注册设备师给排水专业公式汇编1.docx

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注册设备师给排水专业公式汇编1

注册设备师给排水专业公式汇编-给水

（一）

2013-06-2812:

08专业分类：

给水排水

第一部分给水工程

第1章：

给水总论

一、用水量计算

序号

计算公司

说明

1

城镇或居住区最高日生活用水

Q1=ΣqiNi（m3/d）

qi—不同卫生设备住居区最高日生活用水定额（m3/d·人）

Ni—设计年限计划用水人数

2

工业企业生产用水和工作人员生活用水量

Q2=Σ（Qi+Qi+Qi）（m3/d）

Qi—各工业企业生产用水量（m3/d），由工艺确定

Qi—各工业企业职工生活用水量（m3/d），一般采用25~35l/（人·班），是变化系数为2.5~3.0

Qi—各工业企业职工淋浴用水量（m3/d），一般采用40~60l/（人·班），淋浴延续时间为1h

3

公共建筑用水量

Q3=ΣqjNj（m3/d）

Qj—公共建筑最高日用水定额

Ni—各公共建筑的用水单位数（人、床····）

4

浇洒道路绿化用水量

Q4=ΣqlNl（m3/d）

Ql—用水定额,浇洒道路和场地为2.0~3.0l/（m2·d）,每日浇洒2次，绿化用水量1.0~3.0l/（m2·d），每日浇洒2次

Ni—每日浇洒道路和绿化的面积与次数

5

未预见水量和管网漏水量Q5=（0.15~0.25）X（Q1+Q3+Q4）+аQ2（m3/d）

未预见水量和管网漏水量可按最高日用水量的15%~25%计算，工业企业未预见水量系数а，根据工业发展情况定，远距离输水渗漏量较大，应通过调查研究计算确定

6

消防用水量

Q5=ΣqsNs（l/s）

qi—一次灭火用水量，（l/s）

Ni—同一时间内的火灾次数

7

最高日设计流量

Qd=（1.15~1.25）X（Q1+Q3+Q4）+（1+а）Q2（m3/d）

8

最高日最高时设计流量

Qh=Kh·Qd/86.4（l/s）

Kh—时变化系数

Qd--最高日设计流量（m3/d）

最高日最高时和平均时流量按一天运行24小时算出，否则按实际运行时间换算

9

最高日平均时设计流量

Q‘h=Kh·Qd/86.4（l/s）

注：

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/d

q---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

2.调节构筑物容积计算

清水池有效容积W=W1+W2+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

⏹水塔的有效容积W=W1+W2

W1——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P13

W2——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+∑hd

B、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

起点：

清水池或吸水井最低水位

终点：

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：

水塔最高水位

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，m

Hc—控制点C要求的最小服务水头,m

hn—按最高时用水量计算的从水塔到控制点的管网水头损失，m

Zt—设置水塔处的地面标高，m

Zc--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

注册设备师给排水专业公式汇编-给水

（二）

2013-06-2812:

23专业分类：

给水排水

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：

2、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（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=0.5∑ql

0.5——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，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）

qi——i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%：

Qh×70%

水压要求同最高用水时

⏹最大转输时

最大转输时流量：

Qt

水压要求：

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Qa≥70%Q设计

注册设备师给排水专业公式汇编-给水（三）

2013-06-2812:

31专业分类：

给水排水

第3章取水工程

1、进水孔格栅面积的设计

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（或直径）

K2--格栅阻塞系数。

采用0.75，水流通过格栅的水头损失，一般采用0.05~0.1m

2、平板式格网的面积可按下式计算：

（P56）

F1=Q/K1K2εv1

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0.2~0.4m/s

K1—栅条引起的面积减少系数：

K1=b/（b+d）2,b为网眼尺寸，一般为5*5~10*10mm，d为网眼直径,一般为1~2mm

K2--格栅阻塞系数。

一般采用0.5，

ε—水流收缩系数，一般采用0.64~0.80

水流通过格栅的水头损失，一般采用0.1~0.2m

3、旋转格网的有效过水面积可按下式计算：

（P57）

F2=Q/K1K2K3εv1

F2—旋转格网的有效过水面积，m2

Q—通过网格的流量，m3/s

V2--通过网格的流速，m/s一般采用0.7~1.0m/s

K1—栅条引起的面积减少系数：

K1=b/（b+d）2,b为网眼尺寸，一般为5*5~10*10mm，d为网眼直径,一般为1~2mm

K2--格栅阻塞系数。

一般采用0.75，

K3—由框架引起的面积减少系数。

一般采用0.75

ε—水流收缩系数，一般采用0.64~0.80

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0.15~0.30m

注册设备师给排水专业公式汇编-给水（四）

2013-06-2814:

08专业分类：

给水排水

第4章给水处理

1、速度梯度G

G——速度梯度，s－1；

ρ—水的密度（约为1000kg/m3,详见P98表1-4-5）；

h—流过水池的水头损失，m;

μ——水的动力粘度，Pa•s。

T—水的停留时间：

s

g—重力加速度，9.81m/s2

3、G、GT值范围

混合池：

G＝500～1000s－1

T=10～30s，（<2min<>）

絮凝反应池：

G＝20～70s－1

GT＝104～105（10～30min）

4、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15～30天（规范7.3.12）

*溶解池容积W1=（0.2~0.3）W2

溶液池容积W2＝aQ/417cn

W1，W2—m3；

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5％～20％（按固体重量计），带入公式时为5～20；

n—每日调制次数，一般不超过3次。

（规范7.3.4、7.3.5）

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3～4档，串连流过

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

2、浊度与悬浮物

原因：

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P107~108

3、水的PH值

原因：

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：

4.3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P110

2、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）

⏹u≥u0的颗粒被全部去除，其去除率为1－x0

⏹u＜u0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、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＝ηu0试

