压力管道的水力计算和直径的确定

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浅谈市政污水压力管道的设计

浅谈市政污水压力管道的设计韩猛摘要传统的重力管道排水技术虽然历史悠久、技术成熟，但是对于目前市政污水管道排水来说，由于受到地面高程、软土地基等不利自然环境因素影响，单纯依靠污水重力管道排水变得很不现实。

因此，污水压力管道的建设势在必行。

本文主要从污水压力管道及其附属构筑物的设计、管道跨越桥梁等障碍物几个方面对污水压力管道系统的总体设计进行深入论述。

关键词市政;污水压力管道;设计0引言传统的重力流污水管道技术成熟，使用广泛，但在设计中有时会遇到污水由地势低洼处排向地势高处，此时依靠重力流排水就变得很不现实，一是过深的管沟开挖增加了人工及物资成本，还存在着施工过程中深基坑的安全问题。

二是对于已建成的高处污水管道而言，低洼处污水管道的标高较低，无法接入已建管道。

同时，重力流污水管道通过检查井连接，不可避免地存在渗漏污水的现象。

因此，在城市中仅仅依靠重力流来实现城市污水转输是不够的。

此时，就有必要进行污水压力管道的建设，以弥补重力流管道在污水输送方面的不足。

1污水压力管道的特点污水压力管道是以压力管道输送污废水的排水系统，相对于重力流污水管道，具有如下几个方面的特点：（1）可以避免重力流污水管道因铺设距离长、埋深大而造成的在复杂地质条件下施工困难的问题;污水压力管道铺设不受土质地形限制，可适用于各种复杂地质、地形条件下施工的特殊要求。

（2）各个不同企业所排出的污水共同使用一条排水压力污水干管，可以有效简化污水管网。

（3）对现代城市快速发展的环境适应性强，在排水管径不能满足远期水量要求的特殊情况下，可进行延伸而无须过分担心高程污水接入的问题。

2污水压力管道设计污水压力管道设计中，管材选择是基础环节，直接关系后续的设计与计算，因此，应该予以特别重视，本文对几种常见管材的优缺点进行了分析总结，便于根据实际情况进行选择。

污水压力管道设计需要先对其进行平面定线、划分产污区的面积，从而精确地计算污水压力管道设计管段的设计流量、确定压力管道管径，然后根据污水排入干管的曲线走向及附近地形及标高，确定系统的各个控制点，再根据每个控制点的设计高程、设计管段管径、设计流量等因素进行计算，可得出系统沿程压力高程曲线，该压力高程曲线为系统实现压力平衡的基础，同时也是污水压力泵选择的重要依据。

水电站压力管道.

正常使用极限状态：钢管结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。
第六节明钢管的管身应力分析
结构设计状况分为持久状况、短暂状况和偶然状况三种。
三种设计状况均应进行承载能力极限状态设计。
持久状况还应进行正常使用极限状态设计；短暂状况可根据需要进行正常使用极限状态设计；偶然状况可不进行正常使用极限状态设计。承载能力极限状态，是指钢管结构或构件，或达到最大承载能力、或丧失弹性稳定、或出现不适合于继续承载的变形；正常使用极限状态，是钢管结构或构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。
1. 功用：固定钢管，承受因水管改变方向而产生的轴向不平衡力。水管在此处不产生任何位移。 2. 布置：在水管转弯处，直线段不超过150m。 3. 类型：一般由混凝土浇制，靠自重维持稳定。
封闭式：应用广泛。结构简单，节约钢村，固定效果
好。
开敞式：采用较少。易于检修，但受力不均匀。
三、镇墩(anchor block)
明钢管首部设事故闸门，并考虑事故排水等
二、压力管道引进厂房的方式
1. 正向引近：低水头电站。水流平顺、水头损
失小，开挖量小、交通方便。钢管发生事故
时直接危机厂房安全。
2. 纵向引近：高、中水头电站。避免水流直冲
厂房。
3. 斜向引近：分组供水和联合供水。
二、压力管道引进厂房的方式
(a)、(b) 正向引进
(2) 滚动式(rolling ring girder support)
在支承环与墩座之间加圆柱形辊轴，摩擦系数f小，适用于D>2m。
(3) 摆动式(rocking ring girder support)
在支承环与墩座之间设一摆动短柱。摩擦系数f很小，适用于大直径管道。

