5-4 环状管网水力计较解析

发表时间:2019-07-18

  §5-4 环状管网水力计较 Hydraulic Analysis of Looped Network 一、环状网的水力计较方式 Hydraulic Analysis Methods of Looped Network 1.使用持续性方程和能量方程解管段方程组,得出各 管段的流量。-------解管段方程法 2.使用持续性方程和压降方程解节点方程组,得出各 节点的水压。-------解节点方程法 3.正在初步分派流量后,调整管段流量以满脚能量方程, 得出各管段流量的环方程组解法。 -------解环方程法 二、解管段方程法: Pipe equation solution 1.道理:管段方程组可用线性理论法求解,即将L个非线机能 量方程为线性方程组,方式是使管段的水头丧失近似等于: hij=Sijqij(0)n=[Sijqij(0)n-1]qij=rijqij 2.前提: (1)正在环网中分歧路子达到统一节点的水头丧失相等; (2)正在统一环内,水头丧失的代数和为0。 3.根基方式: ? ?qi ? ? qij ? 0 ? ? ?? hij ? 0 n n ?1 hij ? Sij qij ? [ Sij qij ]qij ? rij qij 二、解管段方程法: Pipe equation solution 4.例子步调:(海曾-威廉公式) 10.67 Lq h? 1.852 4.87 120 D (1)设初始流量qij(0)=1;rij=Sij=hij/qij(0);---第一次迭代 (2)按L+J-1个方程求出qij(1); 然后从头计较各管段的Sij’=hij/qij(1);---第二次迭代 (3)按(2)计较qij(2);曲到两次算得的管段流量之差小于 答应误差时为止,即得qij的解。 答应误差: (1)?hi0.5m (手算)基环 1.852 ??hi ?qi ? (n ? 2) 2 ? Sij qij (2) ?hi1.0~1.5m (手算)大环 (3) ?hi0.01~0.05m (计较机) 二、解管段方程法: Pipe equation solution 5.例子: 10.67 Lq h? 1.852 4.87 120 D 1.852 二、解管段方程法: Pipe equation solution 6.特点:方程数量多,计较量大。 三、解节点方程法: Node equation solution 1.哈代-克罗斯迭代法求解节点方程步调: (1)按照泵坐和节制点的水压标高,假定各节点的初始水压; (2)由hij=Hi-Hj和qij=(hij/Sij)1/2的关系式计较求管段流量; (3)判断qi+∑qij=?0,如不等于0,则由下公式计较: ?2?qi ?Hi ? ? Sij ?0.5 hij ?0.5 (4)除已定的水压外,对每一节点水压进行校正,按照新的 水压反复上述步调计较,曲到qi+∑qij=0。 三、解节点方程法: Node equation solution 2.一种计较机平差方式步调:(操纵节点方程法) (1)计较管段流量; (2)由 q ? AV ? ? D 2V 4 ? ? D Re? 4 1.852 h 10.67 Lq h ? Sq n ; q ? n?1 ? ch; h ? 1.852 4.87 Sq 120 D (3)由C=q/h公式求C。 (4)由节点方程∑Ch+Q=0,求节点水压。 (5)由q=ch=c(Hi-Hj)求节点毗连管段流量。 (6)验证:qi+∑qij=?0;如不等反复(2)(3)(4)(5)(6)曲到 qi+∑qij=0为止。 三、解节点方程法: Node equation solution 3.解节点方程法规子: 已知:H1=30m;Re=2×105;水的活动粘畅系数为ν =1.145×10-6m3/s(15℃);水头丧失计较公式: 10.67 Lq1.852 h? 1.852 4.87 120 D 用解节点方程法求解2点、3点节 点水压。 三、解节点方程法: Node equation solution 4.解节点方程法的特点: 输入数据少,大部门工做均可由计较机法式从动完成。是 目前使用最广的一种计较机平差的计较方式。 四、解环方程法: Loop equation solution 1.哈代-克罗斯法: ※校正流量分成两部门:一部门是遭到邻环影响的校正流 量;一部门是消弭本环闭合差?hi的校正流量。当不考虑前者 时,即忽略遭到邻环影响的校正流量对本环闭合差校正流量的 影响,可得: ??h ?qI ? I 2 ? Sq I (n ? 2) 当n ? 2时,?qi ? ??hi n ? Sij qij n?1 四、解环方程法: Loop equation solution 1.哈代-克罗斯法: ※此法特点:计较简化、简单,是手算最常用的一种计较 方式;此法慢。 2.Hardy Gross解环方程法步调:(即环网平差步调) (1)分派流量:①合适节点方程;②标的目的指向大用户;③平行 干管分派大致不异的流量;④取管径不异的管道。 (2)用经济流速确定管径。 (3)计较各环的闭合差。 (4)计较?qI校正流量。 (5)调整管段流量:校正流量取初分流量标的目的分歧时,用初分 流量+校正流量;如分歧时用初分流量-校正流量。 (6)从头计较闭合差:当?hi0.5m时平差竣事,不然反复 (4)(5)(6)步调。 四、解环方程法: Loop equation solution 3.【例题】: lll l ll 环网水力计较草图(最高时) 四、解环方程法: Loop equation solution 4.【功课】:某城市管网安插成环状网,设网前水塔。最高 时用水量为97.1L/s,此中工业企业集顶用水量为49.8L/s,具 体见表1。