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'给排水设计各种计算目录1.给水设计流量…………………………………………………………………………22.短管计算………………………………………………………………………………23.水池调节容积计算……………………………………………………………………34.热媒消耗量计算……………………………………………………………………...45.容积式加热器…………………………………………………………………………56.快速加热器……………………………………………………………………………67.膨胀管…………………………………………………………………………………68.管道热伸长量计算……………………………………………………………………79.饮用水计算……………………………………………………………………………710.排水流量计算…………………………………………………………………………811.洗衣工作量计算……………………………………………………………………...1012.
孔口和管嘴出流………………………………………………………………………1013.堰流计算………………………………………………………………………………1114.喇叭口溢流管计算……………………………………………………………………1115.水池泄水管径计算……………………………………………………………………1216.池水的泄空时间………………………………………………………………………12
给水设计流量 1 住宅,公寓,集体宿舍,旅馆,医院,疗养院,休养所,诊疗所,幼儿园,托儿所,办公楼教学楼等建筑的生活给水管道设计秒流量,按下式计算: ── qg=0·2a√Ng +KNg (2·4─1)式中: qg─计算管段的设计秒流量 (L/s) Ng─计算管段的卫生器具给水当量总数,按表2·4─1确定; a,K─根据建筑物用途而定的系数,按表2·4─2采用。 1)按上式计算结果,如计算值小于该管段上一个卫生器具给水额定流量时,应采用一个最大的卫生器具给水额定流量作为设计秒流量。这种情况主要发生在支管计算时 ,卫生器具的支管一般不需计算,可按表中所给支管管径选用。 2)如计算值大于该管段上卫生器具给水额定流量的累加值时,应按卫生器具给水额定流量累加值采用。 2 公共浴室,洗衣房,公共食堂,实验室,影剧院,游泳场,体育场(馆)等建筑物的生活给水管道设计秒流量,应按下式计算:
qg=∑q0n0b (2·4─2)式中 qg─计算管段的给水设计秒流量 (L/s); q0─同类型的卫生器具给水额定流量 (L/s); n0─同类型的卫生器具数; b ─卫生器具的同时给水百分数,见表2·4─3。短管计算 当管道的供水压力已经确定时,如清水池的进水管,溢流管,上区水箱向下区减压供水的供水专用管等的管径和供水流量计算,建议按短管出流方式计算。计算公式如下: πD2 ─── Q=μ───√2gH (2·4─11) 4式中 Q─ 管段的通过流量 (m3/s); μ─ 管段的流量系数; D─ 管道直径 (m); g─ 重力加速度为9·81(m/s2); π─ 常数为3·14; H─ 管段两端的水头差 (m)。当管段末端为自由出流时
1 μ=────────── (2·4─12) ───────── √1+∑ζ+λL/D当管道末端为淹没出流且自由表面相对D很大时 1 μ=──────── (2·4─13) ─────── √∑ζ+λL/D式中 ξ─管道局部阻力系数,详见水力计算手册; λ─管道摩擦阻力系数,见表2·4─8; L─管道长度 (m)。 表2·4─8 ━━━━━┯━━━━━┯━━━━━┯━━━━━┯━━━━━┯━━━━━ D(mm)│ λ │D(mm)│ λ │D(mm)│ λ ─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼───── 50 │0·051│ 150 │0·037│ 400 │0·028
80 │0·044│ 200 │0·034│ 500 │0·026 100 │0·042│ 300 │0·030│ │ ━━━━━┷━━━━━┷━━━━━┷━━━━━┷━━━━━┷━━━━━水池调节容积计算 V1=(Qb-Qg)Tb (2·5─2)式中 Qb─水泵的出水量 (m3/h) Qg─水源的供水能力 (m3/h) Tb─水泵的运行时间 (h) β V0=───V (2·6─4) 1-a式中 P0─罐内初次充水前的绝对压力 P1─设计最小压力,即满足给水系统最不利点供水压力所需的罐内最低
