给排水专业计算公式汇编文档格式.docx

1、工业企业生产用水量在不能由工艺要求确定时，也可以按下式估算： Qi=Qb（1-n） Qi-工业企业生产用水量 m3/dq-城市工业万元产值用水量，m3/万元B城市工业总产值；n工业用水重复利用率。二、流量关系及调节构筑物容积重点掌握1.给水系统的设计流量 图1 水处理构筑物及以前的设施：高日平均时用水量 地表水源 地下水源 T一泵站每天工作时间，不一定为24h 管网设计流量：满足高日高时用水量 二泵站：满足管网高日高时用水量 不分级供水高日高时流量 分级供水最高一级供水量 清水输水管： 无水塔时与管网设计流量同 有水塔时按二泵站最高一级供水量设计2.调节构筑物容积计算清水池有效容积W=W1+W

2、2+W3+W4（m3）W1清水池调节容积W2消防贮水量，2h灭火用水量W3水厂用水量，水厂自用水量W4安全贮水量，一般为0.5m深 清水池的作用之一是（调节一、二泵站供水的流量差）。 清水池的调节作用 水厂 Qd Qh 管网 最高日平均时流量 高日高时流量 调节容积 W1=阴影面积A或者B （m3）无供水曲线时估取 W1=（1020）%Qd 水塔的有效容积 W=W1+W2W1水塔调节容积 水塔调节二泵站供水量与用户用水量的差额 依二泵站供水曲线和用户用水曲线计算 或按Qd的百分数估取教材P13W2消防贮水量，10min室内消防水量3、水泵扬程的确定A、一级水泵扬程的确定Hp=H0+h 扬程计算

3、通式 H0从吸水池最低水位到出水池最高水位的高差 （取水构筑物吸水井最低水位混合池最高水位）h从吸水管起点到出水管终点的总水头损失 Hp=H0+h= H0+ hs+ hdB、二级泵站扬程计算无水塔管网的二泵站扬程 起点：清水池或吸水井最低水位 终点：管网控制点最小服务水头液面设网前水塔管网的二泵站扬程水塔最高水位设对置水塔管网的二泵站扬程 设计时：同无水塔管网 最大转输校核时：终点：掌握扬程计算基本公式：Hp=H0+h 4、水塔高度的计算依据能量方程，根据管网控制点最小服务水头 Ht=Hc+hn-（Zt-Zc）Ht水塔高度，水柜底高于地面的高度，mHc控制点C要求的最小服务水头,mhn按最高时

4、用水量计算的从水塔到控制点的管网水头损失，mZt设置水塔处的地面标高，mZc-控制点C处的地面标高，m 与水塔在管网中的位置无关 Zt越高， Ht越小：建在高处，水塔造价低第2章 输水和配水工程 用户的用水量包括集中用水量和分散用水量1、（对分散用水量）比流量qs：假设所有的分散用水量均匀分布在全部干管长度上，此时，单位管长向外配出的流量称比流量。 Q设计流量，Qh q集中流量总和 l 管网总计算长度 l管段计算长度 ：管段配水情况管段计算长度l双侧配水为管段实际长度单侧配水为管段实际长度的一半不配水为02、沿线流量ql ：在假设全部干管均匀配水前提下，沿管线向外配出的流量。 ql= qsl

5、（与计算长度有关，与水流方向无关）3、节点流量： 集中用水量一般直接作为节点流量 分散用水量经过比流量、沿线流量计算后折算为节点流量，即节点流量等于与该点相连所有管段沿线流量总和的一半。 qi=ql 沿线流量折算成节点流量的折算系数4、管段计算流量qij 确定管径的基础5、管段流量qij与沿线流量ql的区别： 计算目的不同，算法不同： ql：在假定前提下，管段向外沿线配出，其值的大小沿线减小，无水流方向问题，只有数值大小，用以定节点流量及管段流量； qij ：是依据节点流量得出的管段内大小不变的流量， 含义上qij=本段沿线流量的折算流量q+本段向下游转输的qt，依据水流连续性计算，有方向性，

