流量与管径、力、流速之间关系计算公式

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管径压力流速流量计算

管径压力流速流量计算

管径压力流速流量计算在液体管道系统中,管径、压力、流速和流量是非常重要的参数。

它们互相关联,通过计算可以得到一些关键信息,例如管道系统的设计和性能。

1.管径计算:管径是指管道的内直径。

管径的大小决定了管道能够承受的流量和压力损失。

常用的管径表示方式是英寸(inch)或毫米(mm)。

管径的计算可以根据所需的流量和流速进行。

公式:流量=π*(管径的平方)/4*流速其中,π是圆周率,流量单位可以是升/秒、立方米/小时或加仑/分钟等。

例如,如果流量是100升/秒,流速是2米/秒:管径 = (流量 * 4)/ π * 流速 = (100 * 4)/ (π * 2)≈ 63.66mm2.压力计算:压力是液体在管道中的压强。

压力可以通过计算压力差或使用流速和管道特性来估算。

最常用的单位是帕斯卡(Pa)或标准大气压(atm)。

公式:压力=密度*加速度*高度+压力损失其中,密度是液体的密度,加速度是重力加速度,高度是液体在管道中的高度差,而压力损失是流体在管道中摩擦所引起的压力损失。

例如,如果液体密度是1000千克/立方米,加速度是9.81米/平方秒,高度差是10米,压力损失是1000帕斯卡:3.流速计算:流速是指液体在管道中通过的速度。

流速的大小直接影响着液体的流量和压力损失。

常用的单位是米/秒。

公式:流速=流量/(π*(管径的平方)/4)其中,流量是液体通过管道的体积,计算时需要将流量的单位转换为立方米/秒。

4.流量计算:流量是指液体通过管道截面的体积或重量。

流量的大小取决于液体的流速和管道的截面积。

常用的单位是升/秒、立方米/小时或加仑/分钟等。

公式:流量=(π*(管径的平方)/4)*流速其中,π是圆周率,管径的单位为米,流速的单位为米/秒。

综上所述,管径、压力、流速和流量是液体管道系统中的重要参数,它们之间存在着明确的计算关系。

通过合理计算和选择,可以满足管道系统的设计和运行要求。

流量与管径、压力、流速之间关系计算公式

流量与管径、压力、流速之间关系计算公式

流量与管径、压力、流速的一般关系一般工程上计算时,水管路,压力常见为0.1--0.6MPa,水在水管中流速在1--3米/秒,常取1.5米/秒。

流量=管截面积X流速=0.002827X管内径的平方X流速(立方米/小时)。

其中,管内径单位:mm ,流速单位:米/秒,饱和蒸汽的公式与水一样,只是流速一般取20--40米/秒。

水头损失计算Chezy 公式这里: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:Darcy-Weisbach公式由于这里:h f——沿程水头损失〔mm3/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/s2〕水力计算是输配水管道设计的核心,其实质就是在保证用户水量、水压安全的条件下,通过水力计算优化设计方案,选择适宜的管材和确经济管径。

输配水管道水力计算包含沿程水头损失和局部水头损失,而局部水头损失一般仅为沿程水头损失的5~10%,因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算方法。

1.1 管道常用沿程水头损失计算公式与适用条件管道沿程水头损失是水流摩阻做功消耗的能量,不同的水流流态,遵循不同的规律,计算方法也不一样。

输配水管道水流流态都处在紊流区,紊流区水流的阻力是水的粘滞力与水流速度与压强脉动的结果。

紊流又根据阻力特征划分为水力光滑区、过渡区、粗糙区。

管道沿程水头损失计算公式都有适用X围和条件,一般都以水流阻力特征区划分。

水流阻力特征区的判别方法,工程设计宜采用数值做为判别式,目前国内管道经常采用的沿程水头损失水力计算公式与相应的摩阻力系数,按照水流阻力特征区划分如表1。

沿程水头损失水力计算公式和摩阻系数表1阻力特征区适用条件水力公式、摩阻系数符号意义水力光滑区>10雷诺数h:管道沿程水头损失v:平均流速d:管道内径γ:水的运动粘紊流过渡区10<<500〔1〕〔2〕紊流粗糙区>500滞系数λ:沿程摩阻系数Δ:管道当量粗糙度q:管道流量Ch:海曾-威廉系数C:谢才系数R:水力半径n:粗糙系数i:水力坡降l:管道计算长度达西公式是管道沿程水力计算根本公式,是一个半理论半经验的计算通式,它适用于流态的不同区间,其中摩阻系数λ可采用柯列布鲁克公式计算,克列布鲁克公式考虑的因素多,适用X围广泛,被认为紊流区λ的综合计算公式。