所需最小办事水头为0.2MPa,计较图如下所示, 计较到第二次校正为止。 表1 工业企业集中流量 节点 节点 流量 L/s 节点 1 0 2 2.08 3 4.98 4 7.42 5 1.69 6 2.86 7 0.60 8 0 9 10 11 12 13 14 15 合计 节点 14.73 5.20 流量 L/s 0.89 0.85 1.40 5.93 1.17 49.8 四、解环方程法: Loop equation solution 4.【功课】: 五、最大闭合差的环校(简化法平差) Maximum closing error loop adjusted method 1.两邻环闭合差的关系: (1)两个邻环闭合差不异时: 正在闭合差标的目的不异的两邻环中,一环中引入 校正流量,本环中闭合差下降,另一环中的闭合 差增大。 (2)两个邻环闭合差别号时: 正在闭合差标的目的相反的两邻环中,一环中引入 校正流量,本环中闭合差下降,另一环中的闭合 差也下降。 五、最大闭合差的环校(简化法平差) Maximum closing error loop adjusted method 2.大环闭合差和基环闭合差的关系: (1)两个闭合差标的目的不异的基环构成大环闭合差 等于基环闭合差的和,标的目的取基环闭合差的标的目的 不异。 (2)实践证明,两闭合差标的目的相反的基环构成大 环闭合差等于两基环闭合差的绝对值差,标的目的取 闭合差大的基环标的目的不异。 五、最大闭合差的环校(简化法平差) Maximum closing error loop adjusted method 3.最大闭合差环校的道理: (1)两闭合差标的目的相反的邻环,一环中引入校正流 量,另一环闭合差下降; (2)两闭合差标的目的不异的邻环构成的大环,校正大 环的闭合差,基环闭合差下降。 4.准绳: (1)起首校正闭合差大的环; (2)相邻两环闭合差标的目的相反,只平一环; (3)把闭合差标的目的不异,数值附近,相邻的基 环归并成大环平差。 5.特点: 六、多水源管网平差计较 Multi-sources network balanced calculation 1.多水源管网构成缘由: 2.多水源管网平差满脚前提: ?合适持续性方程:qi+∑qij=0; ?合适能量方程:∑hij=0 (△hI=0); ?合适压降方程: ∑HB-5-∑HA-5=HB-HA=HB-A ; 各水源供水至分界线处的水压不异,即从 各水源到分界线上节制点的沿线水头丧失之差 等于水源的水压差。 六、多水源管网平差计较 Multi-sources network balanced calculation 3.多水源管网平差应留意的问题: (1)虚节点O的能够肆意选定,其水压可假设为零; (2)虚管段流量和水头丧失简直定;(满脚持续性方程) (3)虚管段水头丧失: 大小:等于取它毗连水源的水压标高; 标的目的:永久指向虚节点; (4)水压H符号: 因而,由泵坐供水的虚管 段,水压H的符号常为负。 流向虚节点的管段,水压为正; 虚节点的管段,水压为负; §5-5 管网校核 The adjusted calculation of Network 一、消防时的流量和水压核算 Fire flow and pressure adjusted calculation 消防流量时管网校核是以确定的管径为根本,然后按最高 用水时流量另行添加消防时的流量进行流量分派,求出消防时 的管段流量和水头丧失。 二、最大转输时的流量和水压核算 Maxi-tomsit flow and pressure adjusted calculation 设对置水塔的管网,正在最高用水时,由泵坐和水塔同时向 管网供水,但正在水泵供水量大于整个管网的用水量一段时间里, 多余的水颠末管网送入水塔内储存,因而这种管网还应按最大 转输时流量来核算,以确定水泵可否将水送进水塔。 最大转输时节点流量= 最大转输时用水量 ? 最高用水时该节点的流量 最高时用水量 三、最晦气管段发生毛病时的变乱用水量和水压校核 Most harmful pipe emergency flow and pressure adjusted calculation (1)变乱时的流量,正在城市为设想用水量的70%,工业企业 的变乱流量按相关。 (2)节制点的水压不得低于最小办事水头。 §5-6 输水管渠计较 Calculation of Transmission Conduit 1、输水管渠计较的使命 确定管径和水头丧失。 2、对输水管的最根基要求: 是不间断输水,因而一般平行敷设两条输水管。 3、输水管分段数的计较 (1)输水管特征曲线)水泵特征曲线方程:Hp=Hb-SQ2 由(1)和(2)联立解得: Hb ? H0 Q= S ? S p ? Sd 3、输水管分段数的计较 (3)发生变乱时: Sd S1 2 H ? H 0 ? (S p ? Sd ? ? )Q? n n 2 H ? H b ? SQ? 则: Q? ? Hb ? H0 1 S ? S p ? Sd ? ( S1 ? Sd ) n 变乱时流量 ? 1 一般时流量 S ? S p ? Sd ? (S1 ? Sd ) n S ? S p ? Sd Q? ?? ? Q 综上所述,得输水管分段数为: (S1 ? Sd )? 2 0.96( S1 ? Sd ) n? (? ? 0.70) ? 2 S ? Sp ? Sd (S ? Sp ? Sd )(1 ? ? ) 【题】某城市从水源泵坐到水厂敷设两条内衬水泥砂浆的铸铁 输水管,每条输水管长度为12400m,管径别离为D1=250mm, 摩阻S1=29884s2/m5;D2=300mm,摩阻S2=11284s2/m5;见 下图。水泵静扬程40m,水泵特征曲线mm输 水管线的一段损坏,试求变乱流量为70%设想流量时的分段数。