绝对压力 P2─设计最大压力,即停泵时罐内绝对压力 V0─气压罐的总容积 V─气压罐的调节(水)容积V=V1-V2V1─P1时罐内气体容积 V2─P2时罐内气体容积a=P1/P2 β=P1/P0 热媒消耗量计算1直接加热时的蒸汽消耗量按下式计算: W Gm=(1·1~1·2)───── (3.4─2) im-ir或 W Gm=(1·1~1·2)───── (3.4─3) im-C·tr式中 Gm─蒸汽耗量 (Kg/h);
W─设计小时耗热量(KJ/h)按公式(3.3─3),(3.3─4) 计算;im─蒸汽的热焓(KJ/Kg)见表3.4─3; ir─混合后热水的热焓(KJ/Kg); ir=C·tr tr─热水温度(℃)。2 间接加热时的蒸汽耗量 W Gm=(1·1~1·2)───── (3.4─4) im-in或 W Gm=(1·1~1·2)── (3.4─5) γ式中 in─蒸汽冷凝水的热焓(KJ/Kg); γ─水蒸汽的汽化热(KJ/Kg)。 3 间接加热时热媒热水的耗量 W Qm=(1.1~1.2)─────────×10-3(3.4─6) C(tmc-tmz)式中 Qm─用热水作热媒时的耗量 tmc─热媒供水水温(℃),tmc≥tr+10℃; tmz─热媒回水水温(℃)。
4 燃煤,燃油,煤气和电力直接加热时的耗量 W Gm=─── (3.4─7) H·E式中 W─设计小时耗热量(KJ/h); Gm─燃料耗量(Kg/h); H─燃料发热量,见表3.4─4; E─加热器效率。 容积式加热器 1 加热面积计算 W F=(1·1~1·2)────── (3·5─1) ε·K·△t 式中 F─表面式水加热器的加热面积(m2); W─制备热水所需的热量(KJ/h); K─传热系数(KJ/h·cm2·℃),见表3·5─1; ε─K值的附加系数,一般采用0·8~0·6;
△t─热媒与被加热水的计算温度差(℃),按下式计算。 tmc+tmz tc+tz △t=───────-───── (3·5─2) 2 2 式中 tmc,tmz ─热媒的初温和终温(℃), 当热媒为蒸汽时,按饱和蒸汽温度计算;按蒸汽压力低于70KPa时,按100℃计算。当热媒为高温水时,按供、回水的最低温度计算,但热媒的初温与被加热水的温度差不得小于10℃。 tc,tz─被加热水的初温和终温(℃)。 2 贮水容积 容积式加热器的进水(冷水)一般从下部进入,在容器的底部可能产生滞流,在全部容积内产生分层现象。因此,在计算容积时应附加20~25%。 在前面计算贮热容积时已经知道民用建筑物的贮热(水)容积V为0·75Qh, 考虑附加容积后则为 V=(1·2~1·25)Qh,在不需要精确计算时取 V≈Qh。 3 水头损失 在容积式水加热器的壳程中,水的流程很短,流速很低,水头损失很小,一般为0·005~0·02米水柱,常常忽略不计。 快速加热器 1 加热面积 快速加热器盘管的加热面积按公式(3·5─1)计算,式中的K值按表3·5─2选用,热媒和被加热水的温度差按公式(3·5─3)计算。
△tmax-△tmin △t=───────────── (3·5─3) △tmax ln─────── △tmin 式中 △t─热媒与被加热水的计算温度差(℃); △tmax─热媒与被加热水在一端的最大温度差(℃); △tmin─热媒与被加热水在一端的最小温度差(℃) 2 热媒与被加热水的计算温差 水─水快速加热器,有水─水顺流交换和水─水逆流交换。其△tmax和△tmin如图3·5─1,图3·5─2。对于汽─水快速加热器,只按利用汽化热考虑,热媒温度不变。 3 水头损失计算 快速加热器的管程水流阻力为沿程阻力和局部阻力之和,按下式计算: λ·L γv2 h=(───+∑ξ)── (3·5─4) d 2g 式中 h─快速加热器管程水头损失(mm水柱); λ─沿程阻力系数, 钢管:0·03 铜管:0·02 L─被加热水流程总长度(m); d─传热管计算管径(m);
ξ─局部阻力系数,可近似取∑ξ=(n-1)×1·5+1 n─加热器行程数; γ─被加热水在平均温度时的容重(Kg/m3); v─被加热水在管内的流速(m/s)一般采用1~3; g─重力加速度常数。 膨胀管 当水加热器的冷水由高位水箱供给时,可采用膨胀管来解决热水的膨胀问题。膨胀管高出冷水箱最高水面的高度,可按下式计算。 γ1 h=1·2H(──-1) (3·7─1) γ2 式中 h─膨胀管高出冷水箱最高水面的高度(m); H─水加热器底部至冷水箱最高水面的垂直高度差(m); γ1─冷水的密度(Kg/m3); γ2─热水的密度(Kg/m3)。 膨胀管的管径可按表3·7─2确定。 膨胀管上不得安装阀门,如有冰冻的可能时,应采取保温防冻措施。
管道热伸长量计算 金属管道的热伸长量按下式计算。 △l=a(tm-t1)l (3·7─3) 式中 △l─管道热伸长量(mm); l─管道长度(m); tm─计算管段热水平均温度(℃); t1─安装管道时周围环境的气温,室内取-5℃,室外架设时取冬季室外 计算温度; a─金属线膨胀系数(mm/m·℃)。 碳钢管道 a=0·012 铜管道 a=0·020 饮用水计算 1 冷饮水量Q N·q·K Q=───── (4·5─3) T
