管道压力损失计算
管道压力损失计算
管道压力损失计算(总1页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除管道压力损失计算管道总阻力损失hw=∑hf＋∑hj，hw—管道的总阻力损失（Pa）；∑hf—管路中各管段的沿程阻力损失之和（Pa）；∑hj—管路中各处局部阻力损失之和（Pa）。
hf=RL、hf—管段的沿程损失（Pa）；R—每米管长的沿程阻力损失，又称比摩阻（Pa／m）；L—管段长度（m），R的值可在水力计算表中查得。
也可以用下式计算，hf=[λ×（L／d）×γ ×(v^2)]÷(2×g)，L—管段长度（m）；d—管径（m）；λ—沿程阻力因数；γ—介质重度（N／m2）；v—断面平均流速（m／s）；g—重力加速度（m／s2）。
管段中各处局部阻力损失hj=[ζ×γ ×(v^2)]÷(2×g)，hj—管段中各处局部阻力损失（Pa）；ζ—管段中各管件的局部阻力因数，可在管件的局部阻力因数表中查得。
（引自《简明管道工手册》．P．56—57）管道压力损失怎么计算其实就是计算管道阻力损失之总和。
管道分为局部阻力和沿程阻力：1、局部阻力是由管道附件(弯头，三通，阀等)形成的，它和局阻系数，动压成正比。
局阻系数可以根据附件种类，开度大小通过查手册得出，动压和流速的平方成正比。
2、沿程阻力是比摩阻乘以管道长度，比摩阻由管道的管径，内壁粗糙度，流体流速确定总之，管道阻力的大小与流体的平均速度、流体的粘度、管道的大小、管道的长度、流体的气液态、管道内壁的光滑度相关。
它的计算复杂、分类繁多，误差也大。
如要弄清它，应学“流体力学”，如难以学懂它，你也可用刘光启着的“化工工艺算图手册”查取。
管道主要损失分为沿程损失和局部损失。
Δh=ΣλL/d*（v2/2g）+Σξv2/2g。
其中的λ和ξ都是系数，这个是需要在手册上查询的。
关于管道压力损失的计算方法,管径大变小标准
管道压力损失是指流体在管道中流动时，由于管道内壁的摩擦和管道
内部的流动阻力，而使得流体的压力减小的现象。
管道压力损失的计
算方法主要有以下几种：
1. 经验公式法：根据经验公式，可以计算出管道压力损失的大致数值。
2. 流体力学计算法：根据流体力学原理，可以计算出管道压力损失的
精确数值。
3. 模型试验法：通过模型试验，可以获得管道压力损失的实际数值。
管径大变小标准：当管道的管径变小时，管道压力损失会增加，而当
管道的管径变大时，管道压力损失会减小。
一般来说，当管道管径变
小时，管道压力损失会增加2倍以上，而当管道管径变大时，管道压
力损失会减少2倍以上。
管路压力损失计算
管路压力损失计算管路是一种由管子、管件、阀门等连接而成的、用于输送流体或松散固体物质的管状设备。
流体在管道内流动时，由于同管壁发生摩擦和流体本身的内部摩擦，会产生压力损失。
这种压力损失称为沿程阻力损失或摩擦阻力损失。
流体经过弯头、三通、变径管、阀门等构件时，流动状态会发生急剧改变，即出现转向、加速、撞击、旋涡、变形等情况，这同样会造成压力损失。
这种压力损失称为局部损失。
如果管路不在同一水平面上，则管路爬高时，流体压强的一部分要用于克服重力。
这种压力损失称为位置损失。
管路出口流速大于进口时，流体的一部分压力能要转化为动能，这种压力损失称为出口速度损失。
对于短管，局部损失和出口速度损失之和大于沿程阻力损失的5%，计算时不能忽略。
而对于长管，即长距离的输送管路，由于局部损失和出口速度损失所占的比例很小，一般可忽略不计。
管路的形态一般可分两类：简单管路和复杂管路。
复杂管路又可分为四种：（1）串联管路；（2）并联管路；（3）枝状管路；（4）环状管路。
