常用水力计算Excel程序使用说明解析
Excel水力计算展示——棱柱体渠道水面线计算演示(精)
6m
控制断面在下游，控制水深为6m。
水面线全长的起始水深 h 1.01h0 1.01 4.92 4.97(m)
按水深分段，分段后各流段的上游断面水深为5.8、5.6、5.4、5.2、5.1、5.03、 4.97m，共七段。
水利水电建筑工程
水力分析与计算
二 棱柱体渠道水面线计算的excel方法
水力分析与计算
三 课下练习
如图所示为一矩形断面的明渠，长度S=500m，底宽b=6m，边 坡系数m=2，底坡i=0.0016，粗糙系数n=0.025，当通过流量 Q=10m3/s时，闸前水深hs=1.5m，按分段求和法计算并绘制水面曲线。
本题目参考文献：刘亚坤.水力学[M].北京：中国水利水电出版社，2008.
水力分析与计算
A
R
v
C
J v2 / 2g ……
=($D$3+$E$3*A 6)*A6
=$D$3+2*A6*SQRT(1+ $E$3^2)
=B6/C6 =$A$3/B6
A (b mn
vQ A
…… =E6^2/(2
*9.8)
=E6^2/(F6^ 2*D6)
=1/$G$3*D 6^(1/6)
J
v2 C2R
水利水电建筑工程
水力分析与计算
……
……
Es
l
=A6+H6
=I6-I7 =(G6+G7)/2
v2 Es h 2g
=$F$3-K7
J
1 2
( J1
J2)
l Es2 Es1 iJ
li
=SUM($M $6:M7) =J7/L7
Excel水力计算展示——消力坎式消力池水力计算 设计.
Excel 水力计算展示之专题11. 消力坎式消力池的水力计算当泄水建筑物下游发生远离式水跃时，也可以采用修建消能墙，使墙前水位壅高，以期在池内发生稍有淹没的水跃。
其水流现象与挖深式消力池相比，主要区别在于池出口不是淹没宽顶堰流而是淹没折线型实用堰流。
水力计算的主要任务是确定墙高C 和池长B L 。
【工程任务】如图所示为一5孔溢流堰，每孔净宽b=7m ，闸墩厚度d=2m ，上游河道宽度与下游收缩断面处河道宽度相同，即d 0c B B nb (n 1)==+-，上下游水位的高程如图中所注，当每孔闸门全开时，通过的泄流量Q=1400m 3/s ，试求：判别底流衔接形式，如为远趋式水跃，试设计一消力坎式消力池。
【分析与计算】1.判断是否需要修建消力池上游水面收缩断面处河底总能量为[]220021022()v Q E p H p H gg p H B α=++=+++ （式11-1）将 11551055()p p m ==-=162.41557.4()H m =-= 31400(/)Q m s =0(1)57(51)232()B nb n d m =+-=⨯+-⨯=代入上式可得： []2021400557.462.41()29.8(557.4)43E m =++=⨯⨯+⨯收缩断面处的河道宽度043()c B B m ==，则收缩断面处的单宽流量3/1400/4332.56(/())c c q Q B m s m ===坝面流速系数10.015/10.01555/7.40.885p H ϕ=-=-⨯= 收缩断面水深的计算公式为20222c c cq E h g h ϕ=+ （式11-2） 即 222232.5669.662.4129.80.885c c c c h h h h =+=+⨯⨯ 经迭代得 1.061()c h m =c h 的共轭水深为：22331.06132.56''(181)(181)13.758()229.8 1.061c c c h q h m gh =+=⨯+⨯=⨯ 下游水深11010010()t h m =-=。
常用水力计算Excel程序使用说明解析
目录目录 (1常用水力计算Excel程序使用说明 (1一、引言 (1二、水力计算的理论基础 (11.枝状管网水力计算特点 (12.枝状管网水力计算步骤 (23.摩擦阻力损失,局部阻力损失和附加压头的计算方法 (2 3.1摩擦阻力损失的计算方法 (23.2局部阻力损失的计算方法 (33.3附加压头的计算方法 (4三、水力计算Excel的使用方法 (41.水力计算Excel的主要表示方法 (52.低压民用内管水力计算表格的使用方法 (52.1计算流程: (52.2计算模式: (62.3计算控制: (63.低压民用和食堂外管水力计算表格的使用方法 (73.1计算流程: (73.2计算模式: (73.3计算控制: (74.低压食堂内管水力计算表格的使用方法 (84.1计算流程: (84.2计算模式: (84.3计算控制: (95.中压外管水力计算表格的使用方法 (95.1计算流程: (95.2计算模式: (95.3计算控制: (106.中压锅炉内管水力计算表格的使用方法 (106.1计算流程: (106.2计算模式: (106.3计算控制: (11四、此水力计算的优缺点 (111.此水力计算的优点 (111.1.一个文件可以计算不同气源的水力计算 (111.2.减少了查找同时工作系数,当量长度的繁琐工作 (12 1.3.进行了计算公式的选择 (121.4.对某些小细节进行了简单出错控制 (122.此水力计算的缺点 (122.1不能进行环状管网的计算 (122.2没有采用下拉菜单等可操作性强的方式 (122.3没有将某些已有的管件压损计算公式模块嵌入计算表中 (122.4没有将气源性质计算公式计算表中 (12五、存在问题的改进 (13六、后记 (13常用水力计算Excel程序使用说明一、引言随着我国经济的迅猛发展,人们对居住环境及生活条件改善的需求更加迫切。
