管道水力学计算公式
管道水力计算
管道水力计算新大技术研究所：戴颂周2012 年3 月2 日目录第一章单相液体管内流动和管道水力计算 (3)第一节流体总流的伯努利方程 (3)一、流体总流的伯努利方程 (3)二、流体流动的水力损失 (3)第二节流体运动的两种状态 (6)一、雷诺实验 (6)二、雷诺数 (7)三、圆管中紊流的运动学特征—速度分布 (7)四、雷诺数算图 (8)第三节沿程水力损失 (9)一、计算方法： (9)第四节局部水力损失 (14)第五节管道的水力计算 (17)一、管道流体的允许流速（经济流速供参考） (17)二、简单管道的水力计算 (19)第二章玻璃钢管道水力计算 (20)第一节玻璃钢管道水力计算公式 (20)一、玻璃钢管道水力计算公式 (20)二、管道水力压降曲线 (21)三、常用液体压降的换算 (21)四、常用管件压降 (23)第二节油气集输管道压降计算 (24)第三节玻璃钢输水管线的水力学特性 (25)一、玻璃钢输水管水流量计算 (25)二、玻璃钢输水管水击强度计算 (25)第三章管道水力学计算中应注意的几个问题 (28)一、热油管道的工艺计算 (28)二、油水两相液体的工艺计算 (28)三、地形变化时的水力坡降 (30)第一章 单相液体管内流动和管道水力计算第一节 流体总流的伯努利方程一、流体总流的伯努利方程1. 流体总流的伯努利方程式（能量方式）=++gc g P Z 221111αρw h g c g P Z +++222222αρ 2. 方程的分析(1) 方程的意义物理意义：不可压缩的实际流体在管道内流动时的能量守恒，或者说，上游机械能=下游机械能+能量的损失。
(2) 各项的意义-21,z z 单位重量流体所具有的位能，或位置水头，m ，即起点、终点标高。
-g p g p ρρ/,/21单位重量流体所具有的压能，或压强水头，m ；即P 1 P 2为起点、终点液流压力，-g c g c 2/,2/222211αα单位重量流体所具有的动能，或速度水头，m ；即C 1 C 2为液流起、终点的流速。
管道水流量计算公式(精)
管道水流量计算公式A.已知管的内径12mm，外径14mm，公差直径13mm，求盘管的水流量。
压力为城市供水的压力。
计算公式1：1/4∏×管径的平方（毫米单位换算成米单位）×经济流速（DN300以下管选1.2m/s、DN300以上管选1.5m/s）计算公式2：一般取水的流速1--3米/秒，按 1.5米/秒算时：DN=SQRT（4000q/u/3.14 流量q，流速u，管径DN。
开平方SQRT。
其实两个公式是一样的，只是表述不同而已。
另外，水流量跟水压也有很大的关系，但是现在我们至少可以计算出大体的水流量来了。
备注：1.DN为Nomial Diameter 公称直径(nominal diameter，又称平均外径(mean outside diameter。
这是缘自金属管的管璧很薄，管外径与管内径相差无几，所以取管的外径与管的内径之平均值当作管径称呼。
因为单位有公制(mm及英制(inch的区分，所以有下列的称呼方法。
1. 以公制(mm为基准，称DN (metric unit2. 以英制(inch为基准，称NB(inch unit3. DN (nominal diameter NB (nominal bore OD (outside diameter4. 【例】镀锌钢管DN50，sch 20 镀锌钢管NB2”，sch 205. 外径与DN，NB的关系如下：------DN(mm--------NB(inch-------OD(mm15-------------- 1/2--------------21.320--------------3/4 --------------26.725-------------- 1 ----------------33.432-------------- 1 1/4 -----------42.240-------------- 1 1/2 -----------48.350-------------- 2 -----------60.365-------------- 2 1/2 -----------73.080-------------- 3 -----------88.9100-------------- 4 ------------114.3125-------------- 5 ------------139.8B.常用给水管材如下：（1）给水用硬聚氯乙烯（PVC-U）DN100的管子其公称外径de=110,壁厚为e=4.2mm(S12.5,SDR26,PN1.0,则其内径为110-4.2×2=101.6mm；（2）给水用聚乙烯（PE）管材，DN100的管子其公称外径de=110,壁厚为e=8.1mm(PE80级，SDR13.6,PN1.0,则其内径为110-8.1×2=93.8mm；（3）冷水用聚丙烯（PP-R）管，DN100的管子其公称外径de=110,壁厚为e=12.3mm(S4，PN1.0,则其内径为110-12.3×2=85.4mm；（4）镀锌钢管，DN100的镀锌钢管其外径D=114.3,壁厚为S=4.0mm(普通钢管,则其内径为114.3-4.0×2=106.3mm；（5）流体输送用无缝钢管，DN100的无缝钢管其外径D=108,壁厚为S=4.0mm,则其内径为108-4.0×2=100mm。