流量与管径、压力、流速之间关系计算公式资料

流量与管径、压力、流速之间关系计算公式资料

流量与管径、压力、流速的一般关系一般工程上计算时,水管路,压力常见为0.1--0.6MPa,水在水管中流速在1--3米/秒,常取1.5米/秒。

流量=管截面积X流速=0.002827X管内径的平方X流速(立方米/小时)。

其中,管内径单位:mm ,流速单位:米/秒,饱和蒸汽的公式与水相同,只是流速一般取20--40米/秒。

水头损失计算Chezy 公式这里: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:Darcy-Weisbach公式由于这里:h f——沿程水头损失(mm3/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/s2)水力计算是输配水管道设计的核心,其实质就是在保证用户水量、水压安全的条件下,通过水力计算优化设计方案,选择合适的管材和确经济管径。

输配水管道水力计算包含沿程水头损失和局部水头损失,而局部水头损失一般仅为沿程水头损失的5~10%,因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算方法。

1.1 管道常用沿程水头损失计算公式及适用条件管道沿程水头损失是水流摩阻做功消耗的能量,不同的水流流态,遵循不同的规律,计算方法也不一样。

输配水管道水流流态都处在紊流区,紊流区水流的阻力是水的粘滞力及水流速度与压强脉动的结果。

紊流又根据阻力特征划分为水力光滑区、过渡区、粗糙区。

管道沿程水头损失计算公式都有适用范围和条件,一般都以水流阻力特征区划分。

水流阻力特征区的判别方法,工程设计宜采用数值做为判别式,目前国内管道经常采用的沿程水头损失水力计算公式及相应的摩阻力系数,按照水流阻力特征区划分如表1。

沿程水头损失水力计算公式和摩阻系数表1达西公式是管道沿程水力计算基本公式,是一个半理论半经验的计算通式,它适用于流态的不同区间,其中摩阻系数λ可采用柯列布鲁克公式计算,克列布鲁克公式考虑的因素多,适用范围广泛,被认为紊流区λ的综合计算公式。

管道口径、流速、压力、流量之间的计算公式

管道口径、流速、压力、流量之间的计算公式

管道口径、流速、压力、流量之间的计算公式第一篇范本:一、管道口径计算公式:管道口径是指管道的内径,常用单位有毫米、厘米和英寸等。

根据不同的流体传输需求,可以通过以下公式计算管道口径:1. 根据流速和流量计算口径:D = (Q / (V * 1000)) ^ 0.5其中,D为管道口径(单位:毫米),Q为流量(单位:立方米/小时),V为流速(单位:米/秒)。

2. 根据压力和流量计算口径:D = ((Q * 1000) / (V * P))^0.5其中,D为管道口径(单位:毫米),Q为流量(单位:立方米/小时),V为流速(单位:米/秒),P为压力(单位:兆帕)。

二、流速计算公式:流速是指流体在管道中的速度,常用单位有米/秒。

可以通过以下公式计算流速:V = Q / (A * 3600)其中,V为流速(单位:米/秒),Q为流量(单位:立方米/小时),A为管道的横截面积(单位:平方米)。

三、压力计算公式:压力是指单位面积上的力的大小,通常用兆帕(MPa)或千帕(kPa)表示。

可以通过以下公式计算压力:P = F / A其中,P为压力(单位:兆帕),F为力(单位:牛顿),A为受力面积(单位:平方米)。

四、流量计算公式:流量是指单位时间内通过管道的液体体积,常用单位有立方米/小时。

可以通过以下公式计算流量:Q = A * V * 3600其中,Q为流量(单位:立方米/小时),A为管道的横截面积(单位:平方米),V为流速(单位:米/秒)。

附件:无法律名词及注释:1. 兆帕(MPa):国际制计量单位,表示压强的单位。

1兆帕等于10^6帕斯卡(Pa)。

常用于工程领域的压力计量。

2. 立方米/小时:体积流量的单位,表示每小时通过一个横截面积为1平方米的管道的液体体积。

第二篇范本:一、管道口径计算公式:管道口径是指管道的内径,常用单位有毫米、厘米和英寸等。

可以通过以下公式计算管道口径:1. 根据流速和流量计算口径:D = (Q / (V * 1000)) ^ 0.5其中,D为管道口径(单位:毫米),Q为流量(单位:立方米/小时),V为流速(单位:米/秒)。