压力管道的规定

中国铝业股份有限公司中州分公司设计院企业标准 Q/ZLZZA02—2008压力管道设计技术规定2008-04-01发布 2008-04-10实施焦作华诚冶金工程设计有限公司发布前言本标准于2008年4月首次发布本标准由中国铝业股份有限公司中州分公司设计院标准化工作委员会提出本标准起草单位：焦作华诚冶金工程设计有限公司本标准主要起草人：本标准审定人：本标准批准人：目录1.范围2.压力管道设计技术管理总则3.管径选择的一般原则4.管道敷设原则5.管道材料和主要附件选择6.应力计算7.固定支架压力管道设计技术规定1.范围本标准规定了中州分公司设计院压力管道设计技术的工作要求。

本标准适应于中州分公司设计院设计资质范围内各类压力管道设计技术工作的管理。

2.压力管道设计技术管理总则为贯彻劳动部颁布的《压力管道安全管理与监察规定》（劳动部发[1996]140号），《压力容器压力管道设计单位资格许可与管理规则》（国质检锅[2002]235号）以及有关国家标准，加强我公司压力管道设计的管理，确保设计质量，特制订本规定。

本规定中凡与国家有关法规、标准不一致的，均以国家法规、标准为准。

本规定所包含的压力管道为：本公司所设计压力管道包括《压力容器压力管道设计许可规则》（TSG R1001-2008）中规定的GC2。

详述如下：GC2：（1）输送GB20160《石油化工企业设计防火规范》及GBJ16《建筑设计防火规范》中规定的火灾危险性为甲、乙类可燃气体或甲类可燃液体介质且设计压力<的管道。

（2）输送可燃流体介质有毒流体介质设计压力P<且设计温度大于等于400的管道。

（3）输送非可燃流体介质无毒液体介质设计压力P<10MPa且设计温度大于等于400的管道。

（4）输送液体介质设计压力P<且设计温度400的管道。

本规定不适用下列情况：（1）设备本体管道。

（2）军事装备、核设施、航空航天器、铁路机车、海上设施、船舶以及煤矿矿井使用的管道。

压力管道供水方式

形成流幅。
b 自动强化阶段，承受较高荷载；
破坏阶段
第四节钢管的材料、容许应力和管身构造
2 加工性能
辊扎、冷弯、焊接等方面的性能
冷弯塑性变形发生冷强时效硬化钢材变脆焊接焊缝不开裂，不降低焊缝及相邻母材的机械性能
（如强度、延伸率、冲击韧性等）。
后处理进行消除内应力处理
第二节压力管道的布置和供水方式
一、压力管道的供水方式
11
单元供水
第二节压力管道的布置和供水方式
一、压力管道的供水方式
12
集中供水
第二节压力管道的布置和供水方式
一、压力管道的供水方式
13
分
组
调压室
供
厂房
水
第三节压力管道的水力计算和经济直径的确定
第三节压力管道的水力计算和经济直径的确定
第四节钢管的材料、容许应力和管身构造
第四节钢管的材料、容许应力和管身构造
第四节钢管的材料、容许应力和管身构造
一、钢管的材料
受力构件和加强构件: 管壁、加劲环、支承环:A3、16Mn，和经过
正火的15MnV和15MnTi
支座的滚轮和支承板等:A3、A4、A5、16M35、 45 屈服点为60～80kgf/mm2的高强度钢材
第三节压力管道的水力计算和经济直径的确定
一、水力计算
1、恒定流计算
确定管道的摩阻损失和局部损失两种。
2、非恒定流计算
确定最高和最低压力线
第三节压力管道的水力计算和经济直径的确定
二、管径的确定
压力管道的直径应通过动能经济计算确定
彭德舒公式：
D 7 5.2Qmax 3 H
V经 5 ~ 7m / s

水电站(问答题答案版)