给水排水管网水力学基础
∑
当并联管道直径相同时
d1 = d 2 = d =
n m/n m ( Nd i )
= d N = di =
n (N ) m
di
3．4．2 沿线均匀出流的简化 干管配水情况
配水支管
Q 1 q1 q 3 Q2 q2
q5 q4
Q3
q7
配水干管
Q4
q6
t
假设沿线出流是均匀 的，则管道的任一断 面上的流量
管道的水力等效简化
n kq n l kq1n l kq 2 l = m = m = m d d1 d2
n kq N l = m dN
d = (∑ d )
i =1
N
m n i
n m
当并联管道直径相同时， 有：
d = (N ) di
n m
3.1 给排水管网水流特征 3．1．1 流态特征
Re ⎧层流： < 2000 ⎪ ⎪ 1.流态 ⎨过渡流 : 2000 < Re < 4000 ⎪ Re （给排水管网一般按紊 流考虑） ⎪紊流： > 4000 ⎩
第3章 给水排水管网水力学基础 －－管渠稳定流方程 谢才公式：
式中
v2 hf = 2 l C R
（m）
hf――沿程水头损失，m；v――过水断面平均流速，m/s； C――谢才系数； l――管渠长度，m； R――过水断面水力半径，即断面面积除以湿周，m， 对于圆管满流R=0.25D（D为直径）。
圆管满流－达西公式：
n
kq n d m
N
l
kq n l i kq l = ∑ m m d i=1 d i d = (l /
m i=1 d i
∑
N
水力学常用计算公式
水力学常用计算公式水力学是研究液体流动的力学学科，其中包含了一系列常用的计算公式。
以下是一些水力学常用计算公式的介绍：1.流速计算：流速是流体通过一个截面的体积流量与该截面的面积之比。
常用的流速计算公式有：-海明公式：V=K*R^2/3*S^1/2，其中V表示流速，K为常数，R为液体通过管道、河道等的湿周长度，S为这段的坡度。
-曼宁公式：V=K*R^(2/3)*S^(1/2)，其中V表示流速，K为摩擦系数，R为水流断面湿周和湿径的比值，S为水流的坡度。
2.流量计算：流量指的是单位时间内流经其中一截面的液体体积，常用的流量计算公式有：-面积乘以流速：Q=A*V，其中Q表示流量，A为液体流动截面的面积，V为流速。
-引伯定理：Q=Cd*A*dH^1/2，其中Q表示流量，Cd为管道或孔洞的流量系数，A为流动截面的面积，dH为压力差。
3.湿周计算：湿周是液体通过管道、河道等截面时湿润的周边长度，常用的湿周计算公式有：-圆形截面的湿周：P=π*D，其中P表示湿周，π为圆周率，D为圆的直径。
-矩形截面的湿周：P=2*(L+H)，其中P表示湿周，L为矩形的长，H 为矩形的高。
-圆形管道的湿周：P=π*D，其中P表示湿周，π为圆周率，D为管道的直径。
4.重力控制流量计算：重力控制流量是指由重力作用下，液体流经管道、河道等截面时的流量。
-拉金方程：v=C*(2g*H)^1/2，其中v表示流速，C为拉金系数，g为重力加速度，H为压力头。
5.水头计算：水头是流体流动过程中的压力能。
常用的水头计算公式有：-静水头：H=h+P/ρg+V^2/2g，其中H表示总水头，h为液面高度，P 为压力，ρ为液体密度，g为重力加速度，V为速度。
-压力头：P/ρg，其中P为压力，ρ为液体密度，g为重力加速度。
-速度头：V^2/2g，其中V为速度，g为重力加速度。
以上只是水力学中一些常用的计算公式，还有很多其他的公式在不同的具体问题中也会使用到。
给水管道流量计算公式
给水管道流量计算公式水管道流量计算公式是用于计算水管道中水流的流量的公式。
水流的流量是指单位时间内通过管道截面的水体体积。
在水力学和工程中，流量计算公式是非常重要的，可以用于设计和分析水系、给排水系统、水处理厂等。
水管道流量计算公式有多种，常见的有两种：流速法和公式法。
以下是流速法和公式法的介绍和计算公式。
流速法：流速法是通过测量水流在管道截面上的流速来计算水管道的流量。
流速法通常使用流速仪或流速计来测量实际水流的流速，并通过流速和管道截面积的乘积来计算流量。
