支管沿程水头损失共67页文档
沿程水头损失和局部水头损失
lgRe
匀砂粒粗糙的管路中进行了系统的沿程阻力系数和
断面流速分布的测定，得出λ与Re之间的关系曲线，
如图所示。
沿程水头损失和局部水头损失
1.2 湍流沿程水头损失计算
1.1
1.0
a
0.9
根据λ的变化特性，图中曲线 0.8
可分为5个阻力区。
lg(100λ) 0.7
—r0
e
ks
15
第Ⅰ区（ab线，lgRe＜3.36， 0.6
0.6
60
0.5
b
126
0.4 252
0.3
507
0.2
d
f
2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0
lgRe
沿程水头损失和局部水头损失
1.2 湍流沿程水头损失计算
第Ⅲ区（cd线，lgRe＞3.6，
126
0.4
于一定的管路，λ在该区常数。由 0.3
252 507
式（5-1），沿程水头损失与流速
0.2
d
f
2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0
lgRe
的平方成正比，故湍流粗糙区又
称阻力平方区。
沿程水头损失和局部水头损失
则d=对显4于然R，边，d长对e=为于4Ra边。、长表b的为示矩a非的形圆正断管方面的形来当断说量面，直来其径说当为，量水其直力当径半量径d直e 的径44Rd倍e=。4a。2(aab
b)
2ab ab
有了当量直径de，仍可用达西公式计算非圆管的沿程水头损失，其公式如下
沿程水头损失
h
实验测得△p，再测量出流体的流量Q，并计算出管
道断面的平均流速V，即可求得沿程阻力系数。沿 程阻力系数λ在层流时只与雷诺数有关，而在湍流时
则与雷诺数、管壁粗糙度有关。当实验管路粗糙度
保持不变时，可得出该管的λ-Re 的关系曲线。
四、实验步骤
（1）实验前准备工作
开启水泵，全开上水阀门，使水箱注满水，再调节上水阀门，
2g
hL1-2——单位重量流体从断面1到 断面2的能量损失(水头损失)。
若为等直实验管，且不考虑局部水头损失，则粘性 流体恒定总流的能量方程为
p1
p2
hf
可以求得l长度上的沿程水头损失
hf
l d
V2 2g
p
h
得到沿程阻力系数λ的表达式
d l
2g V2
hf
d l
2g V2
二、实验设备
供水箱、水泵、 恒压水箱、沿程水头损失实验管、 压差计、计量水箱、回水管
三、实验原理
（1）粘性流体恒定总流的能量方程(伯努利方程)：
z1
p1
V12 2g
z2
p2
V22 2g
hL1-2
z ——单位重量流体具有的位置势能；
p
——单位重量流体具有的压强势能；
v2 ——单位重量流体具有的动能；
五、思考题
1．压差计中的读数是否随着实验管道的倾斜放置而发 生变化？为什么？
2．随着管道使用年限的增加， λ～Re关系曲线有什么
变化？ 3．本次实验结果与莫迪图吻合与否？试分析其原因。
管段沿程水头损失
1 / 1 管段沿程水头损失：
根据水力学的基本原理，循环热水管网的沿程水头损失可按水力坡降进行计算，公式如下： iL h =jx
式中：h jx ——管段的沿程水头损失，kPa 或mmH2O ；
i ——水力坡降，即单位长度的沿程水头损失，kPa/m ；
L ——管段长度，m ；
管道单位长度沿程水头损失应按下式计算：
式中：i ——单位长度沿程水头损失（kPa/m ）；
d j ——管道计算内径，m ；
q g ——给水设计流量，m 3/s ；
C h ——海澄﹒威廉系数，查表可得。
海澄威廉系数
（2）局部水头损失
∑=ξg v h /5.02j
式中： j h ——局部水头损失，m
ξ——局部阻力系数
v ——管道中流速，/m s
g ——重力加速度，2/m s
由于管网中局部配件较多，如三通、弯头、阀门等，局部阻力系数各不相同，水头损失计算过程繁琐，可按管道的连接方式，采用管件当量长度法计算。
管件当量长度的含义是指：管（配）件所产生的局部损失大小与同管径某一长度管道所产生的沿成水头损失相等。
亦即该长度为该管（配）件的当量长度。
当管道的管（配）件长度资料不足时，可按管网沿程损失的百分数估算局部水头损失，生活给水系统中采用25%—30%。
85
.187.485.1105g
j h q d C i --=。
(完整word版)压力管道水头损失计算参数表
混凝土管、
钢筋混凝土管
0.0130
1.312
2.00
5.33
0.0140
1.516
2.00
5.33
0.0150
1.749
2.00
5.33
铁管、铸铁管
0.0179
6.250
1.90
5.10
硬塑料管
0.948
1.77
4.77
铝管、铝合金管
0.861
1.74
4.74
玻璃钢
0.0084
0.009
1.77
4.77
水头损失计算：
1.管道沿程水头损失应按下式计算，各种管材的f、m、b值可按表1确定