水电站复习思考题（1）复习思考题（水轮机部分）（一）1.水电站的功能是什么，有哪些主要类型？2.水电站的装机容量如何计算？3.水电站的主要参数有哪些（H、Q、N、N装、P设、N保），说明它们的含义？4.我国水能资源的特点是什么？5.水力发电有什么优越性？复习思考题（水轮机部分）（二）1.水轮机是如何分为两大类的？组成反击式水轮机的四大部件是什么？水轮机根据转轮内的水流运动和转轮转换水能形式的不同可分为反击式和冲击式水轮机两大类。

组成反击式水轮机的四大部件是：引水部件、导水部件、工作部件、泄水部件2.反击式和冲击式水轮机各是如何调节流量的？反击式水轮机：水流在转轮空间曲面形叶片的约束下，连续不断地改变流速的大小和方向。

冲击式水轮机：轮叶的约束下发生流速的大小和方向的改变，将其大部分的动能传递给轮叶，驱动转轮旋转。

3.什么是同步转速，同步转速与发电机的磁极对数有什么关系？尾水管的作用是什么？同步转速：电机转子转速与定子的旋转磁场转速相同(同步)。

同步转速与发电机的磁极对数无关。

尾水管的作用：①将通过水轮机的水流泄向下游；②转轮装置在下游水位之上时，能利用转轮出口与下游水位之间的势能H2；③回收利用转轮出口的大部分动能4.水轮机的型号如何规定？效率怎样计算？根据我国“水轮机型号编制规则”规定，水轮机的型号由三部分组成，每一部分用短横线“—”隔开。

第一部分由汉语拼音字母与阿拉伯数字组成，其中拼音字母表示水轮机型式。

第二部分由两个汉语拼音字母组成，分别表示水轮机主轴布置形式和引水室的特征；第三部分为水轮机转轮的标称直径以及其它必要的数据。

水轮机的效率：水轮机出力（输出功率）与水流出力（输入功率）之比。

Ƞ=P/Pw5.什么是比转速？54H s n表示当工作水头H=1m 、发出功率N=1kw 时，水轮机所具有的转速n 称为水轮机的比转速。

复习思考题（水轮机部分）（三）1.解释水轮机效率的组成，三种效率之间的关系如何？什么是水轮机的最优工况？水力效率ηs、容积效率ηv、机械效率ηj。

水管压力计算

给水管道工作压力的计算方法摘要：PVC-U 管材因其重量轻、水力条件好、使用寿命长、安装简单等优点在各种供水管网中应用日益普及。

但是，大口径PVC-U 管材与传统管材相比因价格较高，建设期投资较多，而当今工程方案比选往往忽略动态费用（例日常运行费用等），影响了其推广应用。

为此，通过对PVC-U 管材与传统管材的技术经济比较，为大口径PVC-U 给水管的推广应用创造条件。

关键词：PVC-U 管道方案比选现值费用运行成本一、引言以传统管材（球墨铸铁管、混凝土管道）为计算准则，在传统管材最优实用流速下，以相同输水能力为基准，结合同规格PVC-U 管材进行分析比较。

原始数据：管线流量取Q 总50000 m3/d 0.5787 m3/s；管材选择：球墨铸铁管材DN800（K9 级）；混凝土管DN800PVC-U 管材Φ800×19.6mm管线长度：L 19000m参考依据：《室外给水设计规范》中华人民共和国国家标准《埋地硬聚氯乙烯给水管道工程技术规程》中国工程建设标准化协会标准二、管道的技术可行性分析1、流速计算：式中di:管材内径（m）u：管内水的平均流速（m/s）Q：管材输水量（m3/s）球墨铸铁管DN800（K9 级）流速 1.15 m/s混凝土管DN800 流速1.15 m/sPVC-U 管材流速Φ800×19.6mm（0.63Mpa）管材1.27 米/秒结果表明三种管材流速均在经济流速范围之内是可行的。