η＝0.6～0.8

⏹查设计手册得到的u0值可直接应用，已考虑安全系数P117

3、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*10-4~1*10-5，Re：

一般在4000~15000，

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）

例题：

V=18mm/s，B=3H，Fr＝0.6×10－5。

在池的1/3，2/3处各加一道隔墙，忽略隔墙厚度，求新的Fr。

3、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X＝L/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η斜＝0.6～0.8

⏹同向流斜板沉淀池式1-4-24

⏹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＝9.0~11.0m3/（m2.h）

⏹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/（A'sinθ）

（3）异向流斜板（管）沉淀池

适用范围：

浊度小于1000NTU

例题：

异向流斜管沉淀池，设计能力20000m3/d,平面净尺寸10×10m，结构系数1.03,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）

4.4过滤

沉淀（澄清）池出水浊度10NTU以下，滤

后可达1NTU以下，可去除2～5μm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/d10＞1

我国采用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0.2~0.28%

v孔，h孔，d孔，h总＝6～8m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

⏹构成：

底部进水空间＋穿孔板（滤头或滤砖）

⏹参数：

开孔比为1.0~1.5%

h总＝1m左右

⏹优缺点：

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0.6~0.8%

4.5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（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

3、氯消毒工艺

（1）折点氯化法

水中氨氮含量少时采用。

经验：

原水氨氮含量小于0.3mg/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=3~6:

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7.7.1~7.7.16

储氯量15～30天

4.6地下水除铁除锰

一、含铁含锰地下水

存在形态：

Fe＋2、Mn＋2，常共存，

一般浓度Fe＋2＞Mn＋2

二、地下水除铁除锰原理

1、除铁原理

（1）原理

Fe＋2+［O］→Fe＋3，Fe（OH）3→过滤

（2）方法

⏹空气氧化P165式1-4-42

要求：

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

2×55.82×35.5

1x

2、除锰原理

（1）原理

Mn＋2+［O］→Mn＋4，MnO2→过滤

（2）方法

⏹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＞7.5

⏹铁锰共存时，先除铁后除锰。

Fe＋2、Mn＋2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、曝气设备

4、过滤设备

1）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+＞Ca2＋＞Mg2＋＞K＋=NH4＋＞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-

3）除盐工艺流程

⏹基本工艺流程P182～183

⏹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θ1（℃）：

当地空气温度

湿球温度τ1（℃）或相对湿度（ψ）：

代表了在当地的气温条件下，水通过湿式冷却所能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=8.76*（P0-P）/ρFF

式中：

CL--腐蚀率，mm/a

P0—腐蚀前金属重，g

P—腐蚀后金属重，g

ρ—金属密度，g/cm3

F—金属与水接触面积，㎡

t—腐蚀作用时间，h

2）、经水质处理后腐蚀率降低的效果称：

缓蚀率

η=（C0-CL）*100%/C0

式中：

C0—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/ψtK0-1/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/㎡·h·℃

Kt—循环水在传热面经t时间后所测得的总传热系数，kJ/㎡·h·℃

ψt—积垢后传热效率降低的百分数。

3、循环水水质稳定判断

1）、饱和指数法：

IL=PH0-PHS

式中：

IL—饱和指数（朗格里尔指数）

PH0—水的实际PH值

PHS—水的碳酸钙饱和平衡时的PH值

根据饱和指数IL，可对水质进行判断：

·当IL=PH0-PHS＞0时，水中CaCO3处于饱和状态，有结垢倾向；

·当IL=PH0-PHS=0时，水中CaCO3刚好处于平衡状态，不腐蚀，不结垢；

·当IL=PH0-PHS＜0时，水中CO2处于过饱和，有腐蚀倾向；

2）稳定指数法（P223）PH在6.0~7.0时，基本稳定，低于就结垢，高于就腐蚀

3）临界PH值法PH＞PHc时，水结垢；PH＜PHc时，水腐蚀；PHc为实测值

1、水量损失

水量损失：

蒸发、风吹、渗漏、排污

补充水量Qm＝Qe＋Qw＋Qf＋Qb

Qm–补充水量

Qe—蒸发损失水量

Qw—风吹损失水量

Qf—渗漏损失水量

Qb—排污水量

补充水率P＝∑水量损失率=Qm/QR

各种损失率计算

按损失率计算：

Pm＝Pe＋Pw＋Pf＋Pb

1）、蒸发损失水量：

Pe=KZF·Δt·100%

Pe--蒸发损失率

Δt—进水与出水水温差：

℃

KZF—与环境温度有关的系数，1/℃

其余损失见书本P230

2、浓缩倍数

⏹N=CR/CM

补充水含盐量＝损失水量带出系统的含盐量

CMPQR=CR（P-Pe）QR

得N＝CR/CM＝P/（P-Pe）=Qm/（Qm-Qe）

规范中水量损失不考虑Qf（5.0.3.1条）

N一般控制在2～3（规范要求不宜小于3，3.1.9条）

⏹排污量计算：

选定N，并计算Pe→P，并根据PW、Pf→Pb