式中 ——沿程水头损失（m）； ----比阻 单位管长、单位流量时的沿程水
f——摩阻系数；头损失；
L——管长（m）；
Q——流量（ /h）；
d——管内径（mm）；
m——流量指数；
—管径指数。
f、m、b取值表
管材
n
f
m
注：n——粗糙系数。
2.管道局部水头损失应按下式计算，也可按沿程水头损失的10%~15%估算：
ξ
式中 ——局部水头损失（m）；
ξ——局部阻力系数；
——管道流速(m/s)；
g——重力加速度，9.81m/ 。
3.校核设计计算时，管道最小流速不应低于0.3m/s，最大流速不宜超过2.5m/s。
管道水头损失
管道水头损失
管道水头损失计算，应包括沿程水头损失和局部水头损失：1、沿程水头损失，可按下式计算：
h1=iL
式中h1—沿程水头损失，m；
L—计算管段的长度，m
i—单位管长水头损失，m/m
1）UPVC、PE等塑料管的单位管长水头损失，可按下式计算：i=0.000915Q1.774/d4.774
式中Q—管段流量，m3/s；
d—管道内径，m。
2）钢管、铸铁管的单位管长水头损失，可按下式计算：
当v＜1.2m/s时，i =0.000912v2（1+0.867/v）0.3/d1.3
当v≥1.2m/s时，i=0.00107v2/d1.3
式中v—管内流速，m/s；
d—管道内径，m。
3）混凝土管、钢筋混凝土管的单位管长水头损失，可按下式计算：i=10.294n2Q2/d5.333
式中Q—管段流量，m3/s；d—管道内径，m；
n—粗糙系数，根据管道内壁光滑程度确定，可为0.013~0.014。
2、输水管和配水管网的局部水头损失，可按其沿程水头损失的5%~10%计算。
沿程水头损失计算
14
将两边积分：
Q p R (R2 r 2 )rdr
2l 0
p 2l
R2
2
r2
r4 4
R 0
p R4
8l
——(4)
因为
v Q pR4 1 pR2 R 2 8l R 2 8l
p 8lv 32lv ——(5)
R2
d2
2020/3/29
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对平直圆管定截面的液体流动：
hf
p
32l v d 2
32l v gd 2
64
vd
l v2
d 2g
l
d
v2 2g
则上式即为达西公式
所以 64 ——层流时沿程阻力系数
Re
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三、紊流时沿程阻力系数λ的确定
（一）摩擦系数曲线图
由前面的分析可知：
f (Re. d )
64
Re
针对上述关系式，进行实验，即可绘出摩 擦系数曲线图。
绝对粗糙度Δ，称为水力光滑管。因此λ只与Re有关，
与Δ/d无关，λ=f(Re). hf ∝ vn 1<n<2
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④水力光滑管到水力粗糙管的过渡区
光滑管线与虚线之间的部分： 在此区间 λ=f(Re、Δ/d) hf ∝ vn 1<n<2
hf ∝ Δ/d ——相对粗糙度
4、实验表明：阻力与动压头成正比 hf ∝v2/2g
因此，由以上分析，可得：
hf
L v2 d 2g
f Re,
d
令 f (Re， ) ——沿程阻力系数
d
所以
hf
L v2
d 2g
给排水管道水力损失计算表(沿程+局部水头损失)
给排水管道水力损失计算表
参数
管段流量
管径 管段流速 管长 水力坡度
1
给水（v≥
Q（立方米 /h）
d（m） v≥1.2m/s L（m）
i
1.2m/s）
50
0.1 1.7683883 13 0.066763
参数
管段流量
管径 管段流速 管长 水力坡度
2
给水（v＜
Q（立方米 /h）
d（m） v<1.2m/s L（m）
i
1.2m/s）
20
0.08 1.1052427 120 0.035346
流量
流速 粗糙系数 水力坡度 水力半径
3 排水（当h<D/2） Q(立方米/s） v（m/s）
n
i
R（m）
0.003421744 0.36460521 0.014 0.003 0.02845
流量
流速 粗糙系数 水力坡度 水力半径
4 排水（当h>D/2 Q(立方米/s） v（m/s）
n
i
R（m）
0.318883991 1.58087942 0.014 0.005 0.175111
给排水管道水力损失计算表
沿程水头损失 总水头损失
H（m）
H总（m）
0.867925352 1.04151042
沿程水头损失 总水头损失Biblioteka H（m）H总（m）
4.241555881 5.08986706
水流断面 A（m）
角度
半径
θ（弧度） r（m）
湿周 ρ（m）
角度(半径与弦垂直平分线的夹角 α（度）
0.009384791 0.54977871 0.3 0.329867229