2、水力计算：球墨铸铁管水力计算球墨铸铁管内流速＜1.2 m/s 时，单位水头损失可由下式计算。

式中: ：每米管道的水头损失米：管材内径（m）：管内水的流速（m/s）代入得水力坡降系数0.0029m钢筋混凝土管水力计算流速系数C 可按下式计算式中: ：每米管道的水头损失米；：管材内径（m）；R：水力半径满流取d/4；：管内水的流速（m/s）；C：流速系数。

代入得单位水头损失0.00222mPVC-U 管材水力计算塑料管的沿程损失可计算如下：水力摩阻系数λ 由下式计算先确定管内流体的雷诺数Re966216式中Re：管内流体的雷诺数di:管材内径（m）u：管内水的流速（m/s）υ：水在20℃下的粘度1×10-6 （m2/s）故Φ800×19.6mm 管材λ0.011沿程水头损失由下式计算：0.0012 米水柱结果表明，PVC-U 管材由于内壁相当光滑，单位长度水头损失小于同口径铸铁管材或混凝土管，可有效降低水泵的扬程，节约运行成本。

水电站、水利水电工程、压力管等水头压力的计算公式及参数

水电站、水利水电工程、压力管等水头压力的计算公式及参数一、工程压力单位:0.01mpa=1米水头（请参考下表）二、水电站有关装机、流量、水头经验公式电站装机容量W=集雨面积S×水头高H×0.3~0.5或W=设计流量Q×水头高H×7电站流量Q=装机容量W÷水头高H÷0.8电站引水洞径R半径=√Q÷（0.27~0.25）或R半径=√Q÷3.14÷2.7三、管径和流速计算、水头损失流量与管径、压力、流速的一般关系，一般工程上计算时，水管路，压力常见为0.1--0.6MPa，水在水管中流速在1--3米/秒，常取1.5米/秒。

流量=管截面积X流速=0.002827X管内径的平方X流速 (立方米/小时)。

其中，管内径单位：mm ，流速单位：米/秒，饱和蒸汽的公式与水相同，只是流速一般取20--40米/秒。

水头损失计算Chezy 公式Chezy这里：Q ——断面水流量（m3/s）C ——Chezy糙率系数（m1/2/s）A ——断面面积（m2）R ——水力半径（m）S ——水力坡度（m/m）根据需要也可以变换为其它表示方法:Darcy-Weisbach公式由于这里：hf ——沿程水头损失（mm3/s）f ——Darcy-Weisbach水头损失系数（无量纲）l ——管道长度（m）d ——管道内径（mm）v ——管道流速（m/s）g ——重力加速度（m/s2）水力计算是输配水管道设计的核心，其实质就是在保证用户水量、水压安全的条件下，通过水力计算优化设计方案，选择合适的管材和确经济管径。

输配水管道水力计算包含沿程水头损失和局部水头损失，而局部水头损失一般仅为沿程水头损失的5~10%，因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算方法。

四、管道常用沿程水头损失计算公式及适用条件：管道沿程水头损失是水流摩阻做功消耗的能量，不同的水流流态，遵循不同的规律，计算方法也不一样。

流体力学第5章节压力管路的水力计算

流体力学第5章节压力管路的水力计算
目录
• 引言 • 压力管路的基本概念 • 压力管路的水力计算基础 • 压力管路的水头损失计算 • 压力管路的压力分布计算 • 压力管路的优化设计 • 结论与展望
01 引言
主题简介
压力管路水力计算是流体力学中的一个重要章节，主要涉及压力管道中流体流动的水力学特性及计算方法。
本章节将介绍压力管路的基本概念、水力学原理以及相关的水力计算方法，为实际工程应用提供理论支持。
章节目标
掌握压力管路的基本概念和原理。
学习并掌握压力管路的水力计算方法。
理解流体在压力管路中的流动特性。
了解实际工程中压力管路的设计与优化。
02 压力管路的基本概念
压力管路的定义
压力管路是指输送液体介质并承受一定压力的管道系统。它广泛应用于石油、化工、水处理、能源等领域。
压力分布的影响因素
01
02
03
管路几何参数
管径、管长、管壁粗糙度等都会影响压力分布。
流体性质
流体的密度、粘度、压缩性等对压力分布有显著影响。
流体流动状态
层流、湍流等不同的流动状态对压力分布有不同的影响。
06 压力管路的优化设计
优化设计的方法
数学模型法
通过建立压力管路的数学模型，包括流体动力学方程、管路材料属性和边界条件等，进行数值模拟和优化求解。
局部水头损失的计算
局部阻力系数
根据局部障碍物的形状和尺寸，以及流体的物理性质，确定局部阻力系数，用于计算局部水头损失。
经验公式
根据实验数据和经验，总结出一些常用的计算局部水头损失的经验公式，如谢才公式等。
05 压力管路的压力分布计算

