成给水系统,随着城市的发展,再考虑将两岸的管网相互连通,成为多水源的给水系统。
分质给水系统:因用户对水质的要求不同而分成两个或两个以上系统,分别供给各类用户。
可分为生活给水管网和生产给水管网等。
分压给水系统:因用户对水压要求不同而分成两个或两个以上系统,分别供给各类用户。
工业用水重复利用率:在一定的计量时间(年或月)内,生产过程中使用的重复利用水量与总用水量之比。
水量平衡:用水量和损耗水量,循环回用水量,补充水量以及排水量保持平衡。
工业生产用水:一般是指工矿企业在生产过程中,用于冷却、空调、制造、加工、净化和洗涤方面的用水。
消防用水:是指在发生火灾的情况下用于灭火所需的水量。
日变化系数: Kd = 最高日用水量/年平均日用水量时变化系数Kh:Kh = 最高日最大时用水量/最高日平均时用水量。
Kh 通常变化在1.3~1.6之间(城市)用水量变化曲线:用每小时用水量占最高日总用水量的百分数表示,连接各线段而成的折线图。
水泵扬程: Hp = H0 + ∑h一级泵站扬程Hp=H0+ hs+hdH0:静扬程,即吸水井最低水位和水处理构筑物最高水位的高程差,mHs \hd :水头损失,以QI=αQd/T 计转输流量:当泵站供水量大于用水量时,多余的水通过整个管网流入水塔,流入水塔的水量叫做转输流量。
最大转输流量:转输流量为最大的一小时流量叫做最大转输流量,以此进行管网核算。
控制点:管网中控制水压的点,一般为离二级泵站最远或地形最高的点。
用以控制整个管网的水压,只要控制点的水压符合要求,全管网的水压就有了保证。
给水工程1.给水系统分类:按水源种类分,分为地表水和地下水;按供水方式分,分为自流系统(或重力供水)、水泵供水系统(或压力供水)和混合供水系统。
2.给水系统的组成:由取水构筑物、水处理构筑物、泵站、输水管渠和管网、调节构筑物组成。
3.日变化系数的计算方法:日变化系数(Kd)=一年中最高日用水量/一年中平均日用水量。
4.时变化系数的计算方法:日变化系数(Kh)=最高日内最高时用水量/最高日内平均时用水量。
5.城市为预见水量和管网漏失水量可按最高日用水量的15%--25%合并计算。
6.城市给水管网需保持的最小服务水头为:地面1层为 10m ,2层为12m,2层以上每层增加4m。
7.水泵扬程(Hp)等于静扬程和水头损失之和,静扬程(Ho)需根据抽水条件确定。
水头损失(Σh)包括水泵吸水管、压力管和泵站连接管线的水头损失。
8.给水管网的两种基本形式为:树状网(或枝状网)和环状网。
树状网的特点是造价低、供水可靠性低,环状网的特点是造价高、供水可靠性高。
9.经济流速:在数学上表现为求一定年限t内(称为投资偿还期)内管网造价和管理费用(主要是电费)之和为最小的流速,以此来确定给水管管径。
10.给水管一般分为金属管和非金属管,其中金属管主要以铸铁管和钢管为主,铸铁管按材质分可分为灰铸铁管和球墨铸铁管。
灰铸铁管的特点是耐腐蚀性较强、抗冲击和抗震能力较差、重量较大、容易发生漏水。
球墨铸铁管的特点是耐腐蚀性较强、抗冲击和抗震能力较差、重量较轻、不易漏水。
11.铸铁管接口有两种形式:承插式和法兰式。
12.水厂工艺流程中,地表水常规处理工艺流程为:原水→混合→絮凝沉淀池(或澄清池)→滤池→清水池→二级泵房→用户。
13.给水管最大设计流速不应超过2.5—3m/s,最低流速通常不得小于0.6m/s。
排水工程1.污水按照来源不同,可分为生活污水、工业废水和降水三类。
其中工业废水按照污染程度不同又分为生产废水和生产污水。
生产废水是指在使用过程中受到轻度污染或水温稍有增高的水。
第一章给水系统1.给水系统和输配水系统的组成 2.给水系统的给水形式的分类 3.影响给水系统布置方式的第二章设计用水量1.用水量定额的概念2.最高日用水量、平均日用水量、日变化系数、时变化系数第三章给水系统的工作情况1.二级泵站在无水塔和有水塔的情况下,其设计负荷分别怎样确定 2.清水池和水塔的容积的计算方法 3.一、二级泵站的扬程分别是怎样确定的 4.水塔的高度怎样确定第四章管网和输水管渠布置1.管网布置的基本形式、树状网和环状网各自的特点。
2.管网布置应该满足的最基本要求。
3.管网定线的概念,影响定线的因素。
第五章管段流量、管径和水头损失1.管网简化的原则,等效管的摩阻计算方法 2.沿线流量及节点流量和比流量的定义、折算系数。