式中 N,q,K,T─同前 2 饮水冷负荷 W1=1·2Q(tc-tz) (4·5─4) 式中 tc─冷水的初温(℃); tz─冷水的终温(℃)一般为8~12 ℃ 3 配水管道冷损失 2(to-tz)πL W2=∑───────────────(4·5─5) 2 1 d1 ────+──lg(──) a·d1 λd0 式中 a─管道保温层表面散热系数(w/m2.K); d1─保温层外径(m); d0─管道外径(m); to─管道周围的空气温度(℃); L─管道长度(m); λ─保温材料的传热系数(w/m·K)。 4 冷水箱的冷损失 (to-tz)M W3=───────── (4·5─6) 1 X ──+── a λ
式中 M─冷水箱的外表面积(m2); X─保温层厚度(m)。 5 制冷量计算 制冷系统的制冷量按下式计算: W=1·1~1·2(W1+W2+W3) (4·5─7) 其中W1是主要负荷,(W2+W3)所占比例很小,因此可采用简化的计算方法,即将式(4·5─4)中的温度差增加2~4℃作为其他冷损失的补偿。变化后的公式如(4·5─8) W=1·2Q(tc-tz+2) (4·5─8) 6 冷水箱计算 冷水箱计算包括容积计算和冷冻盘管换热面积计算。 (1)冷水箱容积一般可按贮存0·5小时的冷饮水量计算。 (2)冷冻盘管换热面积一般不需计算,按制冷系统所需的制冷量选择冷水箱。当需要复核盘管换热面积时,可按容积式加热器的计算方法计算,其传热系数采用K=500~600(w/m2.K)。 排水流量计算 1 住宅、集体宿舍、旅馆、医院、幼儿园、办公楼和学校等建筑的生活污水设计秒流量按下式计算:
q=0·12a√N + qm (7·3─1) 式中: q ─计算管段设计秒流量 (L/s) N ─计算管段的卫生器具排水当量总数 a ─根据建筑物用途而定的系数,可按表7·3─2确定 qm─计算管段上排水量最大的一个卫生器具的排水流量 (L/s) 计算所得的流量值如果大于该管段上卫生器具排水流量的累加值时,应按卫生器具排水流量累加值计算。 表7·3─1 ━━┯━━━━━━━━━━━┯━━━━┯━━━━┯━━━━━━━━ 序 │ │排水流量│当 量│排 水 管 │卫 生 器 具 名 称│ │ ├──────── 号 │ │ L/s│ N │管 径(mm) ━━┿━━━━━━━━━━━┿━━━━┿━━━━┿━━━━━━━━ 1 │污水盆 │0·33│1·0 │ 50 2 │单格洗涤盆(池) │0·67│2·0 │ 50 3 │双格洗涤盆(池) │1·00│3·0 │ 50
4 │洗手盆,洗脸盆(无塞)│0·10│0·3 │ 32 │ (有塞)│0·25│0·75│ 32 5 │浴盆 │1·00│3·0 │32~40 6 │淋浴器 │0·15│0·45│ 50 7 │大便器 │ │ │ │ 高水箱 │1·50│4·5 │ 100 │ 低水箱 │2·00│6·0 │ 100 │ 自闭冲洗阀 │1·50│4·5 │ 100 8 │小便器 │ │ │ │ 手动冲洗阀 │0·05│0·15│40~50 │ 自闭冲洗阀 │0·10│0·3 │40~50 │ 自动冲洗水箱 │0·17│0·5 │40~50 9 │小便槽(每米长) │ │ │ │ 手动冲洗阀 │0·05│0·15│ ─ │ 自闭冲洗阀 │0·17│0·5 │ ─ 10│化验盆 │0·20│0·6 │40~50
11│净身器 │0·10│0·3 │40~50 12│饮水器 │0·05│0·15│25~50 13│家用洗衣机 │0·50│1·5 │ 50 ━━┷━━━━━━━━━━━┷━━━━┷━━━━┷━━━━━━━━━ 表7·3─2 ━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━ 建 筑 物 │ 集体宿舍、旅馆和其他公共建 │ 住宅、旅馆、医院、疗 名 称 │ 筑物的公共盥洗室和厕所间 │ 养院、休养所的卫生间 ──────┼───────────────┼─────────── a 值 │ 1·5 │ 2·0~2·5 ━━━━━━┷━━━━━━━━━━━━━━━┷━━━━━━━━━━━ 2 工业企业卫生间、公共浴室、洗衣房、公共食堂、实验室等建筑物的生活污水设计秒流量,按下式计算:
q=∑qpnb (7·3─2) 式中:qp─同类型的一个卫生器具排水流量 (L/s) n─同类型的卫生器具数; b─卫生器具的同时排水百分数,按表7.3─3,7.3─4,7.3─5 洗衣工作量计算 m·e G=─── (13·4─1) n·T 式中 G─洗衣量 (Kg/h) m─计算单位数 (人;床;户) e─污衣量标准 (Kg)见表13·4─1。 n─每日工作班制数。一般按一班制计算,大型洗衣房可按二班制计算。 T─每班工作小时数。一般按8小时计算。 孔口和管嘴出流 1