流量与管径、压力、流速之间关系计算公式

流量与管径、压力、流速之间关系计算公式

流量与管径、压力、流速的一般关系之青柳念文创作一般工程上计算时,水管路,压力罕见为0.1--0.6MPa,水在水管中流速在1--3米/秒,常取1.5米/秒.流量=管截面积X流速=0.002827X管内径的平方X流速(立方米/小时).其中,管内径单位:mm ,流速单位:米/秒,饱和蒸汽的公式与水相同,只是流速一般取20--40米/秒.水头损失计算Chezy 公式这里: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暗示方法:Darcy-Weisbach公式由于这里:hf ——沿程水头损失(mm3/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/s2)水力计算是输配水管道设计的核心,其实质就是在包管用户水量、水压平安的条件下,通过水力计算优化设计方案,选择合适的管材和确经济管径.输配水管道水力计算包含沿程水头损失和部分水头损失,而部分水头损失一般仅为沿程水头损失的5~10%,因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算方法.1.1 管道常常使用沿程水头损失计算公式及适用条件管道沿程水头损失是水流摩阻做功消耗的能量,分歧的水流流态,遵循分歧的规律,计算方法也纷歧样.输配水管道水流流态都处在紊流区,紊流区水流的阻力是水的粘滞力及水流速度与压强脉动的成果.紊流又根据阻力特征划分为水力光滑区、过渡区、粗糙区.管道沿程水头损失计算公式都有适用范围和条件,一般都以水流阻力特征区划分.水流阻力特征区的辨别方法,工程设计宜采取数值做为辨别式,今朝国内管道常常采取的沿程水头损失水力计算公式及相应的摩阻力系数,依照水流阻力特征区划分如表1.沿程水头损失水力计算公式和摩阻系数表1阻力特征区适用条件水力公式、摩阻系数符号意义水力光滑区>10雷诺数h:管道沿程水头损失v:平均流速d:管道内径γ:水的运动粘紊流过渡区10<<500(1)(2)紊流粗糙区>500滞系数λ:沿程摩阻系数Δ:管道当量粗糙度q:管道流量Ch:海曾-威廉系数C:谢才系数R:水力半径n:粗糙系数i:水力坡降l:管道计算长度达西公式是管道沿程水力计算基本公式,是一个半实际半经历的计算通式,它适用于流态的分歧区间,其中摩阻系数λ可采取柯列布鲁克公式计算,克列布鲁克公式思索的因素多,适用范围广泛,被认为紊流区λ的综合计算公式.操纵达西公式和柯列布鲁克公式组合停止管道沿程水头损失计算精度高,但计算方法费事,习惯上多用在紊流的阻力过渡区.海曾—威廉公式适用紊流过渡区,其中水头损失与流速的 1.852次方成比例(过渡区水头损失h∝V1.75~2.0).该式计算方法简捷,在美国做为给水系统配水管道水力计算的尺度式,在欧洲与日本广泛应用,近几年我国也普遍用做配水管网的水力计算.谢才公式也应是管道沿程水头损失通式,且在我国应用时间久、范围广,积累了较多的工程资料.但由于谢才系数C采取巴甫洛夫公式或曼宁公式计算确定,而这两个公式只适用于紊流的阻力粗糙区,因此谢才公式也仅用在阻力粗糙区.