第4章城市地下管网水力与热力分析4.1地下管道内流体水头损失计算4.2地下管网水力模型建立4.3树状管网水力模型分析4.4环状管网水力模型分析4.5城市燃气和热力管网热力分析
第 4 章 城市地下管网水力与热力分析 4.1 地下管道内流体水头损失计算 4.2 地下管网水力模型建立 4.3 树状管网水力模型分析 4.4 环状管网水力模型分析 4.5 城市燃气和热力管网热力分析
4.1地下管道内流体水头损失计算，第 4章城市地下管网水力与热力分析物质存在的主要形式有：固体、液体和气体。液体和气体统称为流体。流体和固体的区别：从力学分析的意义上看，在于它对外力抵抗的能力不同。（1）气体易于压缩；而液体难于压缩：卫=RTp为气体的绝对压强，Pa；P为气体的密度，kg/m3；T为热力学温度，K；R为气体常数，J/（kg·K）。（2）液体有一定的体积，存在一个自由液面；气体能充满任意形状的容器，无一定的体积，不存在自由液面
物质存在的主要形式有：固体、液体和气体。液体和气体统称 为流体。流体和固体的区别:从力学分析的意义上看，在于它对外 力抵抗的能力不同。 （1）气体易于压缩；而液体难于压缩； p为气体的绝对压强，Pa；P为气体的密度，kg/m3 ；T为热力学 温度，K；R为气体常数，J/（kg·K）。 （2）液体有一定的体积，存在一个自由液面；气体能充满任 意形状的容器，无一定的体积，不存在自由液面。 4.1 地下管道内流体水头损失计算 第 4 章 城市地下管网水力与热力分析
4.1地下管道内流体水头损失计算第 4 章 城市地下管网水力与热力分析流体分类：非恒定和恒定流，按时间分;均匀流和非均匀流，按流速空间变化分：压力流和重力流，按流动动力分；按流速分为：层流和紊流当流速较小是，各流层的液体质点是有条不紊的运动，互不混杂，形成层流。当流速较大是，各流层的液体质点形成涡体，在流动过程中相互混掺
第 4 章 城市地下管网水力与热力分析 流体分类： 非恒定和恒定流，按时间分； 均匀流和非均匀流，按流速空间变化分； 压力流和重力流，按流动动力分； 按流速分为：层流和紊流 当流速较小是，各流层的液体质点是有条不紊的运 动，互不混杂，形成层流。当流速较大是，各流层 的液体质点形成涡体，在流动过程中相互混掺。 4.1 地下管道内流体水头损失计算
4.1地下管道内流体水头损失计算第 4 章 城市地下管网水力与热力分析非均匀流：水流参数随空间变化。满管流动1）如果管道截面在一段距离内不变且不发生转弯，为均匀流，管道对水流阻力沿程不变，采用沿程水头损失公式计算；2）当管道在局部分叉、转弯与变截面时，流动为非均匀流，采用局部水头损失公式计算。非满管流或渠流，只要长距离截面不变，可以近似为均匀流
⚫ 非均匀流：水流参数随空间变化。 ⚫ 满管流动 1）如果管道截面在一段距离内不变且不发生转弯，为均匀流 ，管道对水流阻力沿程不变，采用沿程水头损失公式计算； 2）当管道在局部分叉、转弯与变截面时，流动为非均匀流， 采用局部水头损失公式计算。 ⚫ 非满管流或渠流，只要长距离截面不变，可以近似为均匀流 。 4.1 地下管道内流体水头损失计算 第 4 章 城市地下管网水力与热力分析
4.1地下管道内流体水头损失计算第 4 章 城市地下管网水力与热力分析压力流输水通过封闭的管道进行，水流阻力主要依靠水的压能克服，阻力大小只与管道内壁粗糙程度有关、管道长度和流速有关，与管道理埋设深度和坡度无关。重力流管渠中水面与大气相通，非满流，水流阻力依靠水的位能克服，形成水面沿水流方向降低。给水多压力流，排水多重力流
⚫ 压力流输水通过封闭的管道进行，水流阻力主要依靠水的压能 克服，阻力大小只与管道内壁粗糙程度有关、管道长度和流速 有关，与管道埋设深度和坡度无关。 ⚫ 重力流管渠中水面与大气相通，非满流，水流阻力依靠水的位 能克服，形成水面沿水流方向降低。 ⚫ 给水多压力流，排水多重力流。 4.1 地下管道内流体水头损失计算 第 4 章 城市地下管网水力与热力分析