燃气以其高热值、低污染、使用方便、快捷等的优点正迅速代替其他燃料,成为城市居民及公共建筑、工业用户的主要燃料。
Excel在农村饮水安全供水量计算中的应用
Ｅｘｃｅｌ在农村饮水安全供水量计算中的应用摘要：应用Excel电子表格软件编辑进行农村饮水安全供水量计算，使原本繁琐的计算变得简单、快捷、准确。
实践证明，该软件的使用大大地提高了工作效率。
关键词：Excel；农村饮水安全；供水量计算1前言供水量计算是人畜饮水设计的一个重要组成部分，也是其设计中最关键繁琐的一道工序。
供水量关系到工程效益分析和工程造价，所以计算起来一定要准确、符合实际。
一般人畜饮水工程设计的供水量计算包括各管段需水量计算、各管段流量计算、各管段配水管道水力计算。
按这种方法计算无疑工作量是非常大的，特别是一个管段一个管段地作手工计算，不但工作量大而且误差大，工作效率极低，而运用Excel电子表格软件进行计算可使原本繁琐的计算变得简单、快捷和准确。
2Excel计算原理Excel是具有强大的数据计算与分析功能电子表格软件，其计算精度完全可以满足设计需要。
只要在当前工作表的活动单元格里输入正确的计算公式，就会立即在单元格中显示计算结果，并在编辑栏里显示当前单元格的具体公式，且可供编辑与修改。
公式是在工作表中对数据进行分析计算的等式，它可以对工作表中数据进行加、减、乘、除等运算。
公式可以引用同一工作表的单元格、同一工作簿的工作表中的单元格。
在一个公式中可以包含各种运算符、常量、变量、函数、以及单元格引用等。
在单元格中输入公式类似于输入文字，不同之处在于输入公式时是以等号（＝）作为开头。
在等号（＝）后输入公式的内容，然后按回车键或者单击编辑栏的“输入”按钮，则表明公式输入完毕。
3计算步骤3.1准备工作在进行供水量计算过程中要用到各管段人口数量、供水标准设计使用年限、人口自然增长率、管长等（以上数据已知）。
3.2各管段需水量的计算打开Excel电子表格软件，在sheet 1中根据各供水点和供水管线的现状年份人口计算现状年份、日需水量、规划年份人口、规划年份日需水量，其计算形式如下表：其中B1、B5、B9为现状年份，B3、B7、B11为规划年份，D1、D5、D9已知，D2=D1×供水标准，D3=power(1+人口自然增长率，使用年限)× D1，D4=D6×供水标准，D6=D5×供水标准，D7=power(1+人口自然增长率，使用年限)× D5，D8=D7×供水标准，D10=D9×供水标准，D11=power(1+人口自然增长率，使用年限)× D9，D12=D11×供水标准，E2= D2，E4= D4；E6= D6，E8= D8；E10= D10，E12= D12，然后用复制单元格依次可得出各管段需水量。
Excel水力计算展示——闸孔尺寸确定演示(精)
2.确定（计算）闸门的相关参数
3.编写试算程序
水力分析与计算
水力分析与计算
二 excel求解过程
水力分析与计算
注：褐色部分为基本参数，人工输入；绿色部分为程序自动运算，切勿人工修改！
水力分析与计算子项目
二 excel求解过程
A7=F4-E4
ht h0
) B7=C4*D40(忽略不计D7=B4+C7^2/(2*9.8) 2 B nb v P 1 H0 H 0 2g
水力分析与计算
闸孔尺寸EXCEL计算
水力分析与计算
水力分析与计算
三 Excel表格使用
情形一：
将流量改为4m3/m， 其他条件不变。
试算结果：
e=0.55m
情形二：
将流量改为6m3/m， 其他条件不变。算
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水力分析与计算
主持单位: 广东水利电力职业技术学院
e
水力分析与计算
水力分析与计算
一 工程任务
思路分析：
①
判断是否为闸孔出流
e 0.1 0.65 H
e
②
先按照闸孔自由出流计算，进而判 断下游出流形式
淹没出流（淹没式水跃）
Q0 s be 2 gH 0
自由出流（远趋式、临 ③ 界式水跃）
Q0 be 2 gH 0
④ σ ，μ 均与e有关，故类题目应采用试算法 s 水力分析与计算
e 0.65堰流 H
水力分析与计算
二 excel求解过程