别的舍维列夫公式,前一段时期也广泛的用做给水管道水力计算,但该公式是由旧钢管和旧铸铁管管材试验资料确定的.而现在国内采取的金属管道已普遍采取水泥砂浆和涂料做内衬,条件已发生变更,因此舍维列夫公式也基本不再采取.1.2 输配水管道沿程水头损计算的实用公式输配水管道沿程水头计算时,先采取辨别水流的阻力特征用,再选择相应的公式计算,迷信合理,但操纵费事,特别在流速是待求的未知数时,需要采取试算的方法确定雷诺数(Re)很不方便.为了使输配水管道水力计算能知足工程设计的需要,又可以方便的选择计算公式和停止简捷的计算,根据多年来管道水力计算的经历,《室外给水设计规范》GBJ13-86修编报批稿,依据管材的分歧和流速的常常使用范围,确定输配水管道沿程水头损失计算公式如下:(1)塑料管(2)混凝土管(渠)及采取水泥砂浆内衬的金属管道(3)输配水管道、配水管网水力平差计算2.1 管道摩阻系数的属性及应用条件每一个管道沿程水力计算公式都有相应的摩阻系数和确定方法,表达形式也纷歧样.摩阻系数是一个未知数,应由试验确定.但实际应用时,一般都依据分歧的管材和其分歧的内壁光滑程度,参考已有的资料,由设计人员计算时选择采取.该数值非常重要,但随意性很大,而且取值的成果直接影响水力计算成果的精度.因此懂得和熟悉摩阻系数的属性,掌握取值的方法和技巧,也同样是做好管道沿程水力计算的关键.(1)当量粗糙度Δ当量粗糙度是自然(也有称工业)管道,根据水力试验的成果,运用达西公式和尼古拉兹公式计算出的实际值.每种管材都有一个确定的当量粗糙度,且不因流态分歧而改变,在辨别水流流态和选择其他计算公式参数时,经常常使用到当量粗糙度.(2)摩阻系数λ摩阻系数λ可应用在分歧的阻力特征区,分歧区间λ的数值纷歧样.在紊流的光滑区,λ数值仅与雷诺数(Re)有关,且随雷诺数(Re)的增大而减小;在紊流过渡区,λ与雷诺数(Re)和相对粗糙度(Δ/d)两个因素有关;在紊流粗糙区仅和相对粗糙度(Δ/d)有关,只要管材与管径确定(即相对粗糙度Δ/d确定),在该区λ数值应为定值.(3)粗糙系数n 粗糙系数n是采取巴甫洛夫公式和曼宁公式计算谢才公式C时的参数,它适用于紊流的粗糙区,在该区可根据管材内壁光滑程度,选择相应的n值,但一般情况n的取值范围宜大于0.010,否则计算成果误差较大.(4)海曾—威廉系数Ch 海曾—威廉系数适用紊流过渡区,Ch取值范围宜大于120,否则计算成果误差较大.2.2 相应的紊流阻力特征区内分歧摩阻系数间的对应关系(1)(2)紊流粗糙区(其中y采取巴甫洛夫公式计算,若y=1/63.1 《室外给水设计规范》GBJ13-86修编建议沿程水头损失摩阻系数(△、n、Ch)取值见表2.管道沿程水头损失(n Ch △)值表2管道种类n(粗糙系数)C h(海曾-威廉系数)△(mm)(当量粗糙度)钢管、铸铁管水泥砂浆内衬120~130涂料内衬130~140结论:沿程水头损失计算是输配水管道设计的基础,正确的选用计算公式和采取适宜的摩阻系数,计算成果才干真实的反映管道的水力特性.为包管输配水管道工程设计质量,提高工程的经济效益和规范水力计算方法。