6、用来确定管径、计算水头损失 前提条件：必须满足节点流量平衡条件，即满足节点连续性方程 i点的连续性方程: qi+qij=0 （流入i点和流出i点的流量代数和为0） qii点的节点流量 qij从节点i到节点 j的管段流量，“流入为负，流出为正”6、管径计算由“断面积流速=流量” ，得树状管网水力计算步骤环状管网水力计算的步骤结合例题 管网校核 消防时 最高时流量+消防流量：Qh+Qx 水压要求：10m 事故时 事故供水量：最高时流量70%： Qh70% 水压要求同最高用水时 最大转输时 最大转输时流量： Qt能够供水至水塔最高水位 在各校核流量、水压要求下，较核设计时所选水泵是否能提供相应的流量

7、及扬程三、输水管渠水力计算 位置水头H=Z - Z0是固定的，正常供水时和事故时可利用的水头差相等； 平行设置的几根输水管若管径相同，则各条输水管的摩阻相等； 输水管分段若是等分的，则各段的摩阻相等； 事故供水量应为设计水量的70%以上。 平行2根输水管，通过连通管等分成3段可满足事故时供水量Qa70%Q设计正常供水时：事故时：又 H1=H2，则n=4段第3章 取水工程1、进水孔格栅面积的设计（P55） F0=Q/K1K2v0 F0进水孔或格栅面积，m2 Q-进水孔的设计流量，m3/s v0-进水孔的设计流速，m/s K1栅条引起的面积减少系数：K1=b/b+s, b为栅条净距，s为栅条厚度（

8、或直径） K2-格栅阻塞系数。采用，水流通过格栅的水头损失，一般采用0.1m2、平板式格网的面积可按下式计算：（P56）F1=Q/K1K2v1 F1平板式格网的面积，m2 Q通过网格的流量，m3/s V1-通过网格的流速，m/s 一般采用0.4 m/sK1=b/（b+d）2, b为网眼尺寸，一般为5*510*10mm，d为网眼直径, 一般为12mmK2-格栅阻塞系数。一般采用，水流收缩系数，一般采用水流通过格栅的水头损失，一般采用0.2m3、旋转格网的有效过水面积可按下式计算：（P57）F2=Q/K1K2 K3v1 F2旋转格网的有效过水面积，m2 V2-通过网格的流速，m/s 一般采用1.0

9、 m/sK3由框架引起的面积减少系数。一般采用 旋转格网在水下的深度:H= F2/2B-R H格网在水下部分的深度，mm B-格网宽度：m F2-旋转格网的有效过水面积，m2 R网格下部弯曲半径，目前使用的标准滤网的R值为0.7m当为直流进水时，可用B代替式中的（2B）来计算H，水流通过旋转格网的水头损失，一般采用0.30m第4章给水处理1、速度梯度G G= P/G速度梯度，s1；p对单位水体的搅拌功率，W/m3；水的动力粘度，Pas 。2、速度梯度计算机械搅拌：N电机功率，kw1-搅拌设备机械效率：约为2传动系统的效率：约为总总效率：水力搅拌：水的密度（约为1000kg/ m3,详见P98表

10、1-4-5）；h流过水池的水头损失，m;T水的停留时间：sg重力加速度，9.81m/s23、G、GT值范围混合池： G5001000s 1 T=1030s，（2min）絮凝反应池： G2070s1 GT10 410 5 （1030min）例题：P984、混凝剂的投加（1）投加量通过实验确定（2）投加系统湿法投加：固体溶解池溶液池计量设备投加固体储存量1530天（规范）*溶解池容积W1=W2 溶液池容积W2 aQ/417cnW1 ， W2m3；a混凝剂最大投加量，mg/L；Q处理水量， m3 /h；c配制的溶液浓度，一般取520（按固体重量计），带入公式时为520；n每日调制次数，一般不超过3次