2.1 简单管路的压力损失计算简单管路是无分支的等直径管路。
简单管路的沿程阻力损失可用下式计算：ΔP1 = λγ（l/d）（V2/2g）式中：V ——管子内流体的平均流速；λ——摩擦阻力系数；γ——气体重度；l ——管子长度；g ——重力加速度。
若将管件、阀门等都看作是具有一定长度（li）的管子，将局部损失折算成沿程阻力损失，则可得局部损失的另一种计算形式：ΔP2 = λγ（Σli/d）（V2/2g）在忽略位置损失和出口速度损失的情况下，简单管路的总压力损失ΔP为：。
管道压力损失计算
冷热水管道系统的压力损失无论在供暖、制冷或生活冷热水系统，管道是传送流量和热量必不可少的部分。
计算管道系统的压力损失有助于： （1） 设选择正确的管径。
（2） 设选择相应的循环泵和末端设备。
也就是让系统水循环起来并且达到热能传送目的的设备。
如果不进行准确的管道选型，会导致系统出现噪音、腐蚀（比如管道阀门口径偏小）、严重的能耗及设备的浪费（比如管道阀门水泵等偏大）等。
管道系统的水在流动时遇到阻力而造成其压力下降，通常将之简称为压降或压损。
压力损失分为延程压力损失和局部压力损失：— 延程压力损失指在管道中连续的、一致的压力损失。
— 局部压力损失指管道系统内特殊的部件，由于其改变了水流的方向，或者使局部水流通道变窄（比如缩径、三通、接头、阀门、过滤器等）所造成的非连续性的压力损失。
以下我们将探讨如何计算这两种压力损失值。
在本章节内我们只讨论流动介质为水的管道系统。
一、 延程压力损失的计算方式对于每一米管道，其水流的压力损失可按以下公式计算其中：r=延程压力损失 Pa/m Fa=摩擦阻力系数ρ=水的密度 kg/m 3v=水平均流速 m/sD=管道内径 m公式（1）延程压力损失局部压力损失管径、流速及密度容易确定，而摩擦阻力系数的则取决于以下两个方面：（1）水流方式，（2）管道内壁粗糙程度表1：水密度与温度对应值水温°C10 20 30 40 50 60 70 80 90 密度 kg/m3999.6 998 995.4 992 987.7 982.8 977.2 971.1 964.61．1 水流方式水在管道内的流动方式分为3种：—分层式，指水粒子流动轨迹平行有序（流动方式平缓有规律）—湍流式，指水粒子无序运动及随时变化（流动方式紊乱、不稳定）—过渡式，指介于分层式和湍流式之间的流动方式。
流动方式通过雷诺数（Reynolds Number）予以确定：其中：Re=雷诺数v=流速m/sD=管道内径m。
管道压力差计算公式
管道压力差计算公式
沿程压力损失：液体在等直径管中流动时因摩擦而产生的损失，称为沿程压力损失。
层流时通过管道的流量q =（πd 4/128μL）Δp，管道内的平均流速v = (d 2/32μL )Δp，沿程压力损失
Δpλ=（64/Re)( L /d )ρv 2 /2=λ（L/d ）ρv 2 /2
式中λ为沿程阻力系数，实际计算时对金属管取λ= 75 / Re，Δp为压差，μ为液体粘度，L为管道长度。
紊流时的沿程压力损失
Δpλ=λ（L /d）ρv 2 /2
计算式与层流时相同，但参数λ除了与雷诺数有关外，还与管道的粗糙度有关，λ= f（Re，Δ/ d ），Δ为管壁的绝对粗糙度，Δ/d 为相对粗糙度。
局部压力损失：液体流经管道的弯头、接头、阀口等处时，液体流速的大小和方向发生变化，会产生漩涡并发生紊动现象，由此造成的压力损失称为局部压力损失Δpξ。
Δpξ= ξρv 2 / 2
ξ为局部阻力系数，具体数值可查有关手册。
总压力损失：沿程压力损失+局部压力损失
整个液压系统的总压力损失∑Δp应为所有沿程压力损失∑Δpλ和所有的局部压力损失之和∑Δpξ。