有压管道中的恒定流5-1简单管道水力计算的基本公式名师公开课获奖课件百校联赛一等奖课件

(
0.8
)
1 6
1
54.62m 2
/s
n
0.014 4
故 8g 8 9.8 0.0263
C 2 54.622
又因 c
1
l d
e
2 b
0
1 0.0263 50 0.5 2 0.2 1
0.8
1 0.531 3.54
可求得 d
43
0.97m 与假设不符。
0.531 3.14 2 9.8 3
管道出口淹没在水下称为淹没出流。
取符合渐变流条件旳
断面1-1和2-2,列能量
方程
z 1v02
2g
2v22
2g
hw12
因 v2 0
则有
z0
z 1v12
2g
hw12
在淹没出流情况下，涉及行进流速旳上下游水位差 z0 完全消耗于沿程损失及局部损失。
11
因为 hw12 h f
hj
(
所需水塔高度为
H zc Hc h f zb 110.0 25 19.3 130.0 24.3m
22
3.管线布置已定，当要求输送一定流量时，拟定所需旳断面尺寸（圆形管道即拟定管道直径）
这时可能出现下述两种情况：
1.管道旳输水能力、管长l及管道旳总水头H均已拟定。若管道为长管，流量模数 K Q H l 由表4-1即可查出所需旳管道直径。
25
解：倒虹吸管一般作短管计算。
本题管道出口淹没在水下；而且上下游渠道中流
速相同，流速水头消去。
因
Q c A
2 gz
c
d 2
4
2 gz
所以 d
而 c

水电站压力钢管-8 介绍

(1) 滑动式支墩
鞍式(saddle support)：包角： 90~120°，结构简单，造价低，摩擦力大，支承部位受力不均匀，适用于D<1m。支承环式(slidding ring girder support)：在支墩处
管身四周加刚性支承环。摩
擦力小，支承部位受力较均匀，D<2m
15MnV、15MnTi。滚轮可采用A3、A4、A5、
16Mn或35、45等优质钢材。
二、钢材性能的要求
(一 ) 压力管道的工作特点与制作程序
工作特点：内水压力大，并经常承受冲击荷载
的作用；低温状态下工作(水温在4℃左右)对
钢材的工作条件不利。
制作过程：
板裁：冷卷、辊压成形；
现场焊接(自动焊、手焊)；
当于一个多跨连续梁.
一、敷设方式
连续式布置：管身在两镇墩间连续，不设伸缩节。温度应力大，一般较少采用。分段式：
两镇墩之间设置伸缩节 (在上镇墩的下游侧)。
温度应力小。
二、支墩(support)
1. 功用：承受水重和管重的法向分力。相当于连续梁的滚动支承，允许水管在轴向自由移动(温度变化时)。 2. 布置：间距L=6~12m，D特别大时，L取3m。L 小→M、Q小→支墩造价高。 3. 类型：滑动式、滚动式、摆动式。
(2) 滚动式(rolling ring girder support)
在支承环与墩座之间加圆柱形辊轴，摩擦系数f小，适用于D>2m。
(3) 摆动式(rocking ring girder support)
在支承环与墩座之间设一摆动短柱。摩擦系数f很小，适用于大直径管道。
三、镇墩(anchor block)

