压力管道水力计算

3 按照终点流量要求，确定各段流量 4 以经济流速确定各段管径 5 取标准管径后，计算流速和摩阻 6 按长管计算各段水头损失hw
1
z2 2
3
z1
J
z3
7 按串联管道计算起点到控制点的总水头损失。
285井 站 ： 282、 283、 284
安县
罗浮山温泉 秀水
24
塔水站
花街镇 93
Φ 159× 6,L34Km
压力管道水力计算
压力管道计算原理
有压管道：管道被水充满，管道周界各点受到液体压强作用，
其断面各点压强，一般不等于大气压强。
管壁
管壁
液体
液体自由面
有压管道
无压管道
工程中，常用各种有压管道输送液体，如水电站压力引水 钢管；水库有压泄洪隧洞或泄水管；供给的水泵装置系统及 管网；输送石油的管道。
管道按布置分
第一类问题的计算步骤
（1）已知qV、l、d 、、 Δ ，求hf；
qV、l、d 计算Re
计算
计算 hf
第二类问题的计算步骤
（2）已知hf 、 l、 d 、 、 Δ ，求qV； 假设
由hf计算 v 、Re
= New
计算New
N
Y
校核 New
由hf计算 v 、 qV
第三类问题的计算步骤
（3）已知hf 、 qV 、l、、 Δ ，求d。 hf qV l Δ
377井 站 ： 377 378井 站 ： 378
164井 站 ： 164、 Q47 256井 站 ： Q 73-1、 Q 73-2、
= New
假设
由hf计算 v 、Re
由Re、查莫迪图得New
求解方法相当 于简单管道的第 二类计算问题。
N
Y
校核 New
由hf计算 v 、 qV
（2）已知总流量qV ，求各分管道中的流量及能量损失 。
假设管1的 q’V1 由q’V1计算管1的h’f1 由h’f1求q’V2和 q’V3
q’V1 = qV1
114井 站 ： q4、 q38 105井 站 ： 105
249井 站 ： 250、 291
135阀 室
68
135井 站 ： 135-2、 q30、 q31
xp17井 站 ： xp17、 xp13、 xp20、
xp21、 xp22、 xp3、 290
xp5井 站 ： xp5、 q60
xp15井 站 ： xp15、 xp15-1、 xp15-2
62井 站 ： q62、 q62-1、 q62-
2、 q62-3、 CX374
132井 站 ： 132
新场集输站
1
116
大联合来气
Φ
2 L
73 ＝
× 0.
6 2K
m
德新集输站
161增 压 站
Φ L＝5.251K9m×7 Φ L＝61.559Km×6
6 Φ1L5＝9×5Km
什邡站 83
Φ L＝0.135K9m×6
简单管道 复杂管道
两种水头损失大小比重
短管 长管
串联管道
并联管道
分枝管道
局部水头损失、流速水头占 总水头损失比例较大（大于 5%），计算时不能忽略
沿程水头损失水头为主， 局部损失和流速水头在总 水头损失中所占比重很小，
计算时可忽略。
注意
1 长管和短管不按管道绝对长度决定。 2 当管道存在较大局部损失管件，例如局部开启闸 门、喷嘴、底阀等。既是管道很长，局部损失也 不能略去，必须按短管计算。 3 长管：忽略局部水头损失和流速水头（沿程损 失不能略去），计算工作大大简化，其对结果又 没有多大影响。
72
Φ1 L＝
59× 6 2.8Km
133井 站 ： 133-2、 q26、 q33
Φ
L1＝5 91×.