流量与管径、压力、流速之间关系计算公式

流量与管径、压力、流速之间关系计算公式

流量与管径、压力、流速之间关系计算公式在流体力学中,流量、管径、压力和流速是四个非常重要的概念,它们之间存在着密切的关系。

了解这些关系以及相应的计算公式,对于工程设计、管道系统的优化以及流体输送的效率提升都具有重要意义。

首先,我们来明确一下这几个概念。

流量,简单来说就是单位时间内通过管道横截面的流体体积,通常用 Q 表示,单位为立方米每秒(m³/s)或者升每秒(L/s)等。

管径,指的是管道的内径,用 D 表示,单位为米(m)或者毫米(mm)等。

压力,是指流体对管道壁的作用力,用 P 表示,单位为帕斯卡(Pa)。

流速,是指流体在管道中的流动速度,用 v 表示,单位为米每秒(m/s)。

接下来,我们分别探讨它们之间的关系和计算公式。

流量与流速的关系可以通过以下公式表示:Q = A × v 。

其中,A 是管道的横截面积,对于圆形管道,A =π × (D/2)²。

所以,将 A 代入流量与流速的关系式中,得到 Q =π × (D/2)² × v 。

这个公式表明,在管径一定的情况下,流速越大,流量就越大;流速越小,流量就越小。

压力与流速的关系相对复杂一些,需要考虑到流体的性质和流动状态。

在理想情况下,对于不可压缩的流体,伯努利方程可以用来描述压力与流速的关系。

伯努利方程为:P +1/2 ρ v² +ρ gh =常量。

其中,ρ 是流体的密度,g 是重力加速度,h 是高度。

在水平管道中,高度差可以忽略不计,此时方程可以简化为:P +1/2 ρ v² =常量。

从这个方程可以看出,在压力一定的情况下,流速越大,压力就越小;流速越小,压力就越大。

管径与流量、流速的关系也可以通过上述的流量计算公式得出。

当流量一定时,如果要增大流速,就需要减小管径;反之,如果要减小流速,就需要增大管径。

在实际应用中,我们常常需要根据已知的条件来计算未知的参数。

流量与管径、压力、流速之间关系计算公式

流量与管径、压力、流速之间关系计算公式

流量与管径、压力、流速的一般关系一般工程上计算时,水管路,压力常见为0.1--0.6MPa,水在水管中流速在1--3米/秒,常取1.5米/秒。

流量二管截面积X流速=0.002827X管内径的平方X流速(立方米/小时)。

其中,管内径单位:mm,流速单位:米/秒,饱和蒸汽的公式与水相同,只是流速一般取20--40米/秒。

水头损失计算Chezy公式0二U•右賦W这里:Q断面水流量(m/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:Darcy- Weisbach 公式由于这里:hf ------- 沿程水头损失(m^/s )f -- Darcy-Weisbach水头损失系数(无量纲)i ——管道长度(md --- 管道内径(mmv --- 管道流速(m/s)2g --- 重力加速度(m/s )水力计算是输配水管道设计的核心,其实质就是在保证用户水量、水压安全的条件下,通过水力计算优化设计方案,选择合适的管材和确经济管径。

输配水管道水力计算包含沿程水头损失和局部水头损失,而局部水头损失一般仅为沿程水头损失的5~10%因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算方法。

1.1管道常用沿程水头损失计算公式及适用条件管道沿程水头损失是水流摩阻做功消耗的能量,不同的水流流态,遵循不同的规律,计算方法也不一样。

输配水管道水流流态都处在紊流区,紊流区水流的阻力是水的粘滞力及水流速度与压强脉动的结果。

紊流又根据阻力特征划分为水力光滑区、过渡区、粗糙区。

管道沿程水头损失计算公式都有适用范围和条件,一般都以水流阻力特征区划分。

水流阻力特征区的判别方法,工程设计宜采用数值做为判别式,目前国内管道经常采用的沿程水头损失水力计算公式及相应的摩阻力系数,按照水流阻力特征区划分如表1。

沿程水头损失水力计算公式和摩阻系数表1系数上沿程摩阻系数△:管道当量粗 糙度q :管道流量Ch:海曾-威廉系 数 C :谢才系数R :水力半径n :粗糙系数i :水力坡降l :管道计算长度达西公式是管道沿程水力计算基本公式,是一个半理论半经验的计算通式,它适用于流态的不同区间,其中摩阻系 数入可采用柯列布鲁克公式计算,克列布鲁克公式考虑的因 素多,适用范围广泛,被认为紊流区 入的综合计算公式。

(完整版)流量与管径、压力、流速之间关系计算公式

(完整版)流量与管径、压力、流速之间关系计算公式

流量与管径、压力、流速的一般关系一般工程上计算时,水管路,压力常见为0.1--0.6MPa,水在水管中流速在1--3米/秒,常取1.5米/秒。

流量=管截面积X流速=0.002827X管内径的平方X流速(立方米/ 小时)。

其中,管内径单位:mm ,流速单位:米/秒,饱和蒸汽的公式与水相同,只是流速一般取20--40米/秒。

水头损失计算Chezy公式这里:断面水流量(m3/s)C ----- C hezy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:DarcyWeisbach公式由于这里:h f沿程水头损失(mm3/s)Darcy-Weisbach水头损失系数(无量纲)管道长度(m)管道内径(mm)管道流速(m/s)重力加速度(m/s2)水力计算是输配水管道设计的核心,其实质就是在保证用户水量、水压安全的条件下,通过水力计算优化设计方案,选择合适的管材和确经济管径。