Q c s be 2 gH H h '' 0 h3 h0 0.01 c '' t 淹没出流 c 2 gh c Q0 水力分析与计算
EXCEL在常用明渠均匀流水力计算中的应用
EXCEL 在常用明渠均匀流水力计算中的应用孙铁蕾（陕西省水利电力勘测设计研究院 西安 710001）【摘要】 本文通过运用EXCEL 软件建立了明渠均匀流水力计算的方法，适用于梯形、U 形、弧形底梯形、弧形坡角梯形、矩形明渠断面，具有通用性、使用简便的特点。
.【关键词】 EXCEL 软件 明渠均匀流水力计算 单变量求解1 引言在水利工程设计中经常要遇到各种不同断面明渠均匀流的水力计算，常用明渠断面主要有梯形、U 形、弧形底梯形、弧形坡角梯形、矩形。
传统明渠均匀流水力计算时常借用各种图表查算或采用试算法，这样工作量很大，而且误差大，进行多种方案的比较更加困难。
目前也有这方面的相关程序，但其输入、输出格式不如EXCEL 直观、简便，且在程序编制上常将梯形、矩形断面归为一类，U 形、弧形底梯形断面归为一类，弧形坡角梯形断面归为一类，造成了程序使用繁琐、不具有通用性。
为此本论文依据《渠道防渗工程技术规范》SL 18—2004，利用Excel 软件的编程计算和对数据自动处理的功能，编制了一套常用明渠断面均匀流水力计算的通用方法。
2 程序功能及计算步骤渠道常用明渠断面形式及设计参数详见图1。
其断面尺寸应按《渠道防渗工程技术规范》SL 18—2004式（5.5.1）（见下式）进行计算。
断面尺寸确定后应校核其平均流速，满足不冲不淤要求。
21321i R nQ ω= 式中：Q —渠道设计流量，m 3/s ；W —过水断面面积，m 2；n —渠道糙率；R —渠道水力半径, m ；i —渠道比降。
图1 常用明渠断面图2.1程序功能本程序适用于梯形、弧形底梯形、弧形坡角梯形、矩形、U形渠道的明渠均匀流水力计算。
主要功能有：1、对已建渠道工程进行过水能力复核。
2、设计渠道断面，包括：（1）已知渠道的断面尺寸、底坡I、糙率n和流量Q求相应的均匀流水深H；（2）已知渠道的Q、I、H、n、m，可直接求解相应的底宽b。
（用于梯形、矩形、弧形坡角梯形断面）；（3）已知渠道的断面尺寸、Q、n、H，求i；（4）已知渠道的断面尺寸、Q、H、i，求n。
Excel水力计算展示——闸孔出流水力计算演示(精)
(0.97 0.81
cos C e R
180
) (0.56 0.81
180
)
e H
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主持单位: 广东水利电力职业技术学院
黄河水利职业技术学院 参建单位: 杨凌职业技术学院 安徽水利水电职业技术学院 山西水利职业技术学院 四川水利职业技术学院 长江工程职业技术学院
0.25 0.65,"是 " e /H H
=B3/A3 e
Байду номын сангаас
c 0.60 0.176 vc H 2 gH 0 水力分析与计算 2
=0.6-0.176*C3 =A5/G3*SQRT(2 =G3*B3 *9.8*A3) e h e
2
2 hc h" ht“ v c ” h ( c 1 8, 是 1) 2 ghc " c
hc 2 e 0.620 1 0.620
hc vc2 h ( 1 8 1) 2.91( m) ht 淹没出流 2 水力分析与计算 ghc
" c
注：褐色部分为基本参数，人工输入；绿色部分为程序自动运算，切勿人工修改！ 水力分析与计算子项目 =IF(AND(C3<=),"是","否")
水力分析与计算
=F5*A5*E3*B3*S 查相关图表 QRT(2*9.8*A3) =C5/2*(SQRT(1+8*B =IF(D5<F3,"是","否") 5^2/(9.8*C5))-1) Q s be 2 gH 0
Excel水力计算展示——棱柱体渠道水面线计算 设计
Excel 水力计算展示之 专题4. 棱柱体渠道水面线计算在工程中，仅对明渠恒定非均匀渐变流的水面曲线进行定性分析是不能满足要求的，还需要知道沿程各断面水力要素的改变情况，即要对水面曲线进行定量的计算和绘制。
水面曲线的计算结果可以预测水位的变化对两岸的影响，确定淹没范围，估算淹没损失等。
在工程中，最常用的方法是分段求和法。
基本公式如下：21s s s E E E l i J i J∆-∆==-- （4-1） 式中：1s E 、2s E 分别表示流段上、下游断面的断面比能；J 表示流段内的平均水力坡度；i 表示渠道的底坡；l ∆为流段长度。
流段的平均水力坡度J 一般采用以下方法计算：121()2J J J =+ （4-2）22Q J K=（4-3）流量模数平均值K 或2K 可用以下三种方法之一计算：（1） K = （4-4）式中：121()2A A A =+，121()2C C C =+，121()2R R R =+（2） 222121()2K K K =+ （4-5）（3）22212111()2K K K=+ （4-6） 用分段求和法计算水面曲线的基本方法，是先把渠道按水深划分为几个流段，然后计算每个流段的长度，逐段推算。
