水力过渡过程计算

水利水电设计大纲范本

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FJD34270

FJD

水利水电工程 技术设计阶段

水道水力过渡过程计算大纲范本

水利水电勘测设计标准化信息网

1998年3月

1

水利水电设计大纲范本

水电站技术设计阶段 水道水力过渡过程计算大纲

主 编 单 位: 主编单位总工程师: 参 编 单 位: 主 要 编 写 人 员: 软 件 开 发 单 位: 软 件 编 写 人 员:

勘测设计研究院

年 月

2

水利水电设计大纲范本

目 次

1. 引 言 ..................................................... 4 2. 设计依据文件和规范 ......................................... 4 3. 计算基本资料 ............................................... 4 4. 大波动水力过渡过程计算 ....................................... 7 5. 小波动水力过渡过程计算 ................

水利水电工程建筑物,书稿

第九章 水电站水力过渡过程

教学要求：了解水电站水力过渡过程的水力现象和有关基本方程的建立，掌握水锤和机组转速变化计算的基本方法，熟悉调节保证计算的控制指标和基本措施；掌握调压室水位波动分析的基本方法。

水电站的引水系统、水轮机及其调速设备、发电机、电力负荷等组成一个大的动力系统。这个系统有两个稳定状态：静止和恒速运行。当动力系统从一个状态转移到另一状态，或在恒速运行时受到扰动，系统都会出现非恒定的暂态（过渡）过程，由此产生一系列工程问题：压力水管（道）的水锤现象、调压室水位波动现象、机组转速变化和调速系统的稳定等问题。本章主要介绍水电站水力过渡过程的现象和基本方程。

第一节 概述

一、水锤

（一）水锤现象及其传播

引水系统是水电站大系统中的子系统，水锤是发生在引水系统中的非恒定流现象。当水轮发电机组正常运行时，如果负荷突然变化，或开机、停机，引水系统的压力管道的水流会产生非恒定流现象，—般称为水锤。水锤的实质是水体受到扰动，在管壁的限制下，产生压能与动能相互转换的过程，由于管壁和水体具有弹性，因此这一转换过程不是瞬间完成的，而是以波的形式在水管中来回传播。

为了便于说明水锤现象，我们首先研究水管材料、管壁厚度、管径沿管长不变，并且

水利水电工程建筑物,书稿

第九章 水电站水力过渡过程

教学要求：了解水电站水力过渡过程的水力现象和有关基本方程的建立，掌握水锤和机组转速变化计算的基本方法，熟悉调节保证计算的控制指标和基本措施；掌握调压室水位波动分析的基本方法。

水电站的引水系统、水轮机及其调速设备、发电机、电力负荷等组成一个大的动力系统。这个系统有两个稳定状态：静止和恒速运行。当动力系统从一个状态转移到另一状态，或在恒速运行时受到扰动，系统都会出现非恒定的暂态（过渡）过程，由此产生一系列工程问题：压力水管（道）的水锤现象、调压室水位波动现象、机组转速变化和调速系统的稳定等问题。本章主要介绍水电站水力过渡过程的现象和基本方程。

第一节 概述

一、水锤

（一）水锤现象及其传播

引水系统是水电站大系统中的子系统，水锤是发生在引水系统中的非恒定流现象。当水轮发电机组正常运行时，如果负荷突然变化，或开机、停机，引水系统的压力管道的水流会产生非恒定流现象，—般称为水锤。水锤的实质是水体受到扰动，在管壁的限制下，产生压能与动能相互转换的过程，由于管壁和水体具有弹性，因此这一转换过程不是瞬间完成的，而是以波的形式在水管中来回传播。

为了便于说明水锤现象，我们首先研究水管材料、管壁厚度、管径沿管长不变，并且

实验2 一阶电路的过渡过程 实验2.1 电容器的充电和放电

一、实验目的

1.充电时电容器两端电压的变化为时间函数，画出充电电压曲线图。 2.放电时电容器两端电压的变化为时间函数，画出放电电压曲线图。 3.电容器充电电流的变化为时间函数，画出充电电流曲线图。 4.电容器放电电流的变化为时间函数，画出放电电流的曲线图。 5.测量RC电路的时间常数并比较测量值与计算值。 6.研究R和C的变化对RC电路时间常数的影响。 二、实验器材