关于如何确定管径的问题

关于如何确定管径的问题
管道输水工程设计最关键最主要的问题就是管径大小的选择。

在压力管道输、供水工程中无论采用什么材质的管材，其管径大小直接影响到工程造价。

那么，如何确定管径呢？
管网设计的终极目的其实就是选择经济合理的管径。

影响管径大小的有四个要素：管道设计流量、流速、水损及节点之间的高差。

在流量、节点之间的高差为定值的前提下，如何选择流速就是关键了。

根据目前较成熟的且得到广范应用的理论就是根据经济流速试算。

什么是经济流速呢？满足工程设计输水流量要求、且符合不淤、不冲的流速。

如果是大流量、长距离、高落差的项目，要选得一个经济合理的管径，往往要经过数学模型分析计算。

我们接触的这些小项目，经济流速在规范提供的范围选择一下就行了。

计算步骤如下：
根据我上传的“管道水力计算表”把管长、流量、节点高程填入相应的单元格，拟定1个流速值填好，看最后一栏末端自由水压是多少，如果是单纯的输水管（水源到蓄水池），只要满足自由水压不为负数就行了（如果自由水压太大，说明流速值选得太小，不经济）。

如果是配水管网请按树枝状管网计算方法计算，确保各节点水压满足要求。

不同压力等级管材壁厚不一样，为方便，现把1.25Mpa 的PE管实际内径统计如下：（供大家选择公径外径使用）
DN20-15.4;DN25-19.9;DN32-26;DN40-32.6;DN50-40. 8;
DN63-51.4;DN75-61.4;DN90-73.6;DN110-90;DN125-1 02.2;。

工程流体力学压力管道水力计算

水力计算的基本原理
伯努利方程
流体在管道中流动时，遵循伯努利方程，即流体在某一封闭管道中的压强、位能和动能之和保持不变。
流量与流速
流量是单位时间内流过管道某一截面的流体量，流速是流体在管道中的速度。通过水力计算可以确定管道的流速和流量。
流体阻力损失
流体在管道中流动时，会受到阻力损失，包括沿程阻力损失和局部阻力损失。水力计算需要确定这些阻力损失，以确定泵或风机的功率要求。
AutoCAD
常用的二维绘图软件，可用于绘制管道布置图和进行简单的水力计算。
Flowmaster
专业的流体仿真软件，可以进行复杂的管道水力计算和流体动力学分析。
Aspen HYSYS
化工流程模拟软件，可用于模拟管道系统中的流体流动和热力学行为。
04
工程实例分析
某城市给水管网水力计算
计算模型
系统优化
根据系统的流量和扬程需求，合理选型和配置水泵，确保供水效率和水泵的安全运行。
根据计算结果，对给水系统进行优化改造，降低能耗和运行成本，提高供水效率。
05
压力管道水力计算的优化与改进
优化设计理念在水力计算中的应用
01
02
03
节能减排
通过优化设计，降低管道系统的能耗和排放，减少对环境的影响。
流量分配
水头损失计算
根据给水管网的布局和设计参数，建立水力计算模型，包括管道长度、管径、流速、水头损失等。
根据用户需求和管网布局，合理分配各管段的流量，确保供水压力和流量的稳定性。
根据管网的实际情况，计算各管段的沿程损失和局部损失，为管网的水力平衡提供依据。
水力平衡调整
根据计算结果，对管网的水力平衡进行调整，确保供水压力的稳定性和各用户的用水需求。

压力管道水力计算汇总

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 Φ159×6,L34Km 93
(xq81站：81、95 xq52站：52、52-2、52-1、 xq43站：43、35、36、51、54)
Φ325×6,L＝37.5Km
L＝0Φ.859Km×4
135阀室
68
135井站：135-2、q30、q31
L＝Φ0.19559K×m 6
xp17井站：xp17、xp13、xp20、 xp21、xp22、xp3、290
工程流体力学
第五章压力管路的水力计算主讲：刘恩斌
2011年10月
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。
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
3．泵与管路系统的水力耦合工况
M点工况为设计工况; qVm为设计流量; Hm为设计水头。 Hg = Hz +（zt―z0）
•工况点M变，则服务水头Hz变； •水泵水力性能曲线越平坦则供水越稳定；