具体步骤如下：（1）分析判别水面曲线的类型；（2）确定控制断面，以控制断面的水深作为流段的第一已知水深1h ； （3）假设流段另一断面水深为21h h h =±∆，进行分段； （4）根据水深1h 和2h ，应用公式（4-1）求出第一流段长1l ∆；（5）将2h 作为下一流段的控制水深，重复以上计算，求出第二流段长2l ∆；依次类推，可求出3l ∆、4l ∆……，最后求得水面曲线全长1ni i l l ==∆∑ （4-7）（6）根据计算结果，按比例绘出水面曲线。
需要注意的是，分段越多，计算量越大，精度也越高。
【工程任务】有一长直的梯形断面棱柱体渠道，底宽20b =m ，边坡系数 2.5m =，糙率0.0225n =，底坡0.0001i =。
应用EXCEL进行环状管网水力计算
应用EXCEL进行环状管网水力计算环状管网水力计算是指在给定的环状管道网络中，通过利用Excel软件进行水力分析和计算。
这项计算技术在城市给水系统、排水系统等工程中具有重要的应用价值。
下面将详细介绍如何使用Excel进行环状管网水力计算。
首先，要进行环状管网水力计算，我们需要建立一个管道网络的模型。
在Excel中，可以使用表格的方式来建立管道网络模型。
我们可以将每个管道段的起点和终点作为一行数据，将管道长度、管径、摩阻系数等参数作为该行的不同列。
在建立好管道网络模型后，我们需要根据所需的水力计算方法来计算环状管网中的各个管段的流量、流速、压力等参数。
常用的水力计算方法有凯西公式、曼宁公式等。
例如，使用凯西公式进行水力计算的步骤如下：1. 在Excel表格中，设定初始的流量和流速的初值。
2.根据已知的初始值和管道网络模型，通过凯西公式计算各个管段的流量和流速。
3.更新各个管段的流量和流速，将重新计算得到的结果填入表格中。
4.重复步骤2和步骤3，直到计算结果收敛为止。
在Excel中，可以使用函数来进行公式的计算。
例如，可以使用“=SQRT(2*g*h)”来计算水流的流速，其中g为重力加速度，h为管段两端的水位头差。
除了流量和流速，我们还可以使用Excel来计算管段的压力等参数。
例如，可以使用“=P1-g*(Z1-Z2)”来计算管段P1端的压力，其中P1为起点处的压力，Z1和Z2分别为起点和终点的水位头。
在Excel中，可以通过填写公式来实现这些计算。
在进行环状管网水力计算时，我们还需要考虑流量平衡和压力平衡。
流量平衡是指进入其中一节点的总流量等于流出该节点的总流量。
压力平衡是指其中一节点的进口压力等于出口压力。
在Excel中，我们可以通过编写宏来实现对流量平衡和压力平衡的验证。
环状管网水力计算的核心是建立管道网络的模型，并通过适当的水力计算方法来计算流量、流速、压力等参数。
通过Excel的强大计算功能，我们可以快速进行环状管网水力计算，并生成结果报表，以便进一步分析和应用。
浅析环状供水管网水力计算的Excel算法
浅析环状供水管网水力计算的Excel算法【摘要】环状供水管网属于复杂供水管网,其水力计算过程比树状管网复杂得多,但供水的可靠性也较后者高,而且可以大大减轻水击对管道系统产生的危害，因此,在大、中型供水工程中采用较多。
本文介绍了环状供水管网水力计算方法、步骤以及特点，并对两种方法进行了对比分析。
【关键词】供水管网水力计算经济流速流量模数一、水力计算方法综述环状管网的设计，应根据用水的要求及地形条件布置管网，确定各管段长度及各节点需要向外供应的流量，然后进行计算。
树状管网只要知道各节点的供水量便可定出各管段的流量，并由此确定出相应的管径和水头损失（根据经济流速）；而对于环状管网来说，虽然各节点的流量也已知，但各管段中的流量却无法一次确定下来，甚至管段中水流的方向都无法一下子确定下来，如管段中的流量定不下来，那么，与其相应的管径、水头损失也就不能确定。
如图1所示,水从节点1流入,又分别流入管段1-2和1-4,两管段的流量分配一时难以确定,各管段中的水流方向也是假设的。
同时,管径又直接影响管道的水头损失和过水能力,它们之间是相互影响、相互制约的，要直接求解这类问题比较困难，因此，在工程设计中，常采用渐近分析法求解，渐近分析法可分为传统的手工算法和Excel 算法两种。
不管采用哪种方法计算，环状管网中的水流都具有以下两个基本特点：图1不同的管线所计算的水头损失必然相等。
在进行闭合环路的计算时，规定顺时针方向计算的水头损失为正，如A环中的hf1-2和hf2-4；逆时针方向计算的水头损失为负，如B环中的hf2-4和hf4-3，沿同一方向转一周，计算的水头损失之和应为零，即hfi=0二、环状管网的渐近分析法（手工算法）。
有一管系如图1所示，在管网中取闭合环路1-2-4-1（A环）进行分析。
流入节点1的流量Q可沿两个方向流动，一支沿1-2方向流动，假设流量为Q1-2；另一支沿1-4方向流动，假设流量为Q1-4，Q1-2+Q1-4= Q1=80L/s。