3.经济流速的含义、来源 4.管网水力计算的基本方程、分类第六章管网水力计算1.树状网的水力计算(不一定考计算,但是必须要理解掌握) 2.了解三种基本解法的原理。
3.掌握校正流量的计算公式以及环状管网计算步骤。
4.熟悉多水源管网平差的处理方法。
5.熟悉管网校核的不同情况。
6.掌握输水管计算中当量摩阻的计算。
第七章管网经济技术计算1.知道管网优化设计的概念2.掌握管网技术经济计算的目标函数是按年计的管网建造费用和管理费用。
掌握在知道管段流量后可求得经济管径的原因(2阶导数大于0,有最小值)。
3.掌握压力输水管的经济管径确定公式。
4.熟悉重力输水管的性质公式常数熟悉界限流量的计算公式。
第八章分区给水1.分区给水的基本形式。
第九章水管、管网附件和附属构筑物1.管道材料应该符合的基本要求要求。
第十章管网的技术管理1.熟悉检漏的概念、分类;产销差水的概念。
2.给水系统的任务:——是将地球上可供人们使用的地面水、地下水通过一定的方式供给人们,它必须保证各种类型用户在水量、水压和水质上的要求,以满足人们生活、生产和消防用水的需要。
1、给水系统的组成1取水构筑物、2水处理构筑物3泵站4、输水管渠和管网5、调节构筑物2、给水系统的布置形式统一给水系统、分质给水系统、分压给水系统、分区给水系统3、影响给水系统布置的因素城市规划的影响、水源的影响、地形的影响4、工业水给水系统直流给水系统、循序给水系统、循环给水系统6、近期5-10年;远期10-20年7、清水池和水塔的作用清水池:1、调节一、二泵站之间供水不平衡的矛盾,即贮存调节水量。
给水管网学习笔记给水系统中(取水构筑物、一级泵站、水处理构筑物)最高日平均时设计(无水塔管网的二级泵站管网)最高日最高时设计输配水包括(给水系统中投资最大的子系统):泵站、输水管渠、管网、调节构筑物1无水塔管网的工作情况:任意时刻泵站供水量=管网用水量=最高日最高时水量最不利情况:管网最高用水时水压最不利情况:满足控制点的服务水头要求(控制点(水压的最不利点):只要该点服务水头满足要求,其余各点服务水头均以满足要求;常位于离泵站较远或地形较高的点;用以确定泵站扬程或水塔高度。
最小服务水头:配水管网在用户接管处应维持的最小水头)2、有水塔管网泵站应分级供水(设计的最高日泵站的总供水量=最高日用户的总用水量)A、用户用水量最大时:用户用水量>二泵站供水量用户用水量=泵站供水量+水塔供水量B、用户用水量最小时:用户用水量<二泵站供水量泵站供水量= 用户用水量+水塔供水量网前水塔:二级泵站及二级泵站到管网的输水管设计水量=二级泵站的供水线最大一级供水量确定;管网按最高日最高时用水量设计网中(或网后)水塔:二级泵站的设计水量=二级泵站的供水线最大一级供水量确定;二级泵站到管网的输水管设计水量管网按最高日最高时用水量-水塔(或高地水池)输入管网的流量计算;管网按最高日最高时用水量设计3、清水池的主要作用:a 调节一、二泵站间供水流量的差额W1 b储存消防用水W2 2hC储存水厂自用水W3 d安全储量(是消毒剂与水充分混合)W4、4、水塔的主要作用 a 调节容积由二泵站供水线和用户用水量曲线确定W1b储存消防用水W210min水塔(高低水池)和清水池有着密切的联系,二级泵站供水线越接近用水线则水塔容积越小,相应的清水池容积就要适当放大。
(但增加值与减小值是不等的,即不同泵站设计结果得出的清水池调节容积与水塔调节容积之和是不等的。
)5、节点流量与沿线流量的关系:a沿线流量转换成从管线两端点配出的节点流量q i q jb转换后管线内是不变的流量q (管段流量) c 折算与折算后水头损失相等d所有节点流量的总和=所有沿线流量的总和e某点的节点流量的数值等于与该点相连所有管线流量总和的一半。
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3.1基本概念3.1.1管道内水流特征Re= p vd/ p,3.1基本概念3.1.2有压流与无压流有压流: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)3.1基本概念3.1.3恒定流与非恒定流恒定流: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3.1基本概念3.1.4均匀流与非均匀流均匀流: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3.1基本概念3.1.5水流的水头与水头损失水头: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 )爪力水炽血5流体的重度j 测丿冷水头'祁 单位体积流体的重力,GA/)流速水头:谑/2g3.1基本概念3.1.5水流的水头与水头损失水头损失:流体克服阻力所消耗的机械能位■ R 流体所处的魁Zin沿程阻力:受固定边界限制做均匀流动水头损失局部阻力:固定边界发丫变化,引起流速分'布或方向发匸变化,从而集中发个在较短范围的阻力3.2管渠水头损失计算3.2.1沿程水头损失计算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de来代替3.2管渠水头损失计算3.2.1沿程水头损失计算C、入与水流流态有关,一般采用经验公式或半经验公式计算。
初二物理水流量
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目录
1.初二物理水流量的概念
2.水流量的测量方法
3.水流量的计算公式
4.水流量的应用
正文
1.初二物理水流量的概念
初二物理水流量是指单位时间内通过某一截面的水流体积,通常用立方米/小时或立方米/秒表示。
水流量是水力学的一个重要参数,它在农业灌溉、城市供水、河道治理、水力发电等领域有着广泛的应用。
2.水流量的测量方法
水流量的测量方法有多种,常见的有浮子流量计、涡轮流量计、电磁流量计等。
这些流量计的原理各不相同,但都是通过测量水流速和管道截面积来计算水流量的。
3.水流量的计算公式
水流量的计算公式为:Q=Av,其中 Q 表示水流量,A 表示管道截面积,v 表示水流速。
在实际应用中,通常需要先测量水流速和水流截面积,然后带入公式计算出水流量。
4.水流量的应用
水流量在实际生活中的应用非常广泛,例如在水库调度、农田灌溉、自来水供应等方面都需要对水流量进行精确的测量和计算。
此外,在水力发电中,水流量也是评估发电效率和电力输出的重要参数。
输水和配水工程⏹ 用户的用水量包括集中用水量和分散用水量1、 (对分散用水量)比流量qs :假设所有的分散用水量均匀分布在全部干管长度上,此时,单位管长向外配出的流量称比流量。
⏹ Q ——设计流量,Qh⏹ ∑q ——集中流量总和 ⏹ ∑l ——管网总计算长度 ⏹ l2、 l 下,沿管线向外配出的流量。
q l = q s l(与计算长度有关,与水流方向无关) 3、节点流量:集中用水量一般直接作为节点流量分散用水量经过比流量、沿线流量计算后折算为节点流量,即节点流量等于与该点相连所有管段沿线流量总和的一半。
q i =0.5∑q l0.5——沿线流量折算成节点流量的折算系数 4、 管段计算流量qij ——确定管径的基础 5、 管段流量qij 与沿线流量ql 的区别: 计算目的不同,算法不同:ql :在假定前提下,管段向外沿线配出,其值的大小沿线减小,无水流方向问题,只有数值大小,用以定节点流量及管段流量;qij :是依据节点流量得出的管段内大小不变的流量, 含义上qij=本段沿线流量的折算流量q+本段向下游转输的q t ,依据水流连续性计算,有方向性,用来确定管径、计算水头损失⏹ 前提条件:必须满足节点流量平衡条件,即满足节点连续性方程 i 点的连续性方程: q i +∑q ij =0 (流入i 点和流出i 点的流量代数和为0) qi ——i 点的节点流量qij ——从节点i 到节点 j 的管段流量,“流入为负,流出为正” 6、管径计算由“断面积×流速=流量” ,得)/(m s L l q Q q s ⋅-=∑∑)(4m q D πυ=树状管网水力计算步骤环状管网水力计算的步骤——结合例题⏹管网校核⏹消防时最高时流量+消防流量:Q h+Q x水压要求:10m⏹事故时事故供水量:最高时流量×70%:Q h×70%水压要求同最高用水时⏹最大转输时最大转输时流量: Q t水压要求:能够供水至水塔最高水位⏹ 在各校核流量、水压要求下,较核设计时所选水泵是否能提供相应的流量及扬程三、输水管渠水力计算⏹ 位置水头H=Z - Z 0是固定的,正常供水时和事故时可利用的水头差相等; ⏹ 平行设置的几根输水管若管径相同,则各条输水管的摩阻相等; ⏹ 输水管分段若是等分的,则各段的摩阻相等; ⏹ 事故供水量应为设计水量的70%以上。