双踪示波器 1台 信号发生器 1台 0.1μF和0.2μF电容 各1个 1KΩ和2KΩ电阻 各1个 三、实验步骤

1.在电子平台上建立如图2-1所示的实验电路，信号发生器和示波器的设置可照图进行。示波器屏幕上的红色曲线是信号发生器输出的方波。信号发生器的输出电压在+5V与0之间摆动，模拟直流电压源输出+5V电压与短路。当输出电压为+5V时电容器将通过电阻R充电。当电压为0对地短路时，电容器将通过电阻R放电。

实验五 一阶RC电路的过渡过程实验

一、实验目的

1、研究RC串联电路的过渡过程。

2、研究元件参数的改变对电路过渡过程的影响。 二、实验原理

电路在一定条件下有一定的稳定状态，当条件改变，就要过渡到新的稳定状态。从一种稳定状态转到另一种新的稳定状态往往不能跃变，而是需要一定的过渡过程（时间）的，这个物理过程就称为电路的过渡过程。电路的过渡过程往往为时短暂，所以电路在过渡过程中的工作状态成为暂态，因而过渡过程又称为暂态过程。

1、RC电路的零状态响应（电容C充电）

在图5-1 (a)所示RC串联电路，开关S在未合上之前电容元件未充电，在t = 0时将开关S合上，电路既与一恒定电压为U的电源接通，对电容元件开始充电。此时电路的响应叫零状态响应，也就是电容充电的过程。

(a) (b)

图5-1 RC电路的零状态响应电路及u C、u R、i 随时间变化曲线

根据基尔霍夫电压定律，列出t ? 0时电路的微分方程为

(注：i?电容元件两端电压为

dudq,q?CUc，故i?Cc) dtdt

其随时间的变化曲线如图5－1 (b) 所示。电压u

一阶电路过渡过程的仿真实验报告

实验名称：一阶电路过渡过程的仿真实验 实验者：王子申 同组同学：李万业 杨锦鹏 专业及班级：14电气工程及其自动化二班

一、实验目的：

1、进一步熟悉Multisim仿真环境。 2、掌握瞬态分析的使用方法。 3、理解过渡过程的含义。

二、实验设备：

1、PC机 一台 2、Multisim仿真软件 一套

三、实验原理：

电路在一定条件下有一定的稳定状态，当条件改变，就要过渡到新的稳定状态。从一种稳定状态转到另一种新的稳定状态往往不能跃变，而是需要一定的过渡过程（时间）的，这个物理过程就称为电路的过渡过程。电路的过渡过程往往为时短暂，所以电路在过渡过程中的工作状态成为暂态，因而过渡过程又称为暂态过程。

1、RC电路的零状态响应（电容C充电）

在图5-1 (a)所示RC串联电路，开关S在未合上之前电容元件未充电，在t = 0时将开关S合上，电路既与一恒定电压为U的电源接通，对电容元件开始充电。此时电路的响应叫零状态响应，也就是电容充电的过程。

宽顶堰上闸孔出流的水力计算

[日期：06/21/2006 20:09:00]

来源： 作者：

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在水利工程中，闸门的类型主要有弧形闸门和平板闸门两种。闸门的底坎型式主要有平顶堰型和曲线实用堰型两种。 根据闸前水头跃后共轭水深为