11、。（规范7.3.4、）五、混合设备混合要求、G、T值范围混合方式 机械混合：水泵叶轮混合（取水泵距反应池100m以内）、机械混合池 水力混合：管式静态混合器、压力水管混合（投药点及流速要求 P102）等絮凝要求；G、GT值范围；反应池出口做法絮凝池分类：机械搅拌、水力搅拌1、机械搅拌絮凝池：水平轴式、垂直轴式 分34档，串连流过 各自的适用范围及设计参数及例题 P103例题 P103六、影响混凝效果的因素1、水温原因：水温影响混凝剂的水解提高低温水混凝效果的方法 P1072、浊度与悬浮物浊度大小决定了混凝剂的投量和矾花的核心高浊水、低浊水所需混凝剂量都较大提高高浊水、低浊水混凝效果的方法 P1

12、071083、水的PH值每种混凝剂都有其最佳的PH值范围 铝盐、铁盐水解时产生H离子，消耗水的碱度，碱度不足时投加石灰，石灰投量公式： AL2（SO4）3：【CaO】=3【a】【x】+【】 FeCL 3 ：【CaO】=【a】【x】+【】式中 【CaO】纯石灰CaO投量,mmol/L；【a】混凝剂投量，mmol/L; 【x】原水碱度， mmol/L，按CaO计; 【】剩余碱度，一般取L,按CaO计。原水总碱度为L（以CaO计），投加精制硫酸铝（含Al2O3约16）26 mg/L 。若剩余碱度取L，试计算水厂石灰（市售品纯度为50%）投量需多少mg/L（已知原子量Al=27，O=16，Ca=40）

13、 解：投药量折合Al2O3为2616 mg/L Al2O3分子量为102，故投药量相当于102L则【CaO】=3【a】【x】+【】 3= mmol/L 56 mg/L= mg/L水厂需投加市售石灰 mg/L 沉淀1、离散颗粒的沉淀速度（自由沉淀）三个区的沉淀速度公式 P109例题 P1102、理想沉淀池中u0与表面负荷q0的关系 L=vt0 H=u0t0 u0=Q/A=q0 理想沉淀池的基本特性：特定颗粒沉速在数值上等于沉淀池的表面负荷（但两者在物理意义上完全不同） uu0的颗粒被全部去除，其去除率为1x0 uu0的颗粒能够部分去除三、沉淀池的基本结构与基本设计参数1、基本结构：进水区、沉淀区

14、、出水区、污泥区 2、沉淀池基本设计参数（1）基本设计参数u0（ q0 ）、H、T、v， q0是最基本参数（2）参数取值 若u0由试验得到，则u0设 u0试 查设计手册得到的u0值可直接应用，已考虑安全系数 P1173、平流式沉淀池 结构、优缺点 室外给水设计规范规定的参数及要求 P118 衡量沉淀池水流状态的参数：Fr（弗劳德数）和Re（雷诺数），希望Fr大、Re小（方法，设隔墙，减小水力半径）Fr：一般在1*10-41*10-5，Re：一般在400015000，Fr=v2/RGg: v水流速度 R水力半径 g重力加速度 设计方法选u0（ q0 ），再从H、T、v中选2个（按规范要求） V=

15、18mm/s，B=3H，Fr105。在池的1/3，2/3 处各加一道隔墙，忽略隔墙厚度，求新的Fr。（1）Fr=v2/Rg（2）（3）Fr2/Fr1=（3H/5）/（H/3）=9/5= Fr2= 105 = 1053、斜板（管）沉淀池（1）斜板（管）沉淀池的原理与特点 原理根据Ei ui / u0 ui /（Q/A）= uiA/Q A越大， Ei越大；若Ei不变，A也不变，池中加隔板，原池A=BL，新池A=BXn，则XL/n。（n为层数）,在去除率不变的情况下，池深越浅，池长就越短，池容越小浅池理论（2）斜板沉淀池产水量计算 异向流斜板沉淀池 式1-4-23 式中斜 同向流斜板沉淀池 式1-4