6 7K
m
71 133井 站
217井 站 ： 217、 261 167井 站 ： 281 L ＝Φ11.519K×m 6
264阀 室 58
Φ
1
5 L
9× ＝2
6 K
m
柏龙镇 371井 站 ： 371
川润
Φ 133× 5
80
L ＝ 4 . 2 齐K m 福 站
石亭江阀室
绵竹天然气公司
龙蟒集团
168井 站 ： 168、 168-1、 168-2
373井 站 ： 373、 373-1
36 齐福站
249井 站 ： q80 170井 站 ： 170、 170-1、 170-2
114井 站 ： q88、 q88-1
压力管道水力计算的主要内容就是确定水头损失，包 括沿程水头损失和局部水头损失。
§5.1 管路特性曲线
1．管路系统的水力特性
管路系统的性能曲线：
管路系统流量和水头损失关系曲线（ qV ~ hf）
hw
l d
v2 2g
8 2g
L d5
Q
2
Q 2
2．泵的水力特性
泵性能曲线：水泵的出水流量
qV分别与扬程H、效率、轴功率N
界牌镇 94
Φ159×6,L19.5Km
川
西
地
区
高
低
压管网仿真图
285阀 室 70
264井 站 ： 264、 218、 262、 270? 263井 站 ： 263
260阀 室 -2 69
L＝Φ08.963×K4m
156井 站 :156、 156-2、 q40、 q42、 q53、 xp6、 xc32、 xp12
计算 与 d的函数曲线
= New
计算New
N
Y
校核 New
由hf计算 v 、 qV
二、串联管道
由不同管道直径和管壁粗糙度的数段根管子连接在一起 的管道。
串联管道特征 A
1.各管段的流量相等
qvqv1qv2qv3......
1
2.总损失等于各段管 道中损失之和
B
H
2
hwhw 1hw2hw3......
hf 求出后，再求出各支管的流量
四、分枝管路
分支管道特征 流入汇合点的流量
等于自汇合点流出的 流量。
qv1qv2qv3
计算问题－新建管道，确定管径、起点压力
已知管网结构形式（地形、长度、用户位置）、用量、用户 所需水头，确定管径和管网起点水压。
1 根据管网布置图，将管网分段编号
2 选定主干线，一般从起点到最远点
73
Φ1 L＝
59× 6 3.3Km
xp5井 站
q68井 站 ： q68、 q67、 q78
75
Φ L
15 ＝
9 4
× .4
6 K
m
74
371阀 室
xp17井 站
256阀 室
Φ 159× 6,L＝ 4.1Km
56
55
134-2
Φ
1L5＝9 ×2
6 Km
57
Φ
159 L＝
×6 1Km
163井 站 ： 163-2、 220、 xq29、 xq44、
3 7 0 井 站 ： 3 7 0 、 3 7 01- 16 、2 井- 2站、：- 31、6 2 、 1 6 2 A B
370-1环 )
135井 站 ： 135、 259
167井 站 ： 167 375井 站 ： 375、 375环
Φ 159× 0.4Km6 L＝
Φ L＝159×
1Km 6 Φ
L＝01.559Km×6
v0 l1 d1 v1
l2 d2 v2
l3 d3 v3 v3
1 H 0 v 2 g 2＋ h fih j ( id lii v 2 ig 2 iv 2 ig 2 v 2 g 2)
三、并联管道
由几条简单管道或串联管道，入口端与出口端分别连接 在一起的管道系统。
并联管道特征
1.总流量是各分管段流量之和。
浅 68阀 室
站 ： 222
Φ L＝01.549Km×6
(x p1 6站 :X P 1 6)
袁家阀室 22
75井 站 21
Φ L＝ 0
.19559K×m
6
Φ L＝01.549Km×6
20
Φ L＝01.559Km×6
260井
站
：
2
6
(0x
q
7
5 1
井 、
站 ： XQ -2、 -3)
75-
260井 站
19
两类计算问题
（1）已知串联管道的流量qV，求总水头H ；A （2）已知总水头H，求串联管道的流量qV 。 1
B H
2
按长管计算 1
hf1
v0
l1 d1
l2 d2
hf2
H
l3 d3 hf 3
1
Q1
Q2 q1
Q3 q2
Hhf1hf Q1 Q2 q1
2
hf
3
（ lv2 ） 1（ lv2 ） 2（ lv2 ） 3
A
qvqv1qv2qv3...... Q
Q1 d1 hw1 Q2 d2 hw2 Q3 d3 hw3
B Q
2.并联管道的损失等于各分管 道的损失。
hwhw 1hw2hw3...... 特点：一般按长管进行水力计算
两类计算问题
A Q
Q1 d1 hw1 Q2 d2 hw2 Q3 d3 hw3
B Q