流速法的计算公式为：Q=V*A其中，Q为水管道的流量，V为水流的平均流速，A为管道的截面积。
流速法的优点是简单易行，通常可以在流量需求不高的情况下使用。
但是，流速法要求测量准确的流速数据，并且对于非均匀流动和水流中的湍流现象并不适用。
公式法：公式法是通过使用公式来计算水管道的流量，而不需要测量流速。
公式法通常基于实验和理论推导得出的公式，可以根据管道的形状、压力、流速等参数来计算流量。
根据流速法和公式法的不同，水管道流量计算公式也有多种形式。
以下是常见的一些水管道流量计算公式。
1.一次方程式法：Q=Av其中，Q为水管道的流量，A为管道的截面积，v为水流的平均流速。
2.二次方程式法：Q=Kv^2其中，Q为水管道的流量，K为常数，v为水流的平均流速。
该公式适用于圆管道的流量计算。
3.曼宁方程法：Q=(1/n)*R^(2/3)*A*S^(1/2)其中，Q为水管道的流量，n为Manning粗糙系数，R为湿周的平均水力半径，A为管道的截面积，S为水流的水力坡度。
4.麦费尔德方程法：Q=(0.278/C)*A*(H/L)^0.54*(S/L)^0.62其中，Q为水管道的流量，C为麦费尔德公式系数，A为管道的截面积，H为水头差，L为管道的长度，S为流向的坡度。
以上公式只是常见的一些水管道流量计算公式，实际应用中根据具体情况选择合适的公式进行计算。
此外，还可以使用数值模拟方法和计算机软件进行水管道流量的计算和分析。
管道水流量计算公式
管道水流量计算公式只要你的循环管路没有分支的话,管道内无论口径大小流量都是一样的,但流速不等,管径大的流速小,管径小的流速大。
不同管径串联的管路,沿程水头损失必须分段计算后再相加。
A.已知管的内径12mm，外径14mm，公差直径13mm，求盘管的水流量。
压力为城市供水的压力。
计算公式1：1/4∏某管径的平方（毫米单位换算成米单位）某经济流速（DN300以下管选1.2m/、DN300以上管选1.5m/）计算公式2：一般取水的流速1--3米/秒，按1.5米/秒算时：DN=SQRT（4000q/u/3.14)流量q，流速u，管径DN。
开平方SQRT。
其实两个公式是一样的，只是表述不同而已。
另外，水流量跟水压也有很大的关系，但是现在我们至少可以计算出大体的水流量来了。
备注：1.DN为NomialDiameter公称直径(nominaldiameter)，又称平均外径(meanoutidediameter)。
这是缘自金属管的管璧很薄，管外径与管内径相差无几，所以取管的外径与管的内径之平均值当作管径称呼。
因为单位有公制(mm)及英制(inch)的区分，所以有下列的称呼方法。
1.以公制(mm)为基准，称DN(metricunit)2.以英制(inch)为基准，称NB(inchunit)3.DN(nominaldiameter)NB(nominalbore)OD(outidediameter)4.【例】镀锌钢管DN50，ch20镀锌钢管NB2”，ch205.外径与DN，NB的关系如下：------DN(mm)--------NB(inch)-------OD(mm)15--------------1/2--------------21.320--------------3/4--------------26.725--------------1----------------33.432--------------11/4-----------42.240--------------11/2-----------48.350--------------2-----------60.365--------------21/2-----------73.080--------------3-----------88.9100--------------4------------114.3B.常用给水管材如下：只要你的循环管路没有分支的话,管道内无论口径大小流量都是一样的,但流速不等,管径大的流速小,管径小的流速大。
第3章-给水排水管网水力学基础
n
d (N)m di
kqNn l
d
m N
干管配水情况
3.4.2 沿线均匀出流的简化
给水管网中的配水管沿线向用户供水，如图3.6所示。假设沿线出流是 均匀的，则管道内任意断面x上的流量可以表示为：
qx
qt
l
l
x
ql
沿程水头损失：
h f
l
k (qt
l
l
x
2y) D
或
y / D (1 cos ) / 2
2
式中，θ的单位为弧度。
过水断面面积、湿周 和水力半径依次为，
A D2 ( sin ) ，
8
D 和
2
R A D ( sin ) 4
设该管道的坡度为I，满管流时的过水断面面积、水力半径、流量和流速分别 为A0、R0、q0和v0，可得