∑Δp = ∑Δpλ+ ∑Δpξ。
管道压力损失计算
1、烟气用量L=Qc 烟气×ρg ×（t 1−t 2） 式中：L —烟气在240C ︒时的流量，h m /3；烟气c —烟气比热容，240C ︒时为1.15/()kJ kg C ⋅︒；g ρ—烟气0°时烟气密度为31.2836/kg mQ 为设备每小时所需热量，经计算(考虑散失热量10%)：Q=2.03×105kJ/h 。
20℃时，ρg=1.2836×273273+20=1.196kg/m 3 80℃时，ρg=1.2836×273273+80=0.9927 kg/m 3 240℃时，ρg=1.2836×273273+240=0.6831 kg/m 3则 20℃时,所需烟气流量：F= 2.03× 1051.15×1.196×(240－80)= 922m 3/h ； 出口处烟气温度为80℃,出口气量:F= 2.03× 1051.15×0.9927×(240－80)=1111 m 3/h ； 在进气管道，烟气的温度为240℃：F= 2.03× 1051.15×0.6831×(240－80)=1615m 3/h ；2、管道烟气速率进气管的内径d 1=64mm, 出气口管内径d 2=100mm 。
流速计算公式Ｖ＝4F πd 2进气口的流速： 当进口为64mm 时，Ｖ１＝4×16152×3.14×0.0642×3600=69.76m/s当进口为100mm时，Ｖ１＝4×16152×3.14×0.12×3600=28.57m/s出口流速：Ｖ2＝4×11112×3.14×0.12×3600=19.66m/s 3、管道压力损失（计算过程参照化工原理第三版）雷诺数： Re=dVρμ式中，d为管道直径，V为流体平均速度，ρ为气体密度：240℃时为0.6831 kg/m3,80℃时为0.9927 kg/m3，μ为空气粘度：240℃时为2.71×10-5Pa/s,80℃时为2.11×10-5Pa/s。
管道压力损失计算
管道压力损失计算管道总阻力损失hw=∑hf＋∑hj，hw—管道的总阻力损失（Pa）；∑hf—管路中各管段的沿程阻力损失之和（Pa）；∑hj—管路中各处局部阻力损失之和（Pa）。
hf=RL、hf—管段的沿程损失（Pa）；R—每米管长的沿程阻力损失，又称比摩阻（Pa／m）；L—管段长度（m），R的值可在水力计算表中查得。
也可以用下式计算，hf=[λ×（L／d）×γ ×(v^2)]÷(2×g)，L—管段长度（m）；d—管径（m）；λ—沿程阻力因数；γ—介质重度（N／m2）；v—断面平均流速（m／s）；g—重力加速度（m／s2）。
管段中各处局部阻力损失hj=[ζ×γ ×(v^2)]÷(2×g)，hj—管段中各处局部阻力损失（Pa）；ζ—管段中各管件的局部阻力因数，可在管件的局部阻力因数表中查得。
（引自《简明管道工手册》．P．56—57）管道压力损失怎么计算其实就是计算管道阻力损失之总和。
管道分为局部阻力和沿程阻力：1、局部阻力是由管道附件(弯头，三通，阀等)形成的，它和局阻系数，动压成正比。
局阻系数可以根据附件种类，开度大小通过查手册得出，动压和流速的平方成正比。
2、沿程阻力是比摩阻乘以管道长度，比摩阻由管道的管径，内壁粗糙度，流体流速确定总之，管道阻力的大小与流体的平均速度、流体的粘度、管道的大小、管道的长度、流体的气液态、管道内壁的光滑度相关。
它的计算复杂、分类繁多，误差也大。
如要弄清它，应学“流体力学”，如难以学懂它，你也可用刘光启著的“化工工艺算图手册”查取。
管道主要损失分为沿程损失和局部损失。
Δh=ΣλL/d*（v²/2g）+Σξv²/2g。