各种孔口和管嘴的流量计算公式基本形式相同,只是一些系数因孔口或管嘴形状不同而异,其基本公式如下: ──── q=μω√(2gH)(14.2─9) ω=πd2/4 式中q─流量(m3/s); μ─流量系数,见表14.2─5; ω─管咀或孔口的断面积(m2); d─管咀或孔口的直径(m); g─重力加速度常数; H─管咀或孔口前的水头(m水柱)。 对于圆形孔口或管咀,公式可减化为下式: ── q=3.477μd2√H(14.2─10) 2水平射流距离(图14.2─3) ── L=2φ√H+h (14.2─11) 式中h─管咀或孔口的高度(m); φ─流速系数见表14.3─5。 3倾斜射流距离(图14.2─4)
L h=────────+Ltgθ(14.2─12) 4φ2Hcosθ 式中θ─管咀或孔口的轴线与水平线夹角(度); L─倾斜射流的水平距离(m)。 堰流计算 瀑布、水帘或叠水,一般均可按堰流计算。堰流基本计算公式如下: ── q=mb√2gH3/2(14.2─13) =MbH3/2(14.2─14) 式中q─过流量(m3/s); b─堰口宽度(m); H─堰前水头(m); M,m─流量系统,见表14.2─6 堰流系数表14.2─6
┏━━━━━┯━━━━┯━━━━━━━━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━┓ ┃ │ │ 流 量 系 数 │ ┃ ┃名 称 │ φ ├───────┬─────────┤ 注 ┃ ┃ │ │ m │ M │ ┃ ┣━━━━━┿━━━━┿━━━━━━━┿━━━━━━━━━┿━━━━━━━━┫ ┃薄避堰 │0.97│ 0.42 │ 1.86 │ ┃ ┠─────┼────┼───────┼─────────┼────────┨ ┃宽顶堰 │0.85│ 0.32 │ 1.41 │顶宽c≥2.5H┃ ┠─────┼────┼───────┼─────────┼────────┨ ┃实用断面堰│ │ 0.36 │ 1.59 │ ┃ ┠─────┼────┼───────┼─────────┼────────┨ ┃矩形堰 │ │0.4─0.5│1.77─2.21│ ┃ ┠─────┼────┼───────┼─────────┼────────┨
┃梯形堰 │ │ 0.42 │ 1.86 │b≥4 H ┃ ┗━━━━━┷━━━━┷━━━━━━━┷━━━━━━━━━┷━━━━━━━━┛ 喇叭口溢流管计算 可按下式计算: 3/2 Q=5DH(14.4─6) 式中Q─溢流量(m3/s); D─喇叭口直径(m); H─喇叭口上淹没深度(m)。 水池泄水管径计算 泄水管管径一般按水池放空时间确定,泄水管应按短管出流计算,计算公式与基本公式相同,但流量系数应采用管系流量系数。管系的流量系数按下式计算: ── q=3.477μd√H(14.4─7)
1 μ=──────────(14.4─8) λl1/2 (∑ξ+───+1) d 式中q─流量(m3/s); H─水池水面至泄水管出口中心的高差(m); Σξ─管系各局部阻力系数之和; λ─管道摩擦系数,与管径有关如下式,或查表14.4─2。 0.021 λ=────(14.4─9) d0.3 L─管系长度(m); d─泄水管管径(m)。 池水的泄空时间 水池泄空过程中水位逐渐下降,泄水管系的工作水头由H至H。出流量是连续变化的,泄空时间为: FH-H。dH T=─────∫────
(14.4─10) 3.477μdH√H ─ ── 0.575F(√H─√H─H。) =────────────── μd 式中T─水池泄空时间(秒); F─水面面积(平方米)。 λ值表14.4─2 ━━━━┯━━━━━━━┯━━━┯━━━━━┯━━━┯━━━━━ d │ λ │ d │ λ │ d │ λ mm │ │ mm │ │ mm │ ━━━━┿━━━━━━━┿━━━┿━━━━━┿━━━┿━━━━━ 50│ 0.051 │150│0.037│300│0.030 ────┼───────┼───┼─────┼───┼───── 80│ 0.045 │200│0.034│400│0.028
────┼───────┼───┼─────┼───┼───── 100│ 0.042 │250│0.032│500│0.026 ━━━━┷━━━━━━━┷━━━┷━━━━━┷━━━┷━━━━━ 1'
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