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流量(Q):流体在一定时间内通过某一横断面的容积或重量称为流量。
用容积表示流量单位是L/s或m3/ h ;用重量表示流量单位是kg/s或t/h。
流速(V):流体 ...
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行业小知识:流量和流速
2019-07-09
阿默思
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一、定义流量(Q):流体在一定时间内通过某一横断面的容积或重量称为流量。
用容积表示流量单位是L/s或m3/h ;用重量表示流量单位是kg/s或t/h。
流速(V):流体在管道内流动时,在一定时间内所流过的距离为流速,流速一般指流体的平均流速,单位为m/s。
流量与管道断面及流速成正比,三者之间关系: Q=SV其中 Q—流量(m3/h ); S—截面面积(m2); V—流体平均速度(m/s)。
或将S拆分后,变成:Q=(πD2)/4*v*3600(m3/h) 式中 Q—流量(m3/h); D—管道内径(m); V—流体平均速度(m/s)。
给排水设计一般用L/s,也有用m3/s,即秒流量。
而输配水运行、管网调度、漏损控制、表务管理等则常用m3/h,即瞬时流量。
二、通俗理解流量与流速根据上式,当流速一定时,其流量与管径的平方成正比,在施工中遇到管径替代时,应进行计算后方可代用。
例如二根DN50的管并不能取代一根DN100管,从公式得知DN100的管道流量是DN50管道流量的4倍,因此必须用4根DN50的管才能代用1根DN100的管,如此类推。
同等道理,同一管径(截面积相同)的管道,流量越大,其流速越快;或者可以说,要想让同一管径的管道的流量增大,那就想办法加大它的流速。
如果要保持流速不变,要想增大流量,则要增大管径,这就是常见的管道扩建或扩容,目的就是要降低过高的流速,或增大管道流量。
当然既增大管径,又提升流速,那流量就提升得更快!流速的提升需要能量,例如水泵加压可以提升流速,但需要电能。
事实上流速不能无限提升,因为达到一定的临界值后能耗会快速上升,还有过高的流速影响管道的寿命、管道安全等问题,否则就不用做很大口径的管道,只要管道前面拼命加压就可以了。
所以就会有经济流速、常用流速(例如0.5~3米/秒的范围)的概念。
另一个与流速有点关系的就是管道的粗糙度或粗糙系数,粗糙度一般就是指绝对粗糙度,而粗糙系数是指相对粗糙度。
通俗来讲就是管道内壁粗糙度大的,其阻力就会大,管道内比较光滑的,其阻力相对会小,通过的流量要比管道粗糙的要大。
所以有塑料内衬的金属管道,其内径比没有内衬时缩小了,但内衬后又比原来光滑了很多,其过流能力并不一定会下降,而是要测试过才会知道。
三、相关知识点1、经济流速在确定给水管道的管径流速时-流速既不浪费管材.增加投资又不致使水头损失过大,这一流速就叫经济流速。
经济流速是指在设计供水管道的管径时使供水的总成本(包括铺筑管路的建筑费、水泵站的建筑费、水塔建筑费及水泵抽水的经营费之总和)最低的流速。
管道的流速是任意设定的吗?不是。
从流体力学可知当管内介质流速越大则阻力越大。
当流速越小时,虽然流动阻力小了,对于同样的流量所需要的管径却大了,造成设备成本的升高。
于是人们考虑到这两条因素取了一个合理的流速称为经济流速,人们根据流量选择管径就是依靠经济流速计算得出的。
介质为水时的常用经济流速: (1)离心泵吸水管(管径小于250mm) :1至2m/S(2)离心泵吸水管(管径大于250mm):1.5至2.5m/S(3)水厂或泵站出水(管径小于250mm):1.5至2m/S(4)水厂或泵站出水(管径250~1600mm):2至2.5m/S(5)水厂或泵站出水(管径大于1600mm):2至3m/S(6)输(给)水管道(管径100~500mm):0.6至1.4m/S(7)输(给)水管道(管径600~1000mm):1.5至2m/S(8)输(给)水管道(管径1200~2000mm):2至2.5m/S(9)配水支管:0.6至1.2m/S(10)低压管道和排水管:0.1至1m/S 对流速选多少的问题主要就是两个因素:一为安全,二为经济。