输配水管道水力计算包含沿程水头损失和局部水头损失,而局部水头损失一般仅为沿程水头损失的5~10% ,因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算方法。

1.1管道常用沿程水头损失计算公式及适用条件管道沿程水头损失是水流摩阻做功消耗的能量,不同的水流流态,遵循不同的规律,计算方法也不一样。

输配水管道水流流态都处在紊流区,紊流区水流的阻力是水的粘滞力及水流速度与压强脉动的结果。

紊流又根据阻力特征划分为水力光滑区、过渡区、粗糙区。

管道沿程水头损失计算公式都有适用范围和条件,一般都以水流阻力特征区划分。

水流阻力特征区的判别方法,工程设计宜采用别式,目前国内管道经常采用的沿程水头损失水力计算公式及相应的摩阻力系数,按照水流阻力特征区划分如表沿程水头损失水力计算公式和摩阻系数13数值做为判阻力特征适用条件水力公式、摩阻系数符号意义水力光滑国叫雷诺数h:管道沿程水头损因——紊流过渡10<<500 V:平均流速d:管道内径Y水的运动粘滞系数兀沿程摩阻系数△:管道当量粗糙 度q :管道流量 Ch :海曾-威廉系数 C :谢才系数R :水力半径n :粗糙系数i :水力坡降I :管道计算长度 达西公式是管道沿程水力计算基本公式,是一个半理论半经 验的计算通式,它适用于流态的不同区间,其中摩阻系数 入可采 用柯列布鲁克公式计算,克列布鲁克公式考虑的因素多,适用范 围广泛,被认为紊流区 入的综合计算公式。

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流量与管径、压力、流速的一般关系
一般工程上计算时,水管路,压力常见为0.1--0.6MPa,水在水管中流速在1--3米/秒,常取1.5米/秒。

流量=管截面积X流速=0.002827X管内径的平方X流速(立方米/小时)。

其中,管内径单位:mm ,流速单位:米/秒,饱和蒸汽的公式与水相同,只是流速一般取20--40米/秒。

水头损失计算Chezy 公式
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:
Darcy-Weisbach公式
由于
这里:
h f——沿程水头损失(mm3/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/s2)
水力计算是输配水管道设计的核心,其实质就是在保证用户水量、水压安全的条件下,通过水力计算优化设计方案,选择合适的管材和确经济管径。

输配水管道水力计算包含沿程水头损失和局部水头损失,而局部水头损失一般仅为沿程水头损失的5~10%,因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算方法。

1.1 管道常用沿程水头损失计算公式及适用条件
管道沿程水头损失是水流摩阻做功消耗的能量,不同的水流流态,遵循不同的规律,计算方法也不一样。

输配水管道水流流态都处在紊流区,紊流区水流的阻力是水的粘滞力及水流速度与压强脉动的结果。

紊流又根据阻力特征划分为水力光滑区、过渡区、粗糙区。

管道沿程水头损失计算公式都有适用范围和条件,一般都以水流阻力特征区划分。

水流阻力特征区的判别方法,工程设计宜采用数值做
为判别式,目前国内管道经常采用的沿程水头损失水力计算公式及相应的摩阻力系数,按照水流阻力特征区划分如表1。

沿程水头损失水力计算公式和摩阻系数表1
达西公式是管道沿程水力计算基本公式,是一个半理论半经验的计算通式,它适用于流态的不同区间,其中摩阻系
数λ可采用柯列布鲁克公式计算,克列布鲁克公式考虑的因素多,适用范围广泛,被认为紊流区λ的综合计算公式。