有压管道中的水流运动概述

有压管道中的水流运动概述在日常生活中，经常用管道来输送液体，如水利工程中的有压引水遂洞、水电站的压力钢管、灌溉工程中的虹吸管、倒虹吸管、抽水机的吸水管和压水管、城市给排水工程中的自来水管以及石油工程中的输油管等，都是常见的有压管道。

一、管流的定义、特点充满整个管道的水流，称为管流。

其特点是：没有自由液面，过水断面的压强一般都不等于大气压强（即相对压强一般不为零），它是靠压力作用流动的，因此，管流又称为压力流。

输送压力流的管道称为压力管道。

管流的过水断面一般为圆形断面。

有些管道，水只占断面的一部分，具有自由液面，因而就不能当作管流，而必须当明渠水流来研究。

二、管流的分类由于分类的方法不同，管流可分为各种类型，具体如下。

1．根据管道中任意点的水力运动要素是否随时间发生变化，分为有压恒定流和有压非恒定流。

当管中任意一点的水力运动要素不随时间而变时，即为有压恒定流；否则为有压非恒定流。

本章主要研究的是有压恒定流的水力计算。

2．根据管道中水流的局部水头损失、流速水头两项之和与沿程水头损失的比值不同，管流可分为长管和短管。

长管——当管道中水流的沿程水头损失较大，而局部水头损失及流速水头两项之和与沿程水头损失的比小于5%，以致局部水头损失及流速水头可以忽略不计。

短管——当管道中局部水头损失与流速水头两项之和与沿程水头损失的比值大于5%，则在管流计算中局部水头损失与流速水头不能忽略。

由工程经验可知，一般自来水管可视为长管。

虹吸管、倒虹吸管、坝内泄水管、抽水机的吸水管等，可按短管计算。

必须注意：长管和短管不是按管道的长短来区分的，如果没有忽略局部水头损失和流速水头的充分依据时，应按短管计算，以免造成被动。

3．根据管道的出口情况，管流可分为自由出流与淹没出流。

自由出流——是指管道出口水流流入大气之中，如图5-1（a）；淹没出流——是指管道出口在下游水面以下，被水淹没。

如图5-1（b）。

(a)(b)图 5-14．根据管道的布置情况，压力管道又可分为简单管路和复杂管路。

水电站压力钢管介绍

压室、水库等位置)。对于联合供水或分组供水的管道，在水轮机进
口前应设快速阀门(事故阀)，其型式有蝴蝶阀、球阀。小型水电站有时用平板阀。
四、钢管上的闸门、阀门和附件
(1) 蝴蝶阀(Butterfly Valve) 优点：启闭力小，操作方便
迅速，体积小,重量轻，造价低。缺点：开启状态时，阀体对水流有扰动，水头损失较大；关闭状态止水不严。动水中关闭，在静水中开启
四、管身构造
四、管身构造
3、箍管：钢管外加钢箍。
钢管最小厚度： δmin≮(D/800+4)mm，或 6mm 防腐、防锈措施：涂料、喷镀、化学保护。加防锈厚度2mm。
第五节明钢管的敷设方式、镇墩、支墩和附属设备
一、敷设方式
明钢管一般敷设在一系列支墩上，离地面
不小于60cm
转弯处设镇墩，将水管完全固定，相当于梁的固定端。
水管受力明确，在自重和水重作用下，相当于一个多跨连续梁.
一、敷设方式
连续式布置：管身在两镇墩间连续，不设伸缩节。温度应力大，一般较少采用。
分段式：两镇墩之间设置伸缩节 (在上镇墩的下游侧)。温度应力小。
二、支墩(support)
1. 功用：承受水重和管重的法向分力。相当于连续梁的滚动支承，允许水管在轴向自由移动(温度变化时)。
不同的荷载、不同的部位采用不同的容许应力，见表8-2。
四、管身构造
1、无缝钢管：无纵缝，横缝用焊接、法兰连接成整体，强度
高，造价高，施工困难。国内：D≤60cm；国外：D≤120cm。适用高水头小流量电站。 2、焊接管：钢板按要求的曲率辊成弧形，焊接成管段。适用于各种直径、水头，造成价低。 (1) 纵缝：焊缝交错排列，避开两个中心轴 (2) 相邻管壁厚度差≯2mm，内部光滑，外部成台阶状。