水力计算问题用Excel编程处理PPT课件
（9-5）
计算步骤如下：
1）令 hc 0 代入式（9-5）的右边计算得 hc1 。
2）将 hc1 仍代入式（9-5）的右边计算得 hc2 ，比较 hc1和 hc2 ，如二 者相等，则 hc2 即为所求 hc 。否则，再将 hc2 代入式（9-5）计算得 hc3 ，
再比较，如不满足再计算，就这样逐次逼近，直至二者相等或相接近为止。
1.2 收缩断面水深计算
1.2.1 基本方程
任意断面：
E0
hc
Q2
2gAc2 2
矩形断面：
E0
hc
q2
2g 2hc2
式中：
E0
P1
H0
P1
H
0v02
2g
它是以收缩断面底部为基准的坝前断面总水头
（9-1） （9-2）
第1页/共10页
1.2.2 计算方法
（1）试算法
已知溢流坝断面形状、尺寸、E0 、Q 和 时，根据式（9-1）
第4页/共10页
举例计算
【例一】 某水闸单宽流量q=12.50m3/（s﹒m），上游水位
28.00m，
0.95
下游水位24.50m，下游渠底高程21.00m，闸底高程
2解2.：0首0m先，计算E0 ，如
28.00
下游坝高： 图所示，试判断下游水流衔接形式。
P1 22.00 21.00 1.00(m)
或（9-2）应用试算法求解 hc 的步骤如下： 假设一个 hc ，计算式（9-1）或（9-2）的右边，如计算值恰好
等于题给出的 E0 值，则所设的 hc 即为所求。否则再重设 hc 进行计
算，直至相等或相接近为止。计算可列表进行，以便检查错误及逐次 逼近。
用Excel软件进行空调水系统的水力计算
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Excel水力计算展示——闸孔出流水力计算 设计
Excel 水力计算展示之 专题9. 闸孔出流过流能力计算实际工程的水闸，闸底坎一般为宽顶堰和曲线型实用堰，闸门类型主要有平板闸门和弧形闸门。
闸孔出流的形式有自由出流和淹没出流两种。
如下图所示图9-1 ''ct h h > 闸孔自由出流 9-2 ''c t h h = 闸孔自由出流9-3 ''ct h h < 闸孔淹没出流判别标准分别为：当''c t h h ≥时，下游发生远离式水跃或临界式水跃，此时闸孔出流为自由出流；当''c t h h <时，下游发生淹没式水跃，此时的闸孔出流为淹没出流。
其中，''c h 为收缩断面水深c h 的共轭水深，t h 为下游水深。
1.自由出流对于自由出流，其计算公式如下02Q be gH μ= （9-1）式中：Q 为过堰流量，m 3/s ；μ为闸孔出流的流量系数；b 为闸孔净宽，m ；e 为闸门开度，m ； 0H 为闸前总水头，m 。
对于平板闸门，流量系数可用下式计算0.600.176eHμ=- （9-2） 应用范围： 0.10.65eH<<。
对于弧形闸门，流量系数可用下式计算(0.970.81)(0.560.81)180180eHθθμ︒︒=--- （9-3） θ为闸门下缘切线与水平线的夹角，适用于： 002590θ<<， 0.10.65eH<<。
2.淹没出流由上面分析可以看出，闸孔淹没出流的条件为t ch h ''>。
当闸孔为淹没出流时，泄流能力比同样条件下的自由出流小，在实际计算时，是将平底闸孔自由出流的式（9—1）右端乘上一个淹没系数s σ，即：s Q σμ= （9—4）式中 ：s σ—淹没系数，可由e H 及zH∆可查图得到，z ∆为闸上、下游水位差。
图9-4闸孔出流的淹没系数【工程任务】矩形渠道中修建一水闸，闸底板与渠底齐平，闸孔宽b 等于渠道宽度b 为3m ，闸门为平板门。
Excel水力计算展示——堰流过流能力计算演示(精)
问题分析：
（1）判别堰型: H
5 5.88 所以该堰为宽顶堰 。 0.85
（2）确定系数: B b 所以 1
P 0 .5 1 0.59 3, 所以 m 0.32 0.01 H 0.85
水力分析与计算
3
P 0.46 0.75 1 H
P 1 H
0.3466
3 2
水力分析与计算
三 excel求解过程
1.列清已知条件
2.编写计算过程
水力分析与计算
水力分析与计算
=IF((C7-C6)/C6<0.01,"是","否")
=F3
=$A$3*$B$3*$C$3*$D $3*SQRT(2*9.8)*B6^ (3/2)
=C6/($D$3*($E$3+$F$3)) =C7/($D$3*($E$3+$F$3)) =$A$3*$B$3*$C$3*$D$3*SQ RT(2*9.8)*B7^(3/2)
=$F$2+D6^2/(2*9.8)
Q H 0 水力分析与计算 H v Q s mb 2 g H 0 0 b( H P 2g 1)
3 2
v2
Q2 Q1 0.01 Q1
水力分析与计算
堰流过流能力EXCEL计算
水力分析与计算
水力分析与计算