例如把管道口径加大后,阻力损失下来了,但管道的投资增加了,管道是有寿命的,在寿命期内,如果节约的电费不足以补偿管道投资多花的钱,那在安全的前提下倒不如用小口径管道,反之则该用大口径管道。
以上道理和修高速公路还是修低等级公路是一样的,修高速公路可以使车速加快,节约油钱,即运行费用,但高速公路的一次性投资较高,说白了就是运行费用和投资费用之比,修低等级公路的费用就少很多,但是车速慢啊,油耗高哦。
2、水表的流量指标始动流量(QS):可以让水表开始计量的最小流量(不受精度影响)。
最小流量(Q1):要求水表的示值符合最大允许误差的最低流量。
分界流量(Q2):出现在常用流量Q3和最小流量Q1之间、将流量范围划分成各有特定最大允许误差的“高区”和“低区”两个区的流量。
常用流量(Q3):额定工作条件下的最大流量。
在此流量下,水表应正常工作并符合最大允许误差要求,(常用流量以前也叫公称流量)。
过载流量(Q4):要求水表在短时间内能符合最大允许误差要求,随后在额定工作条件下仍能保持计量特性的最大流量。
掌握水表的流量指标,主要用于水表的选型以及对在用水表进行计量合理性分析。
水表的选型一般是围绕用户的用水需求,用水习惯等结合以上几个流量指标来考虑。
理想目标是让用户用水的区间大部分位于Q2到Q3之间,俗称计量高区,可以接受小部分运行于Q1到Q2之间,俗称计量低区,要避免运行在Q1甚至QS以下,因为Q1以下误差很大,而且是负误差,QS以下基本不计量;如果存在经常大于Q4的情况,则要考虑更换更大口径的水表,否则存在过载而损坏水表的风险。
3、夜间最小流量(NMF)夜间最小流量(NMF)是评估独立计量区域(DMA)实际漏损情况的重要指标。
取值时间通常是深夜2~4点。
根据国内多个城市实验取得的数据,居民用户正常的夜间最小流量经验值为每户每小时2L~3L之间,具体值与当地经济发展水平、生活习惯有一定关系。
而DMA内的用水大户、非居民用水要单独测算出来,这几部分相加就可以计算出该独立计量区域合法的夜间最小流量。
如果某独立计量区域的夜间最小流量反映出来是超过经验值的,超出的部分一般可认为是该区域漏失水量(即物理漏损),因为夜间用水量基数少,计量漏损的占比也极少,非法用水也没有必要搞到深夜才来用,如果非法用水又是24小时连续用水的,则是例外,如果有这种嫌疑,应该通过定点排查来查处。
四、流量、流速在供水行业的常见应用1、用于各类给水工程设计(特指新建、扩建的管道工程)。
2、用于分析供水系统的主要管网是否运行在既安全又经济的状态。
3、用于分析供水管网中制约输配水能力,影响供水压力的“瓶颈'位置。
4、SCADA系统的重要监测指标,用于水厂及管网供水调度。
5、SCADA系统的重要监测指标,通过监测其突变,及时发现管网突发的严重漏水事件。
6、分区计量区域(指较大的区域)重要监测指标,监测区域水量变化,辅助管网调度、压力调控以及发现大区域的漏水事件。
7、通过夜间最小流量的核算,快速判断独立计量区域(DMA)的漏损情况。
8、用于水表配表设计以及对在用水表运行情况进行分析,以便做出正确的配表决策以及水表更换决策。
9、常用于某个区域,甚至一个用水户瞬时供水不足问题的分析,通过计算相关的时变化系数,日变化系数,找出问题所在,制定市政供水或二次供水系统的改造方案。
10、检漏的计量,非法用水或破坏供水管道设施等对水量的核算,其他各种未通计量器具,但要核算水量的情况,都会用到流量这个指标。
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