16、-24 侧向流斜板沉淀池 式1-4-22从公式看出：斜板沉淀池的产水量远大于同体积的平流式沉淀池 斜板沉淀池的液面负荷q斜Q/A，A为斜板区池面面积，与平流式沉淀池中的表面负荷概念基本一致。表面负荷 U0= q0=Q/ A斜。异向流斜板沉淀池的q斜 斜管沉淀池利用q斜计算，见给水工程P306斜管中水流速度：v=Q/（Asin）（3）异向流斜板（管）沉淀池适用范围：浊度小于1000NTU设计参数：P124（或设计规范）异向流斜管沉淀池，设计能力20000m3/d,平面净尺寸1010m，结构系数, 斜管长1m，安装角60 度。求斜管内轴向流速。（斜管中的停留时间）给水工程教材P306（1）v=Q/

17、（A式中 Q沉淀池流量 A斜管净出口面积 斜管轴向与水平面夹角（2）A（1010/=（3） 过滤沉淀（澄清）池出水浊度10NTU以下，滤后可达1NTU以下，可去除25m以上的颗粒。一、过滤原理1、过滤技术分类（1）表层过滤机械筛滤（2）深层过滤机理为接触絮凝滤池工作机理：接触絮凝和机械筛滤，前者为主2、强制滤速用于校核滤池设计是否合理全部滤池中的1个或2个停产检修或反冲洗时，其他滤池的滤速。不要太大。平均强制滤速：三、滤料1、滤料材质与规格（2）滤料规格表示滤料规格的参数 dmax和dmin 有效粒径d10 反映细滤料尺寸 不均匀系数K80 越大，对过滤和反冲越不利 K80=d80/d101我

18、国采用dmax、dmin和K80 （新规范采用d10和K80）四、滤池的基本构造1、滤料层2、配水系统和承托层（1）大阻力配水系统 构成：“丰”字型穿孔管卵石垫层冲洗水泵或高位水箱 参数：开孔比为% v孔，h孔，d孔，h总68m等，P140 优缺点：配水均匀；所需反冲洗水头大（2）小阻力配水系统底部进水空间穿孔板（滤头或滤砖） h总1m左右不需设反冲洗设备；配水均匀性比大阻力系统差（3）中阻力配水系统 开孔比为% 消毒一、消毒概论1、消毒目的 消毒标准：细菌学指标2、消毒方法 氯、二氧化氯、臭氧、紫外线 优点及问题3、消毒剂的投加点 滤后加氯（清水池前投加） 出厂补充加氯（二泵站处） 预加氯（

19、取水口或水厂入口，防止藻类繁殖），目前不提倡，改用 KMnO4、O3、H2O2等。 中途补氯（用于大型管网）二、氯消毒1、氯消毒原理液氯转化为气态投加 若水中无氨，则生成HOCL和OCL，1价的CL具有氧化、杀菌作用。氯消毒原理 P157, HOCL起主要作用HOCL和OCL的比例与水的PH值及水温有关，低温、低PH值消毒效果好 若水中有氨氮，则生成氯胺，消毒原理仍为HOCL杀菌。各种氯胺的比例与PH值及氯、氨比有关 有效氯包含：自由性（游离性）氯（ HOCL和OCL ）化合性氯（各种氯胺） 余氯剩余的有效氯2、加氯量加氯量需氯量余氯量规范规定 P1583、氯消毒工艺（1）折点氯化法水中氨氮含

20、量少时采用。经验：原水氨氮含量小于L时折点加氯；（2）氯胺消毒法持续杀菌能力强；减少消毒副产物 先氯后氨有大型管网时清水池前折点加氯，出厂时加氨；CL2:NH3=36:1 （重量比） 化合性的氯胺消毒法原水氨氮含量高时清水池前投加氯，利用清水池接触（大于2h）；含氨量不高时，可氯、氨同时投加4、加氯设备加氯要求 规范7.7.1（新规范强制条款很多）储氯量1530天 地下水除铁除锰一、含铁含锰地下水存在形态：Fe2、Mn2 ，常共存，一般浓度Fe2 Mn2 二、地下水除铁除锰原理1、除铁原理（1）原理 Fe2 +O Fe3 ， Fe（OH）3过滤（2）方法 空气氧化 P165 式1-4-42要求