高清图文+水电站的压力管道

的球
重量大，造价高。
阀
适用：高水头电站。
四、钢管上的闸门、阀门和附件
2、伸缩节 (expansion joint)
功用：消除温度应力，且适应少量的不均匀沉陷
位置：常在上镇墩的下游侧
伸缩节
(a)套筒式伸缩节
(b)波纹密封套筒式伸缩节
(c)压盖式限拉伸缩节
(d)波纹管伸缩节
伸缩节动画
第六节明钢管的管身应力分析
结构设计状况：持久状况、短暂状况、偶然状况
三种设计状况均应进行承载能力极限状态设计。
持久状况还应进行正常使用极限状态设计，短暂状况可根据需要进行正常使用极限状态设计。
承载能力极限状态：指钢管结构或构件，
第六节明钢管的管身应力分析
结构设计状况分为持久状况、短暂状况和偶然状况三种。
法向力引起的弯矩和剪力
(一) 跨中段面(1)-(1)的管壁应力 (1) 法向力作用引起的管壁轴向x1 应力
x1
M W
cos
M
r 2
cos
M——水重和管重的法向分力作用下连续梁
的弯矩；
W r2
W——连续梁(空心圆 x环2 )的断面模数， (2) 轴向力引起的轴向应力
在轴向力的合力∑A作用下，管壁中产生
迅速，体积小,重量轻，造价低。缺点：开启状态时，阀体对水流有扰动，水头损失较大；关闭状态止水不严。动水中关闭，在静水中开启
四、钢管上的闸门、阀门和附件
(2) 球阀：球形外壳+可旋
转的圆筒形阀体+附件。
世
优点：开启状态时没有水
界
头损失，止水严密，能承
上最
受高压。

压力管道设计技术规定

目录1 总则2 一般规定工艺计算站、场、库及石油化工装置设备和管道布置输油、输气管道线路工程材料选用管道应力设计管道和设备隔热管道和设备涂漆压力管道支吊架设计规定压力管道强度计算规定聚乙烯管道设计规定3 压力管道设计遵循的标准和规范1 总则目的: 为了统一压力管道设计技术要求，提高压力管道设计水平，确保压力管道设计质量，特制定本规定。

遵守的原则：优化设计方案，确定经济合理的工艺及最佳工艺参数；做到技术先进，经济合理，安全适用。

适用范围：本规定适用于输油、输气管道工程、给排水及消防工程、热力工程、城市燃气工程及石油化工工程。

2 一般规定工艺计算2.1.1 输油、输气管道需要进行管道的水力计算、温降计算。

其计算公式按《输油管道工程设计规范》（GB50253-2014）、《输气管道工程设计规范》（GB50251-2015）《城镇燃气设计规范》（GB50028-2006）执行。

2.1.2 对于特殊的管道穿跨越工程按《油气输送管道穿越工程设计规范》（GB 50423-2007）和《油气输送管道跨越工程设计规范》（GB 50459-2009）执行。

站、场、库及石油化工装置设备及管道的布置2.2.1 设备布置2.2.1.1 装置的总体布置应根据装置在工厂总平面上的位置以及与有关装置、罐区、主管廊、道路等相对位置确定，并与相邻装置的布置相协调。

2.2.1.2 装置的竖向布置应根据装置生产特点，充分考虑操作、检修要求，满足交通运输要求；考虑装置内外地坪标高的协调及其内外道路、排水的合理衔接，尽量减少土方工程量；装置场地应采用平坡式布置，并采用有组织排水，所有的雨水经过暗管排入地下排水管网。

2.2.1.3 设备布置应满足工艺流程、安全生产、环境保护的要求，并应便于操作、维护、检修、防爆及消防，并注意节约用。

2.2.1.4 设备布置应按工艺流程顺序和同类设备适当集中相结合的方式，并结合风向条件确定设备、建筑物与其它设施的相对位置。