利用达西公式和柯列布鲁克公式组合进行管道沿程水头损失计算精度高,但计算方法麻烦,习惯上多用在紊流的阻力过渡区。

海曾—威廉公式适用紊流过渡区,其中水头损失与流速的1.852次方成比例(过渡区水头损失h∝V1.75~2.0)。

该式计算方法简捷,在美国做为给水系统配水管道水力计算的标准式,在欧洲与日本广泛应用,近几年我国也普遍用做配水管网的水力计算。

谢才公式也应是管道沿程水头损失通式,且在我国应用时间久、范围广,积累了较多的工程资料。

但由于谢才系数C 采用巴甫洛夫公式或曼宁公式计算确定,而这两个公式只适用于紊流的阻力粗糙区,因此谢才公式也仅用在阻力粗糙区。

另外舍维列夫公式,前一段时期也广泛的用做给水管道
水力计算,但该公式是由旧钢管和旧铸铁管管材试验资料确定的。

而现在国内采用的金属管道已普遍采用水泥砂浆和涂料做内衬,条件已发生变化,因此舍维列夫公式也基本不再采用。

1.2 输配水管道沿程水头损计算的实用公式
输配水管道沿程水头计算时,先采用判别水流的阻力特征用,再选择相应的公式计算,科学合理,但操作麻烦,特别在流速是待求的未知数时,需要采用试算的方法确定雷诺数(Re)很不方便。

为了使输配水管道水力计算能满足工程设计的需要,又可以方便的选择计算公式和进行简捷的计算,根据多年来管道水力计算的经验,《室外给水设计规范》GBJ13-86修编报批稿,依据管材的不同和流速的常用范围,确定输配水管道沿程水头损失计算公式如下:
(1)塑料管
(2)混凝土管(渠)及采用水泥砂浆内衬的金属管道
(3)输配水管道、配水管网水力平差计算
2.1 管道摩阻系数的属性及应用条件
每个管道沿程水力计算公式都有相应的摩阻系数和确定方法,表达形式也不一样。

摩阻系数是一个未知数,应由试验确定。

但实际应用时,一般都依据不同的管材和其不同的内壁光滑程度,参考已有的资料,由设计人员计算时选择采用。

该数值非常重要,但随意性很大,而且取值的结果直接影响水力计算成果的精度。

因此了解和熟悉摩阻系数的属性,掌握取值的方法和技巧,也同样是做好管道沿程水力计算的关键。

(1)当量粗糙度Δ
当量粗糙度是自然(也有称工业)管道,根据水力试验的成果,运用达西公式和尼古拉兹公式计算出的理论值。


种管材都有一个确定的当量粗糙度,且不因流态不同而改变,在判别水流流态和选择其他计算公式参数时,经常用到当量粗糙度。

(2)摩阻系数λ
摩阻系数λ可应用在不同的阻力特征区,不同区间λ的数值不一样。

在紊流的光滑区,λ数值仅与雷诺数(Re)有关,且随雷诺数(Re)的增大而减小;在紊流过渡区,λ与雷诺数(Re)和相对粗糙度(Δ/d)两个因素有关;在紊流粗糙区仅和相对粗糙度(Δ/d)有关,只要管材与管径确定(即相对粗糙度Δ/d确定),在该区λ数值应为定值。

(3)粗糙系数n
粗糙系数n是采用巴甫洛夫公式和曼宁公式计算谢才公式C时的参数,它适用于紊流的粗糙区,在该区可根据管材内壁光滑程度,选择相应的n值,但一般情况n的取值范围宜大于0.010,否则计算成果误差较大。

(4)海曾—威廉系数Ch
海曾—威廉系数适用紊流过渡区,Ch取值范围宜大于120,否则计算成果误差较大。

2.2 相应的紊流阻力特征区内不同摩阻系数间的对应关系
(1)
(2)紊流粗糙区(其中y采用巴甫洛夫公式计算,若y=1/6即为曼宁公式,这时)
3.1 《室外给水设计规范》GBJ13-86修编建议沿程水头损失摩阻系数(△、n、Ch)取值见表2。

管道沿程水头损失(n C h△)值表2
结论:沿程水头损失计算是输配水管道设计的基础,正确的选用计算公式和采用适宜的摩阻系数,计算成果才能真实的反映管道的水力特性。

为保证输配水管道工程设计质量,提高工程的经济效益和规范水力计算方法。

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