其中的λ和ξ都是系数，这个是需要在手册上查询的。
L-------管路长度。
d-------管道内径。
v-------有效断面上的平均流速，一般v=Q/s，其中Q是流量，S是管道的内截面积。
管道附件压力损失计算公式
管道附件压力损失计算公式管道系统是工业生产中常见的输送介质的设备，而管道附件作为管道系统的重要组成部分，对于管道系统的流体输送有着重要的影响。
在管道系统中，流体在管道中流动时，会受到管道附件的阻力作用，从而产生压力损失。
因此，了解管道附件压力损失的计算公式是非常重要的。
管道附件的种类繁多，如弯头、三通、四通、法兰、阀门等，每种管道附件都会对流体的流动产生一定的阻力，从而产生一定的压力损失。
为了准确计算管道附件的压力损失，可以采用以下公式进行计算：ΔP = Kρ(v^2/2g)。
其中，ΔP为管道附件的压力损失（Pa），K为管道附件的阻力系数，ρ为流体的密度（kg/m^3），v为流体的流速（m/s），g为重力加速度（m/s^2）。
在实际应用中，需要根据具体的管道附件类型和流体参数来确定阻力系数K的数值。
一般情况下，可以通过实验或者查阅相关资料来获取管道附件的阻力系数。
对于不同类型的管道附件，其阻力系数K的数值也会有所不同。
下面以一些常见的管道附件为例，介绍其阻力系数K的计算方法：1. 弯头，对于弯头来说，其阻力系数K的计算公式为K = f(L/D)，其中f为摩擦系数，L为弯头的曲线长度（m），D为管道的直径（m）。
根据实际情况，可以通过查表或者计算得到弯头的摩擦系数f，从而计算出弯头的阻力系数K。
2. 法兰，对于法兰来说，其阻力系数K的计算公式为K = α(1-β^2)，其中α为法兰的阻力系数，β为法兰的开口角度。
根据实际情况，可以通过实验或者查阅相关资料来获取法兰的阻力系数α和开口角度β的数值，从而计算出法兰的阻力系数K。
3. 阀门，对于阀门来说，其阻力系数K的计算比较复杂，需要考虑阀门的结构、开启程度和流体的流速等因素。
一般情况下，可以通过实验或者查阅相关资料来获取阀门的阻力系数K的数值。
通过以上介绍，可以看出管道附件的阻力系数K的计算方法是多种多样的，需要根据具体的情况来确定。
在实际应用中，可以通过实验或者查阅相关资料来获取管道附件的阻力系数K的数值，从而计算出管道附件的压力损失。
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冷热水管道系统的压力损失
无论在供暖、制冷或生活冷热水系统，管道是传送流量和热量必不可少的部分。
计算管道系统的压力损失有助于： （1） 设选择正确的管径。
（2） 设选择相应的循环泵和末端设备。
也就是让系统水循环起来并且达到热能传送目的
的设备。
如果不进行准确的管道选型，会导致系统出现噪音、腐蚀（比如管道阀门口径偏小）、严重的能耗及设备的浪费（比如管道阀门水泵等偏大）等。
管道系统的水在流动时遇到阻力而造成其压力下降，通常将之简称为压降或压损。
压力损失分为延程压力损失和局部压力损失：
— 延程压力损失指在管道中连续的、一致的压力损失。
— 局部压力损失指管道系统内特殊的部件，由于其改变了水流的方向，或者使局部水流通道变窄（比如缩径、三通、接头、阀门、过滤器等）所造成的非连续性的压力损失。
以下我们将探讨如何计算这两种压力损失值。
在本章节内我们只讨论流动介质为水的管道系统。
一、 延程压力损失的计算方式
对于每一米管道，其水流的压力损失可按以下公式计算
其中：r=延程压力损失 Pa/m Fa=摩擦阻力系数
ρ=水的密度 kg/m 3
v=水平均流速 m/s
D=管道内径 m
公式（1）
延程压力损失
局部压力损失