验证出流形式：
hs ht P2 0.689 0.8 H0 H0
σs为淹没系数，当自由出流时， σs=1； ε 为侧收缩系数，无侧收缩时，ε =1 ； H0为堰上总水头，m。
水力分析与计算
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二 工程任务
如下图所示，某直角进口堰，堰顶厚度δ =5m，堰宽与上游 矩形渠道宽度相同，b=1.28m，求过堰流量Q。
Excel水力计算展示——临界水深计算演示(精)
3.Excel试算临界水深
需要用到的公式和需要注意的问题： ①基本变量的单元格符号应加“$”加以固定； ②常用的excel计算符号： 求和 sum函数； 求差 “—”号； 求积 “ * ”号； 求商 “ / ”号； 平均数 average 函数； 开方 “sqrt”或“power（a，0.5）”函数； 幂函数 “^”或 power（a，b）=ab 三角函数 相应的三角函数（注意：默认的格 式是弧度制）。
2g 0 dh
)
计算临界水深的基本公 式—临界流方程 ：
Q2
Ak 3 g Bk
临界水深对应的 过水断面面积 临界水深对应的 水面宽度
临界 水深
式中： A (b m h)h
B b 2mh
计算思路：不断假设水深h，当假临界水深hk。
水力分析与计算
水利水电建筑工程
水力分析与计算
四 课下练习
某梯形断面渠道，底宽b=2.5.0m，边坡系数m=2.0。当通过流
量Q=7.0m3/s时，试计算渠道的临界水深hk。 要求：编写excel公式，并用单变量求解的方法计算结果。
水力分析与计算
水利水电建筑工程
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水力分析与计算
水力分析与计算
Excel水力计算展示厅 临界水深计算
主讲人：韩红亮 杨凌职业技术学院
2014.11
水力计算Excel展示厅
临界水深计算
水力分析与计算
水利水电建筑工程
水力分析与计算
一 临界水深的计算公式
比能曲线上断面比能最小值对应的水深，就是临界水深，用hk表 示。
dEs dh d (h
v2
用“$”符号加以控制。
以该工程任务为例，题目中给定的基本参数设计流量Q0、渠道底 宽b、边坡系数m。
Excel水力计算展示——堰顶高程确定演示(精)
水力分析与计算
水力分析与计算子项目
二 工程任务
某河道宽160m，设有WES型实用堰，堰上游面垂直。闸墩 头部为圆弧形，边墩头部为半圆形。共7孔，每孔净宽10m。当 设计流量为5500 m3/s时，相应的上游水位为55.0m，下游水位 为39.2 m，上、下游河床高程为20.0m，确定该实用堰堰顶高 程。
水力分析与计算
Excel水力计算展示厅 堰顶高程确定
主讲人：韩红亮 杨凌职业技术学院
2014.11
水力计算Excel展示厅
堰顶高程确定
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计算公式
堰流的基本计算公式：
3 2
Q s mb 2 g H 0
式中： Q 为过堰流量，m3/s；
σs为淹没系数，当自由出流时， σs=1； ε 为侧收缩系数，无侧收缩时，ε =1 ； H0为堰上总水头，m。
H0 nb
需用迭代法计算H0
水力分析与计算子项目
三 用excel计算堰顶高程
=1-0.2*($C$5+($D$3=IF(ABS((D9-D8)/D9)<0.01,"是 1)*$B$5)*C9/$D$3 ","否，继续迭代") =IF(B9/$A$5>1,1,B9/$A$5)
=($A$3/($B$3*D8*$C$3*$D$3*$ A$5*SQRT(2*9.8)))^(2/3)
H0 i 1 1 0.2 ( n 1) H0 k 0 0.01 nb 1, 按1计算 i 1 b
3 2
Q s mb 2 g H 0
用上一次迭代出的
=($A$3/($B$3*$D$5*$C$3*$D$3*$ A$5*SQRT(2*9.8)))^(2/3) =IF(B8/$A$5>1,1,B8/$A$5) =1-0.2*(C5+(D3-1)*B5)*C8/D3
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目录目录 (1常用水力计算Excel程序使用说明 (1一、引言 (1二、水力计算的理论基础 (11.枝状管网水力计算特点 (12.枝状管网水力计算步骤 (23.摩擦阻力损失,局部阻力损失和附加压头的计算方法 (2 3.1摩擦阻力损失的计算方法 (23.2局部阻力损失的计算方法 (33.3附加压头的计算方法 (4三、水力计算Excel的使用方法 (41.水力计算Excel的主要表示方法 (52.低压民用内管水力计算表格的使用方法 (52.1计算流程: (52.2计算模式: (62.3计算控制: (63.