21、：PH 6，最好7；含硅水PH 7特点：属自催化氧化 药剂氧化 （CL2），需CL2计算 P166 2Fe2 Cl2 2 2 1 x2、除锰原理 Mn2 +O Mn4 ，MnO2过滤 空气氧化 P166 式1-4-47,需O2计算 药剂氧化 （CL2）P166 式1-4-48,需CL2计算 （3）特点 反应慢，需自催化，滤料为锰砂 要求PH 铁锰共存时，先除铁后除锰。 Fe2、Mn2 浓度低时，采用一个滤池，上层除铁下层除锰；浓度高时，采用2个滤池二、地下水除铁除锰工艺与设备1、处理方法（1）原水曝气接触氧化过滤（2）原水曝气氧化过滤（3）药剂氧化过滤2、处理工艺流程各种工艺流程的适用条件3、

22、曝气设备4、过滤设备滤料与过滤工艺参数 P1701）离子交换树脂对水中离子的选择性强酸性阳树脂与水中离子交换的选择顺序（低浓度）：Fe3+Al3+ Ca2Mg2 K =NH 4 Na H 强碱性阴树脂与水中离子交换的选择顺序（低浓度）： SO42- NO3-Cl- HCO3-OH - HSiO3- 2）离子交换平衡与可逆性RH+ Na RNa+ H 软化时， RH RNa再生时，由于H 浓度很大，RNa RH RH，RNa通过的流量 （RH以Na泄漏为运行终点，任何时候都不会出现酸水）计算： Q（1-H）A原-QHS=QA残式中浓度均为当量粒子摩尔浓度 适用范围：P1813）除盐工艺流程 基本

23、工艺流程 P182183 RH放在ROH前面的原因3、离子交换软化除盐设备1）固定床顺流式、逆流式计算：Fhq=QTHt式中 F离子交换器截面积，m2； h树脂层高度，m；q树脂工作交换容量，mmol/L； Q软化水量， m3/h； T软化工作时间，（软化开始至硬度泄漏）h; Ht原水硬度，当量粒子mmol/L。2）连续床3）混合床二、冷却塔热力计算的设计任务与基本方法1、基础资料： 1）、冷却水量Q（m3/h） 2）、冷却水进水温度t1（） 3）、冷却出进水温度t2（） 4）、气象参数： 干球温度1（）：当地空气温度 湿球温度1（）或相对湿度（）：代表了在当地的气温条件下，水通过湿式冷却所能

24、冷却到的最低极限温度。也即冷却塔出水的理论极限温度。 大气压力P（Pa） 风向、风速 冬季最低气温。 5）、淋水填料试验和运行资料，包括淋水填料热力特性和空气阻力特性三、循环冷却水系统1、循环冷却水的水质污染沉积物结垢（无机盐沉淀） 粘垢（微生物） 污垢（悬浮物、腐蚀剥落物等）2、要求水质稳定，控制指标：腐蚀率、污垢热阻1）、腐蚀率计算： CL=*（P0-P）/FF 式中：CL-腐蚀率， mm/a P0腐蚀前金属重，g P腐蚀后金属重，g 金属密度，g/cm3 F金属与水接触面积， t腐蚀作用时间，h2）、经水质处理后腐蚀率降低的效果称：缓蚀率 =（C0- CL）*100%/ C0C0循环冷却水未处理时腐蚀率 CL循环冷却水经处理后腐蚀率3）、污垢热阻 Rt=1/Kt-1/K0=1/tK0-1/K0 式中：Rt即时污垢热阻，h/kJ K0开始时，传热表面清洁所测得的总传热系数，kJ/ Kt循环水在传热面经t时间后所测得的总传热系数，kJ/ t积垢