管径、流速及密度容易确定，而摩擦阻力系数的则取决于以下两个方面：
（1）水流方式，（2）管道内壁粗糙程度
表1：水密度与温度对应值
水温°C10 20 30 40 50 60 70 80 90 密度 kg/m3999.6 998 995.4 992 987.7 982.8 977.2 971.1 964.6
1．1 水流方式
水在管道内的流动方式分为3种：
—分层式，指水粒子流动轨迹平行有序（流动方式平缓有规律）
—湍流式，指水粒子无序运动及随时变化（流动方式紊乱、不稳定）
—过渡式，指介于分层式和湍流式之间的流动方式。
流动方式通过雷诺数（Reynolds Number）予以确定：
其中：
Re=雷诺数
v=流速m/s
D=管道内径m。
ט=水温及水流动力粘度，m2/s
表2：水温及相关水流动力粘度
水温m2/s cSt °E
10°C 1.30×10-6 1.30 1.022 20°C 1.02×10-6 1.02 1.000 30°C 0.80×10-6 0.80 0.985 40°C 0.65×10-6 0.65 0.974 50°C 0.54×10-6 0.54 0.966 60°C 0.47×10-6 0.47 0.961 70°C 0.43×10-6 0.43 0.958 80°C 0.39×10-6 0.39 0.956 90°C 0.35×10-6 0.35 0.953
通过公式2计算出雷诺数就可判断水流方式：
Re<2,000：分层式流动
Re：2,000-2,500：过渡式流动
Re>2,500： 湍流式流动
由于过渡式流动方式的雷诺数范围较窄，且其流动方式多变，因此大多将大于2,000的归为湍流式流动。
将雷诺数2,000带入以下公式计算出的流速就是分层式流动和湍流式流动的界线
由公式（3）可以看出，管径与流速是成反比的，也就是说，管径越小，其流速也更高。
表1简单地示范了几个口径在Re=2,000时的流速。
表3 界定水流方式的速度 温度
粘度 m 2/s
1/2″ 16.4mm
1″ 27.4 mm
2″ 53.2 mm
10°C 1.30×10-6 0.16 0.09 0.05 50°C 0.54×10-6 0.07 0.04 0.02 80°C
0.39×10-6
0.05 0.03 0.01
1．2 管道内壁粗糙程度
管道内壁的粗糙程度分为：
（1） 低粗糙程度：多指铜管、不锈钢管和塑料管道。
（2） 中粗糙程度：多指黑钢管、镀锌钢管 1. 3 摩擦阻力系数Fa 的计算方式
在分层式流动方式下，Fa 的计算公式为
对于湍流式流动方式，以前常使用Colebrook 公式。
然而，这个公式计算较为复杂。
现在则普遍使用Blasius 公式：
针对低粗糙程度管道，公式为
针对中粗糙程度管道，公式为
1．3 湍流式流动延程压力损失的计算方法
将以上计算出的Fa值(公式4)代入公式（1）中，则可以根据其它已知的数据计算出延程阻力。
在实际计算时，往往更多地将流速转换为流量，因此公式也相应地改变为以下公式：
r=1,153,983 x ט x ρ x G / D4公式 7
其中：
r=延程阻力：mm/m
ט=动力粘度：m2/s
ρ=水密度：kg/ m3
G=流量：l/h
D=管内径：mm
分层流动方式的流速较低，往往只存在于以下两种情况：
1，没有循环泵的自然循环系统，因为没有强制循环所以流速较低；
2，输送燃油的管道，由于其粘度较高因此流速较低。
1. 4 分层式流动延程压力损失的计算方法
将以上计算出的Fa值(公式5, 6)代入公式（1）中，则可以根据其它已知的数据计算出延程阻力。