低压民用和食堂外管水力计算表格的使用方法 (73.1计算流程: (73.2计算模式: (73.3计算控制: (74.低压食堂内管水力计算表格的使用方法 (84.1计算流程: (84.2计算模式: (84.3计算控制: (95.中压外管水力计算表格的使用方法 (95.1计算流程: (95.2计算模式: (95.3计算控制: (106.中压锅炉内管水力计算表格的使用方法 (106.1计算流程: (106.2计算模式: (106.3计算控制: (11四、此水力计算的优缺点 (111.此水力计算的优点 (111.1.一个文件可以计算不同气源的水力计算 (111.2.减少了查找同时工作系数,当量长度的繁琐工作 (12 1.3.进行了计算公式的选择 (121.4.对某些小细节进行了简单出错控制 (122.此水力计算的缺点 (122.1不能进行环状管网的计算 (122.2没有采用下拉菜单等可操作性强的方式 (122.3没有将某些已有的管件压损计算公式模块嵌入计算表中 (122.4没有将气源性质计算公式计算表中 (12五、存在问题的改进 (13六、后记 (13常用水力计算Excel程序使用说明一、引言随着我国经济的迅猛发展,人们对居住环境及生活条件改善的需求更加迫切。
燃气以其高热值、低污染、使用方便、快捷等的优点正迅速代替其他燃料,成为城市居民及公共建筑、工业用户的主要燃料。
水力计算是我们管道燃气设计的基础,通过水力计算,我们可以更加清楚地认识到我们的设计是否安全可靠,是否经济合理,这样我们的设计质量就能够得到更好的保证。
通常的水力计算过程非常繁琐,设计人员在这上面如果花费太多时间,将会严重影响我们在工艺合理性的思考。
而Excel 这个电子表格工具提供了比较方便的计算功能,这将在很大程度上节约我们的计算时间。
我的这个小程序主要有以下几个部分:1.低压民用内管水力计算;2.低压食堂内管水力计算;3.低压外管水力计算;4.中压锅炉水力计算;5.中压外管水力计算。
它的主要特点有:1.一个文件可以计算不同气源的水力计算,解决了原来一个计算表对应一种气源的情况,使得计算表减少了;2.减少了设计人员查找同时工作系数,当量长度的繁琐工作;3.进行了计算公式的选择,避免了人为选择公式带来的失误;4.对某些小细节进行了简单出错控制。
下面从以下几个方面进行说明:1.水力计算的理论基础;2.Excel程序的使用方法;3. 此水力计算的优缺点;4.存在问题的改进。
二、水力计算的理论基础我们日常用到的水力计算大部分是枝状管网的水力计算,因此本Excel小程序只编制了几种常用的枝状管网水力计算,分以下几个部分进行说明:1.枝状管网水力计算特点;2.枝状管网水力计算步骤;3.摩擦阻力损失和局部阻力损失的计算方法。
1.枝状管网水力计算特点枝状管网是由输气管段和节点组成。
任何形状的枝状管网,其管段数P和节点数m的关系均符合:1-=m P燃气在枝状管网中从气源至各节点只有一个固定流向,输送至某管段的燃气只能由一条管道供气,流量分配方案也是唯一的,枝状管道的转输流量只有一个数值,任一管段的流量等于该管段以后(顺气流方向所有节点流量之和,因此每一管段只有唯一的流量值。
如图2-1所示,管段3-4的流量为:10985443q q q q q Q ++++=-管段4-8的流量为:109884q q q Q ++=-此外,枝状管网中变更某一管段的直径时,不影响管段的流量分配,只导致管道终点压力的改变。
因此,枝状管网水力计算中各管段只有直径i d 与压力降i P ∆两个未知数。
2. 枝状管网水力计算步骤⑴对管网的节点和管段编号。
⑵确定气流方向,从主干线末梢的节点开始,利用0=∑i Q 的关系,求得管网各管段的计算流量。
⑶根据确定的允许压力降,计算管线单位长度的允许压力降。
⑷根据管段的计算流量计单位长度允许压力降预选管径。
⑸根据计算选定的标准管径,求摩擦阻力损失和局部阻力损失,计算总的压力降。
⑹检查计算结果。
若总的压力降超出允许的精度范围,则适当变动管径,直至总压力降小于并趋近于允许值为止。
3. 摩擦阻力损失,局部阻力损失和附加压头的计算方法3.1摩擦阻力损失的计算方法根据《城镇燃气设计规范》(GB50028-93,2003版附录A 燃气管道摩擦阻力计算A.0.1低压燃气管道根据燃气在管道中不同的运动状态,其单位长度的摩擦阻力损失采用下列各式计算:(1 层流状态:2100Re ≤ Re 64=λ 04101013.1T T dQ l P νρ⨯=∆(2 临界状态:3500~2100Re =510Re 652100Re 03.0--+=λ 05254610231078.111(109.1T T dQ d Q d Q l P ρνν-⨯-+⨯=∆ (3 湍流状态:3500Re >1钢管:25.0Re68(11.0+=d K λ 05225.062.192(109.6T T d Q Q d d K l P ρν+⨯=∆ 2铸铁管:284.051581(102236.0Qd d νλ+= 