、闸孔开度e和下游水深，

为下游水深。当

＝

<

等的不同，闸孔出流有不同的水流流态。设收缩断面

的

，在收缩断面后先形成一段壅水曲线，然后再在下游发

生水跃，称为远驱式水跃；当, 水跃发生在收缩断面处，称为临界式水跃。在这两种情况下，

>

，水跃发生在收缩断面上游，且淹没了

下游水位均不影响闸孔泄流量，称为闸孔自由出流。而当

收缩断面，发生淹没水跃。此时的下游水位影响了闸孔泄流量，称为闸孔淹没出流。 一、平顶堰上的闸孔自由出流 （一）平板闸门下的自由出流

水流通过闸孔后，因受惯性影响而发生垂向收缩，在距离闸门（0.5～1）处出现水深最小的收缩断面，其流线近似平行，可看作渐变流断面，此时，方程

称为垂直收缩系数。对断面1-1与C-C写能量

＋０＋

式中 为水流从断面1-1至断面C-C的局部水头损失。

经整理得

故

式中:＝称为闸孔的流速系数。 ，则收缩断面面积

，通过闸孔的流量 （8-6）

称为闸孔流量

鸿业水力计算步骤：

1、 设置→设工程名（不要“工程”2字，eg：XX镇城乡居民饮水提升

保障）

→出图比例（先绘制一个标准图框，放大n倍恰好框住水力计算图部分，则比例为1：(n×1000)）；

→文字大小：3

2、 平差→定义给水管（可先定好管材管径，也可在后面预赋）

→管网整理（修正距离5m）

→给水→节点编号→给水节点自动编号

→定地面标高（定各节点的、以及管网中间高点的标高。在地形图上读，然后cx命令输入）

→定节点流量→定集中流量（最高日最高时，水源点为负值）

→定管供水类型（双侧不供水W，场镇中心双侧供水，局部单侧供水）

→按管长分配流量

→定义管径（按照文本上面的管径定义）

→节点水压（只定水源点的水压，保证水源点的水压比最不利点多24m+∑h，假设水源点标高600m，则输入水压标高值为（600+24+∑h）m）

→平差计算（最不利点校核，hj按照文本中的描述选择，海曾威廉，13℃，给水硬聚氯乙烯管）→图面提取→计算（看看有没有不合理点，如有，调整水源点水压或适当调整地面标高）→

赋回图面→写计算书

→管段标注→最不利点校核→全部自动标注 →节点标注

水闸水力计算说明

一、过流能力计算

1.1外海进水

外海进水时，外海水面高程取5.11m，如意湖内水面高程取1.0m。中间三孔放空闸，底板高程为-4.0m，两侧八孔防潮闸底板高程为2.0m，每孔闸净宽度为10m。

表2 内海排水时计算参数特性表

外海水位/m 5.11 1.1.1中间三孔放空闸段 a.判定堰流类型

湖内水位/m 1.0 ?H?48?5.27 9.11式中δ为堰壁厚度，H为堰上水头。 2.5＜5.27＜10，为宽顶堰流。 b.堰流及闸孔出流判定

e5=0.549≤0.65，为闸孔出流。 ?H9.11式中，e为闸门开启高度，H为堰、闸前水头。 c.自由出流及淹没出流判定

闸孔出流收缩断面水深hc=ε1e=5.0×0.650=3.25m。 式中，e为闸门开启高度，为5.0m；

ε

得0.650。

收缩断面处水流速为

（9.11?3.25）υc=?2g(H0?hc)=0.95?2?9.81?=10.19m/s。

查《水利计算手册》（20061为垂向收缩系数，

年第二版）中表3-4-1

式中，ψ为闸孔流速系数，查《水利计算手册》（2006年第二版）中表3-4-3，取0.95；

H0为闸前总水头，为9.11m；

7.2空调水系统设计

空调水系统设计是空气—水中央空调系统设计的主要内容之一。由于受到建筑空间和 使用条件的限制，现代民用建筑大都采用风机盘管加新风的系统形式。特别是写字楼、酒店 等高层、综合性建筑，面积大，层数和房间多，功能复杂，使用的空调设备数量和品种也 多，而且布置分散，使得空调水系统庞大而复杂，造成管路系统和设备投资大，水泵能耗 大，水系统对整个空调系统的使用效果影响也大。因此，在进行空调水系统设计时，应尽量 考虑周全，在注意减小投资的同时也不忘为方便日后的运行管理和减少水泵的能耗创造条 件。

7.2.1空调水系统设计的步骤

空调水系统设计的一般步骤如下: 1)根据各个空调房间或区域的使用功能和特点，确定用水供冷或供暖的空调设备形式

采用大型的组合式空调机或中型柜式风机盘管，还是小型风机盘管。

2)根据工程实际确定每台空调设备的布置位置和作用范围，然后计算出由作用范围的 调负荷决定的供水量，并选定空调设备的型号和规格。

3)选择水系统形式，进行供回水管线布置，画出系统轴测图或管道布置简图。 4)进行管路计算(含水泵的选择)。

5)进行绝热材料与绝热层厚度的选择与计算 (参见6.4部分内容)。

6)进行冷凝水系统的设计。