在实际计算时，往往更多地将流速转换为流量，因此公式也相应地改变为以下公式：r =14.68×ν0.25×ρ×G1.75/D4.75 公式 8
r =3.3×ν0.13×ρ×G1.87/D5.01 公式 9
其中：
r=延程阻力：mm/m
ט=动力粘度：m2/s
ρ=水密度：kg/ m3
G=流量：l/h
D=管内径：mm
公式8针对低粗糙度管道，公式9针对中粗糙度管道。
湍流式流动方式的低粗糙度管道主要指铜管和各类塑料管；而中粗糙度管道则指各类钢管。
1． 5 管道延程压力损失的图表图示
以上所讲到的计算管道阻力的公式在实际运用时往往不是很方便。
因此我们提供了各种管道不同管径的压力图表和曲线图，以便能迅速、直观地得到数据。
延程压力损失（r ）表
这种表根据管道管径和流量提供相应的压力损失（r ）值。
同时，在流量值下也注明了流速，以便能了解此流速是否过高而会带来噪音和管道腐蚀。
同时，表格还根据10°C ，50°C ，80°C 这三个不同水温制定，因为在不同水温下的压力损失也不一样。
比如说，内径20mm 的PEX 管，在10°C 时，其延程压力损失为r=39.4mm/m, 而在80°C 时，其压力损失为28.3mm/m.
由于篇幅关系，我们在这儿只提供了一个水温在80°C 时钢管的延程压力损失表仅供参考。
更为详细的表格可向我公司技术部咨询。
见表4
延程压力损失（r ）曲线图
同样的压力损失、流量、管径、流速的数据也可以用曲线图示的方法表达。
见图1
二、 局部压力损失计算方法
局部压力损失指管道系统内一些元件， 如阀门、弯头、三通、缩径、接头、过滤器等，它们造成水流方向或流通面积改变，因此在其元件内部所产生的压力损失。
计算局部压力损失分为以下3种方法：
2．1 直接计算法
根据局部元件的形状，大小而确定阻力系数，然后再使用相关的公式：
Z=局部压力损失 Pa ξ =局部阻力系数
ρ=水密度 kg/ m 3 v=水流速 m/s
如果Z 用mm 表示，则转换公式为：
其中，局部阻力系数ξ可根据相关资料查阅（可参考CALEFFI技术手册1）
2．2 额定流量计算法
这种方法通常运用于阀门的阻力计算。
它根据制造厂家在实验室得出的, 并由第三方检测机构认证的, 在水流通过阀门时，阀前与阀后压力差1bar或0.01bar时的流量值为额定流量进行计算。
KV：阀前后压差为1bar的额定流量计算公式：
ΔP=（G / KV）² 公式 12
ΔP =局部压力损失 bar
G=流量：m3/h
KV=额定流量（压差=1bar）m3/h
KV值的计算方法一般运用于口径和流量较大的阀门。
KV0.01: 阀前后压差为0.01bar的额定流量计算公式:
ΔP= 102 x（G / KV0.01）² 公式 13
ΔP =局部压力损失mm
G=流量l/h
KV0.01=额定流量（压差=0.01bar） l/h
KV0.01值的计算方法一般运用于口径及流量相对较小的阀门.
范例: 计算一个口径为1/2”的手动温控阀在流量600 l/h时的压力损失值, KV0.01值:399 l/h:
计算: ΔP=102 x (G/KV0.01)²= 102 x (600/399)²=271mm
2．3 对应管径计算法
这种方法是：将每个部件局部的压力损失转换为相对应的一段管道作为计算，即一段管道的压力损失等于这一部分的压力损失。
这种方法较为简便，但是它不能准确地反应压力损失，只能根据近似值估计。
因此并未广泛地得到使用。
在下一期的章节里,我们将更为详细地讨论管道系统内流量与压力损失的变化关系,及其平衡方式.。
参考文献：Caleffi Manual 2:Design Principles of Hydronic Heating Systems。