052284.0651581(104.6T T dQ Q d d l P ρν+⨯=∆ A.0.2中压燃气管道根据燃气在管道中不同的材质,其单位长度的摩擦阻力损失采用下列各式计算: 1钢管:25.0Re68(11.0+=d K λ 05225.0922212.192(104.1T T d Q Q d d K L P P ρν+⨯=- 2铸铁管:284.051581(102236.0Qd d νλ+= 052284.09222151581(103.1T T d Q Q d d L P P ρν+⨯=- 根据《聚乙烯燃气管道工程技术规程》(CJJ63-95知,聚乙烯燃气管道单位长度的摩擦阻力计算和钢管公式一样,只是K=0.01.而钢管K=0. 153.2局部阻力损失的计算方法当燃气流经三通、弯头、变径管、阀门等管道附件时,由于几何边界的急剧改变,燃气流线的变化,必然产生额外的压力损失,称之为局部阻力损失。
在进行城市燃气管网的水力计算时,管网的局部阻力损失一般不逐项计算,可按然气管道摩擦阻力损失的5%~10%进行估算。
对于庭院管和室内管道及厂、站区域的燃气管道,由于管路附件较多,局部阻力损失所占比例较大,常需逐一计算。
局部阻力损失,可用下式求得:ρζ22u P ∑=∆ 式中P ∆—局部阻力的压力损失(Pa ;ζ∑—计算管段中局部阻力系数的总和;u —管段中燃气流速(s m /; ρ—燃气的密度(3/m kg 。
局部阻力损失也可用当量长度来计算,各种管件折成相同管径管段的当量长度2L ,各种管件当量长度2L 查《燃气热力工程常用数据手册》,实际工程中通常按当量长度计算局部阻力。
3.3附加压头的计算方法由于燃气与空气的密度不同,当管段始末段存在标高差值时,在燃气管道中将产生附加压头,其值由下式确定:H g P g a ∆-=∆(ρρ式中P ∆—附加压头(Pa ;g —重力加速度;a ρ—空气的密度(3/Nm kg; g ρ—燃气的密度(3/Nm kg; H ∆—管段终端和始端的标高差值(m 。
计算室内燃气管道及地面标高变化相当大的室外或厂区的低压燃气管道,应考虑附加压头。
三、水力计算Excel 的使用方法主要分以下几个部分进行说明:1. 水力计算Excel 的主要表示方法;2. 低压民用内管水力计算使用方法;3. 低压民用和食堂外管水力计算表格的使用方法;4. 低压食堂内管水力计算使用方法;5. 中压外管水力计算使用方法;6. 中压锅炉内管水力计算使用方法。
1. 水力计算Excel 的主要表示方法在水力计算Excel 中已经编好了的水力计算表格中,大致有如下几种颜色的字体,当字体的颜色为红色时,表示这些数据或者名称需要我们的设计人员自己填入,比如说工程名称,设计编号,设计是采用的气源情况,管段的长度,等等在工程中的实际情况这些需要设计人员了解的原始数据,以及需要设计人员去做出选择的数据及情况,制作这些表格的时候已经作为固定模式固定下来了,不需要设计人员进行修改,因为这部分是通过在表格中编入了一些小公式,可以通过Excel 自动生成。
如果在表格中出现FALSE,则表示计算结果不满足设计要求,或者不满足某些规范条文的要求。
在单元格中如果用黄颜色进行了填充,则表示这个单元格的数据为计算结果,设计方案的合理性是通过这些数据来进行判断的。
2. 低压民用内管水力计算表格的使用方法计算流程:⑴选定最不利点,从该点开始编节点号和管段号直至矮立管。
⑵确定气流方向,从主干线末梢的节点开始,利用0=∑i Q 的关系,求得管网各管段的计算流量。
⑶根据确定的允许压力降,计算管线单位长度的允许压力降。
⑷根据管段的计算流量计单位长度允许压力降预选管径。
⑸根据计算选定的标准管径,求摩擦阻力损失和局部阻力损失,计算总的压力降。
⑹检查计算结果。
若总的压力降超出允许的精度范围,则适当变动管径,直至总压力降小于并趋近于允许值为止。
计算模式:如上图,民用户出现最不利情况有三种:1.对于天然气和人工煤气来说,整栋楼房都在使用燃气的时候,通常情况是距矮立管最远单元的最高层用户的压力最低,计算模型就是从这得出的;2.整栋楼房只有最上面一层用户在用的时候;3.当有架空管时,最低层的用户有可能出现压力最低值。
我的计算模型是建立在第1种最不利情况的,当然对于第2、3种情况也适用。
在计算表中,选择燃气种类将直接关系到计算结果,本计算表只能够识别人工煤气,液化气,天然气,混空气这四种名称,填入相应名称,计算表会选择相应的参数进行计算,具体参数如下:填入其它名称,计算表就会产生错误。
每段管段所带户数,计算表会选择对应户数的同时工作系数,进行计算,计算出相应的计算流量。
由于计算户内管并没有按照当量长度进行计算,而是按照当量长度系数,选择1.1的系数算出计算长度,这样计算的结果,在选择每户所需热值恰好或偏小的时候,会出现损失计算偏小的结果,因此,计算表允许对每户所需热值和当量长度系数进行选择。
高差是指管段终端和始端的标高差值,单位为m。