4.1地下管道内流体水头损失计算第4章城市地下管网水力与热力分析水头：单位重量的流体所具有的机械能，用h或H表示，单位米水柱(mH2O)。h = Z + P/p + v2/2g位置水头乙测压管水头压力水头P/p流速水头v2/2g
水头：单位重量的流体所具有的机械能，用h或H表示， 单位米水柱(mH2O)。 ⚫ 位置水头Z ⚫ 压力水头P/𝜌 测压管水头 ⚫ 流速水头v 2/2g 4.1 地下管道内流体水头损失计算 第 4 章 城市地下管网水力与热力分析 h = Z + P/𝜌 + v2 /2g
4.1地下管道内流体水头损失计算第4章城市地下管网水力与热力分析沿程水头损失计算流体克服流动阻力所消耗的机械能称为水头损失。当流体受固定边界限制做均匀流动时，流动阻力中只有沿程不变的切应力，称为沿程阻力。由沿程阻力引起的水头损失成为沿程水头损失。当流体的固定边界发生突然变化，引起流速分布或方向发生变化，从而集中发生在较短范围的阻力称为局部阻力。由局部阻力引起的水头损失成为局部水头损失
⚫ 流体克服流动阻力所消耗的机械能称为水头损失。 ⚫ 当流体受固定边界限制做均匀流动时，流动阻力中只有沿程不 变的切应力，称为沿程阻力。由沿程阻力引起的水头损失成为 沿程水头损失。 ⚫ 当流体的固定边界发生突然变化，引起流速分布或方向发生变 化，从而集中发生在较短范围的阻力称为局部阻力。由局部阻 力引起的水头损失成为局部水头损失。 第 4 章 城市地下管网水力与热力分析 沿程水头损失计算 4.1 地下管道内流体水头损失计算
4.1地下管道内流体水头损失计算第 4 章 城市地下管网水力与热力分析Ighy沿程水头损失计算8-6015~6326给水排水管网中，水流水力因素随时间变化，属于非恒定流，水力计算复杂。在设计时一般只能按恒定流Igu计算。UeUhf = kiv层流雷诺实验紊流 hf = kiv1.75-2.0
第 4 章 城市地下管网水力与热力分析 沿程水头损失计算 给水排水管网中，水流水力 因素随时间变化，属于非恒 定流，水力计算复杂。 在设计时一般只能按恒定流 计算。 层流 紊流 hf = k1v hf = k1𝑣 1.75−2.0 雷诺实验 4.1 地下管道内流体水头损失计算
4.1地下管道内流体水头损失计算第 4章城市地下管网水力与热力分析沿程水头损失计算D管道直径，p流体密度，udpu雷诺系数Re=流体速度，从流体粘滞系数μ表明液体质点收到的惯性力和粘滞力的比值Re4000,紊流；2000<Re<4000过渡流
第 4 章 城市地下管网水力与热力分析 沿程水头损失计算 Re = 𝑑𝜌𝑢 𝜇 雷诺系数 D管道直径，𝜌流体密度，u 流体速度，𝜇流体粘滞系数 表明液体质点收到的惯性力和粘滞力的比值 Re 4000,紊流； 2000 < Re < 4000过渡流 4.1 地下管道内流体水头损失计算
4.1地下管道内流体水头损失计算第4 章城市地下管网水力与热力分析0.1尼古拉兹试验0.060.080.070.03330.060.050.016330.040.00833ae0.03D.003970.0019850.02.000085I，Ⅱ，Ⅱ，IV，V分布为层流区，过渡区，紊流水力光滑，紊流水力过渡区，紊流水力粗糙区。I，Ⅱ，Ⅲ区，a=f(Re)；IV，V 区，a=f(Re，△/d)入：沿程阻力系数
第 4 章 城市地下管网水力与热力分析 Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ分布为层流区，过渡区，紊流水 力光滑，紊流水力过渡区，紊流水力粗糙区。 Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ区，𝜆=f(Re)； Ⅳ，Ⅴ区，𝜆=f(Re，Δ/d) 尼古拉兹试验 𝜆：沿程阻力系数 4.1 地下管道内流体水头损失计算