A0 D2 / 4 ， R0 D / 4 ，
3.1.2 恒定流与非恒定流 由于用水量和排水量的经常性变化，给水排水管道中的流量和流速随时间变化，
水流经常处于非恒定流（又称非稳定流）状态。但是，非恒定流的水力计算 比较复杂，在管网工程设计和水力计算时，一般按恒定流（又称稳定流）计 算。 随着计算机技术快速发展与普及，国内外已经开始研究和采用非恒定流计算给水 排水管网，而且得到了更接近实际的结果。
hf
l v2
D 2g
式中 D──管段直径（m）；g──重力加速度（m/s2）； λ──沿程阻力系数， 8g。 C2
常用管材内壁当量粗糙度e（mm）
表3.1
3.2.3 局部水头损失计算
计算公式 ：
局部阻力系数ζ
式中，hm ──局部水头损失，m； ζ──局部阻力系数，见表3.5。
水利常用计算公式
水利常用计算公式水利工程计算是指对水的流量、速度、压力、水头、水位、水力损失等水文水力相关参数进行计算的一类计算工作。
常用的水利计算公式包括水流量计算公式、水速计算公式、压力计算公式、水头计算公式、水位计算公式、水力损失计算公式等。
一、水流量计算公式：1.静水流量计算公式：静水流量指的是自由液体通过管道或渠道时，未考虑其动力影响时的流量。
静水流量的计算公式如下：Q=A∙V式中，Q代表流量，A代表流过断面的面积，V代表流速。
2.总能量方程流量计算公式：总能量方程是流体力学中几个重要方程之一、应用于水流量计算时，可以得到如下公式：Q=A∙V=C∙A∙√(2∙g∙H)式中，Q代表流量，A代表流过断面的面积，V代表流速，C代表流量系数，g代表重力加速度，H代表水头。
二、水速计算公式：根据流量和流过的断面面积，可以计算出平均流速。
平均流速的计算公式如下：V=Q/A式中，V代表流速，Q代表流量，A代表流过断面的面积。
三、压力计算公式：1.静水压力计算公式：P=γ∙h式中，P代表压力，γ代表液体的密度，h代表液体的高度。
2.动水压力计算公式：动水力学是水力学的另一个重要分支。
当流体的流速不为零时，流体的动能也会对周围物体带来压力。
动水压力的计算公式如下：P=0.5∙γ∙V^2式中，P代表压力，γ代表液体的密度，V代表流体的速度。
四、水头计算公式：在水利工程中，经常需要计算水头，水头是指流体的能量在垂直方向上所具有的高度。
常见的水头计算公式包括：1.总水头计算公式：总水头是指流体的总能量，是流体流动时各种能量之和。
总水头的计算公式如下：H=h+V^2/(2g)+z式中，H代表总水头，h代表压力水头，V代表速度水头，g代表重力加速度，z代表位置水头。
2.水泵水头计算公式：水泵是指将液体抽入，然后通过压力输送液体的机械装置。
水泵的工作原理是通过提升液体的总水头。
水泵水头的计算公式如下：H=(P2-P1)/(γ∙g)+(V2^2-V1^2)/(2∙g)+(Z2-Z1)式中，H代表泵水头，P代表压力，γ代表液体的密度，g代表重力加速度，V代表速度，Z代表液体的高度。
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常见的管道水力学计算公式
Chezy 公式
Chezy 公式一般用得比较少，但它是其它公式的基础，包括Manning 公式。
Chezy 公式表示为：
Q⋅
⋅
=
⋅
S
C
R
A
这里：
Q ——断面水流量（m3/s）
C ——Chezy糙率系数（m1/2/s）
A ——断面面积（m2）
R ——水力半径（m）
S ——水力坡度（m/m）
根据需要也可以变换为其它表示方法。
Hazen-Williams公式
Hazen-Williams 公式是压力管道最常用的水头损失计算公式，该公式表达为：
54
63
..0S
.0
⋅
⋅
=
Q⋅
⋅
R
k
A
C
这里：
Q ——断面水流量（m3/s）
C ——Hazen-Williams糙率系数（无量纲）
A ——断面面积（m2）
R ——水力半径（m）
S ——水力坡度（m/m）
k ——常数，采用国际单位时为0.85
根据需要也可以变换为其它表示方法。
Darcy-Weisbach 公式
由于Darcy-Weisbach 是通过理论总结得到的公式，故也称为理论公式。
Darcy-Weisbach 被用于许多要求计算精度较高的工程中。
Darcy-Weisbach 公式表达为：
g v d l f h f 22
⋅=
这里：
h f ——沿程水头损失（mm 3/s ）
f ——Darcy-Weisbach 水头损失系数（无量纲）
l ——管道长度（m ）
d ——管道内径（mm ）
v ——管道流速（m/s ）
g ——重力加速度（m/s 2）
根据需要也可以变换为其它表示方法。