（1）已知A点和B点的静水头线高度（即z+p/g)，求总流量qV；
hf1
v0 l1 d1
l2 d2
hf2
l3 d3
H hf 3
Q1
Q2
Q3
1
q1
q2
按短管计算
1
α1 v12
α2 v22
2g
2g
α3 v32 2g
H
v0 l1 d1 v1
l2 d2 v2
l3 d3 v3 v3
1
对上游断面和出口断面列能量方程，则
1
α1 v12
α2 v22
2g
2g
α3 v32 2g
H
2gd
2gd
2gd
Q2 Q3q2
Hhf1hf Q1 Q2 q1
2
hf
3
（ lv2 ） 1（ lv2 ） 2（ lv2 ） 3
2gd
2gd
2gd
Q2 Q3q2
上式是串联管道的基本公式，联立以上三式，可
解算Q、d、H 等问题。
IR1
IR2
IR3
U
在长管的条件下，各段的测压管水头线与总水头 线重合，管道水头线呈折线，因为各管段流速不同， 1水头线坡度也各不相同。
Φ L＝1.185K9m×6
LΦ＝125.95K×m6
LΦ＝105.93K×m6
79
Φ2 L＝
73× 9 4.1Km
78
Φ 273× 9 L＝ 1Km
109阀 室
114阀 室
Φ 273× 9 77 L＝ 0.9Km
249阀 室
76 246井 站
Φ273×9 L＝4.1Km
7个 小 用 户 新 市 站 81
59
阀室 92
广富 永河
绵远、河清
川西燃气公司用气
(xq81站 ： 81、 95 xq52站 ： 52、 52-2、 52-1、 xq43站 ： 43、 35、 36、 51、 54)
Φ 325× 6,L＝ 37.5Km
Φ L＝0.859Km×4
106井 站 ： 106 109井 站 ： 109 323井 站 ： 323
82 石 亭 江 阀 室 37
35
Φ 159× 6 L＝ 1Km
114井 站 于 此 点 接入输气干管
பைடு நூலகம்
34 168阀 室
Φ 159× 6 L＝ 0.8Km
3 3 Φ 159× 6,L＝ 2.5Km
Φ 159× 6,L＝ 1Km 32
31
Φ 159× 6,L＝ 2Km
62阀 室
此 点 为 132井 站 经 198阀 室 接入输气干
n
QQ1 Q2Q3 Qi i1
设各管径、流量分别为di、Qi ，i =1，3 。 考虑每一支的能量方程，则
hf1hf2hf3hf
hf
lv 2 2 gd
各支水头损失，按长管计算，则
各支的流量与总流流量之间应满足连续方程，即
n
QQ1 Q2Q3 Qi i1
若总流的流量及各并联支管的直径、长度、 和粗糙度已知时，可求出总流量、支流量以及水 头损失；
xq57
xp2井 站 ： xq27、 cx219
256井 站 ： 256、 q12、 q13 277井 站 ： 277、 q8
260阀 室
xp7井 站 ： xp7、 278
158井 站 ： 158、 q15
135井 站
q46单 井 ： q46
q22井 站 ： q22、 257
18
164井 站 ： q20、 152井 站 ： q23、 169井 站 ： 169环 、 222井
N
h’f1= h’f2 = h’f3
Y 结束计算
按q’V1 、q’V2 和 q’V3的比例计算 qV1 、qV2 和qV3
计算h’f1 、 h’f2和h’f3
A Q
Q1 d1 hw1 Q2 d2 hw2 Q3 d3 hw3
B Q
hfA hf1=hf2=hf3=hf
HA
l3 d3 Q3
hf H
HB
l2 d2 Q2
的关系曲线（ qV ~ H， qV ~， qV
~ N曲线）。
其中：水泵的qV ~ H关系曲线
称为水泵的水力性能曲线
三类计算问题 简单管道的水力计算是其它复杂管道水力计算的基础。
（1）已知qV、l、d 、、 Δ ，求hf； （2）已知hf 、 l、 d 、 、 Δ ，求qV； （3）已知hf 、 qV 、l、、 Δ ，求d。
A Q
B Q
l1 d1 Q1
设各管径、流量为di、Qi ，i =1，3 ，考虑能量方程，则
h f1h f2h f3h f
hf
lv 2
2 gd
HA
hfA hf1=hf2=hf3=hf
l3 d3 S3 Q3
hf H
HB
l2 d2 K2 Q2
A Q
B Q
l1 d1 Q1
各支的流量与总流流量之间应满足连续方程，即
管
161增 压 站 在 此点接入输
气干管
455井 站 ： 455
6 Φ159×2.2Km
L＝
136井 站 ： 136
165井 站 ： 165、 Q 25、 Q 25-1、 165-1
Φ L=0.155K9m×6,
133井 站 ： 133、 Q 33-2、 q34 、 q74 Q 22井 站 ： 155A 、 Q 82