【给水管网的水力计算】是建筑设计与供水系统规划中的关键环节,涉及到居民和工业用水的稳定性和效率。在给水系统中,水力计算的主要目标是确定合适的管径,确保水流畅通并减少水头损失,同时兼顾经济性和安全性。
在计算过程中,首先要【确定管径】。设计管径的确定基于管段的设计秒流量,这是通过流量公式来计算的,即qg = πd^4/(4υg),其中qg为设计秒流量,dj为管内径,υ为管道流速。流速的选择通常参考表2-12,生活给水管道的流速一般不超过2m/s,以防止水锤现象导致的管道损坏和噪声。流速过快或过慢都会对系统性能产生负面影响,如材料浪费、水头损失增加或系统稳定性下降。
接着,计算【水头损失】是水力计算的重要部分,它分为沿程水头损失和局部水头损失。沿程水头损失由管道的长度和单位长度水头损失决定,公式为hy = iL,其中hy为沿程水头损失,L为管道长度,i为单位长度水头损失。单位长度水头损失与管道材质、直径及流量有关,不同类型的管道如塑料管、铜管、铸铁管等有不同的海澄-威廉系数(Ch)。
局部水头损失主要源于管道中的弯头、三通等配件,计算公式为hj = Σ(ζv^2/2g),其中hj为局部水头损失之和,ζ为局部阻力系数,v为下游流速,g为重力加速度。由于实际工程中各种管件的结构差异,局部阻力系数各不相同,所以局部水头损失的计算通常采用估算方法,如管件当量长度法或者按照管网沿程水头损失的百分比计算。
在实际工程设计中,还会利用预先编好的【水力计算表】,如“给水钢管水力计算表”、“给水铸铁管水力计算表”和“给水塑料管水力计算表”,根据设计秒流量和控制的流速范围,直接查表获取管径和单位长度的水头损失,简化计算过程。
给水管网的水力计算是一个涉及流体力学、材料科学以及工程实践经验的复杂过程,需要综合考虑流量、流速、水头损失、管道材质等因素,以确保给水系统的高效、可靠运行。通过精确的计算和合理的选取参数,可以实现水资源的有效分配,满足各类用户的需求,同时保证系统的经济性和耐用性。