流体输配管网水力计算的基本原理和方法

第二节 流体输配管网水力计算的基本原理和方法

目的：

1． 根据要求的流量分配，确定管网各管段管径和阻力，求得管网特性曲线，为

匹配管网动力设备准备条件,进而确定动力设备的型号和动力消耗. 2． 根据已确定的动力设备，确定保证流量分配的管道尺寸.

基本理论依据

⏹ 流体力学一元流动连续性方程和能量方程， ⏹ 串、并联管路的流动规律.

☐ 动力设备提供的压力等于管网总阻力 ☐ 若干管段串联后的阻力等于各管段阻力之和 ☐ 各并联管段的阻力相等

☐ 各管段阻力是构成管网阻力的基本单元 ☐ 管道总阻力等于沿程阻力与局部阻力之和

一、摩擦阻力计算 计算式

管道材料不变，断面尺寸不变，流体密度与流量不随沿程流量变化时：

☐ 对于气体管流中气体密度的变化不能忽略时，应根据摩擦阻力计算式与气体状态方

程和连续性方程联立，解得方程组为：

⎰

=l

s

ml dl

R P 2

42

1ρυλl Z T TZ P R L P P s 0

0005

20

2

221)4(62.1ρλ=-l

R l R P m s

ml ==

2

42

1ρυλ

下式是具体应用：

圆形管道内气体接近于0℃的常温，压力≯0.8M P a

近似取

得到：

P ≤0.005M P a 的管道，因为

注意：正确选择适合管流特征的摩阻计算式。

确定

计算公式后，需计算摩擦阻

力系数

依 据：

层流区：Re<2000

紊流到层流过渡区：

2000

紊流区（包括紊流区中的三个阻力区）

柯列勃洛克公式：

注意：此式适用于通风、空调、燃气、给水管道系统 摩擦阻力系数计算的专用公式

阿里特苏里公式： Re>4000，钢管或光滑管道

l Z T TZ p R L p p s 0

00

0520

22

2

1

)4(62.1ρλ=-11==Z Z T T 0

212p p p =+Re

64

=

λ)

(Re d

k f 、=λ3Re

0025.0=λ

谢维列夫公式：（适用于新钢管）

谢维列夫公式：（适用于新铸铁管）

水力光滑区 过渡区

阻力平方区

★★★ 注意的问题

管网中流体的流动状态

计算式与计算图表的使用条件和修正方法

二、局部阻力计计算公式 ：

局部阻力ζ由实验方法确定，其大小取决于管件部件或设备流动通道的几何参数，不考虑

Re 和绝对粗糙度的影响.

根据不同流通断面的几何参数，可以通过相关的计算图表计算局部阻力ζ.

三、常用的水力计算方法

1、假定流速法：

技术经济流速→确定输送流量→确定管道断面尺寸 →计算管道阻力

284

.06284.011055.075.0⎪⎭⎫ ⎝

⎛+⨯=-v d K νλ:

)107.2(6⨯≥ν

v

:)107.2(6

⨯<νv

284

.01

0134.0d K =λ:

)10176.0(6⨯<ν

v

284

.01

Re 77.0K =λ

2、压损平均法：

总作用压头均分给各管段→确定管段阻力→由管段流量→确定管道断面尺寸3、静压复得法

管道分段→改变管道断面尺寸→降低流速→克服管段阻力→重新获得静压