管道水头损失三种计算方法
管道沿程水头损失计算附录
附录 A管道沿程水头损失计算说明1 海澄－威廉公式(A.1.1)适用于冷水和常温水管道，为《建筑给水排水设计规范》（ GB 50015－ 2003）推荐公式，该公式计算简便且对管材的适应较广，可以替代各有关标准和手册中根据不同管材和流态推导和采用的不同计算公式。
冷水和常温水管道也可采用流体力学基本公式（ A.2.3 ），但计算较复杂。
2自动喷水灭火系统管道《自动喷水灭火系统设计规范》（ GB 50084-2001 ）中采用以下公式2V（A.0.1 ）i＝0.0000107d j 1.3式中i ——每米管道的水头损失（MPa/m）；V ——管道内水的平均流速（m/s）；d j——管道的计算内径（m）。
基于以下因素，推荐采用海澄—威廉公式(A.1.1)替代上式进行自动喷水灭火系统的水力计算：1）《自动喷水灭火系统设计规范》采用公式（ A.0.1 ）的原因之一是与室内给水系统管道水力计算公式一致，但目前《建筑给排水设计规范》已经改为采用海澄－威廉公式。
2）式（ A.0.1 ）仅适用于镀锌钢管，海澄－威廉公式还适用于铜管、不锈钢管和涂覆其他防腐内衬的钢管。
3）英、美、日、德等国的自动喷水灭火系统规范均采用海澄－威廉公式。
4）《美国工业防火手册》介绍，经过实测，自动喷水灭火系统管道在使用20～ 25 年后，其水头损失接近采用海澄－威廉公式的设计值。
注：以上 4 点均来自《自动喷水灭火系统设计规范》（GB 50084-2001）条文说明。
5）由于海澄－威廉公式和公式（ A.0.1 ）计算结果有较大差距，而管件的局部阻力系数是一确定的数值，当采用不同的沿程阻力计算公式折算为当量长度时出现不同的数值；但《自动喷水灭火系统设计规范》提供的局部阻力当量长度表是按照海澄－威廉公式 C h＝ 120 时的折算数值编制的，与式（ A.0.1 ）配合使用有较大误差。
6）如采用公式（ A.0.1 ），系统阻力计算数值比实际数值大，水泵扬程选择过高，实际运行时水量过大不能保证在火灾延续时间内连续喷水，也是不利因素。
扬程水头损失计算
扬程水头损失计算
摘要：
1.扬程水头损失计算的概述
2.扬程水头损失计算的公式
3.扬程水头损失计算的实例
正文：
扬程水头损失计算是流体力学中的一个重要概念，主要用于计算流体在输送过程中因为管道阻力而造成的能量损失。
这种能量损失会导致流体的扬程降低，从而影响流体的输送效率。
因此，扬程水头损失计算在工程实践中具有重要的应用价值。
扬程水头损失计算的公式如下：
H = (f * L * Q^2) / (2 * g)
其中，H 表示扬程水头损失，f 表示摩擦因子，L 表示管道长度，Q 表示流量，g 表示重力加速度。
举个例子，假设有一条长为100 米，流量为10 立方米/秒的管道，其摩擦因子为0.02。
我们可以通过上述公式计算出其扬程水头损失：
H = (0.02 * 100 * (10^2)) / (2 * 9.8) = 1020.41 米
这个结果意味着，流体在通过这条管道时，其扬程将降低1020.41 米。
这对于设计管道系统，特别是长距离输送系统时，具有重要的参考价值。
扬程水头损失计算
扬程水头损失计算摘要：1.引言2.扬程水头损失的定义和计算公式3.计算扬程水头损失的方法4.影响扬程水头损失的因素5.扬程水头损失的实例分析6.总结正文：扬程水头损失是水力输送过程中的一种能量损失，它是指由于水流在管道中流动时，由于摩擦、弯头、阀门等因素造成的能量损失。
扬程水头损失的大小直接影响到水力输送系统的运行效率和能源消耗。
扬程水头损失的计算公式为：ΔH = f × (L/D) × (ρg × V)/2其中，ΔH 为扬程水头损失，f 为摩擦阻力系数，L 为管道长度，D 为管道直径，ρ为水的密度，g 为重力加速度，V 为水流速度。
计算扬程水头损失的方法有多种，如经验公式法、图表法、数值模拟法等。
经验公式法是根据大量实验数据总结出来的经验公式，计算结果较为简便，但精度较低；图表法是根据实验数据绘制出的图表，查找对应的数据点，计算结果较为精确，但需要大量的实验数据支持；数值模拟法是通过计算机模拟流体的运动，计算结果精度最高，但计算量较大。
影响扬程水头损失的因素主要有：管道材料、管道形状、水流速度、管道长度、阀门和弯头等。
不同的管道材料和形状，摩擦阻力系数f 不同，从而影响扬程水头损失；水流速度的增加，会增加摩擦阻力，从而增大扬程水头损失；管道的长度和阀门、弯头的数量，也会直接影响扬程水头损失的大小。
实例分析：某水力输送系统，管道长度为100m，管道直径为200mm，水的密度为1000kg/m，重力加速度为9.81m/s，水流速度为2m/s，管道材料为铸铁。
根据扬程水头损失的计算公式，可以计算出扬程水头损失为1.96m。
如果管道材料改为不锈钢，摩擦阻力系数将减小，扬程水头损失也会相应减小。
总结：扬程水头损失是水力输送过程中的一种能量损失，其大小直接影响到水力输送系统的运行效率和能源消耗。
水头损失计算公式
水头损失计算公式
水头损失是指水流经过管道或渠道时由于阻力而产生的能量损失。
水头损失通常由以下几个因素引起：摩擦损失、弯头损失、收缩损失和扩散损失。
摩擦损失是指水流通过管道或渠道内壁时与壁面摩擦而产生的能量损失。
摩擦损失与水流速度、管道直径和壁面粗糙度有关。
当水流速度增加、管道直径减小或壁面粗糙度增加时，摩擦损失也会增加。
弯头损失是指水流在管道弯头处由于改变流动方向而产生的能量损失。
弯头损失与弯头角度、弯头半径和流量有关。
当弯头角度增大、弯头半径减小或流量增加时，弯头损失也会增加。
收缩损失是指水流通过管道或渠道收缩段时由于断面缩小而产生的能量损失。
收缩损失与收缩段的几何形状和流量有关。
当收缩段几何形状不合理或流量增加时，收缩损失也会增加。
扩散损失是指水流通过管道或渠道扩散段时由于断面扩大而产生的能量损失。
扩散损失与扩散段的几何形状和流量有关。
当扩散段几何形状不合理或流量增加时，扩散损失也会增加。
水头损失的计算需要考虑摩擦损失、弯头损失、收缩损失和扩散损失等因素。
通过合理设计管道或渠道的几何形状、选择合适的材料和控制流量，可以有效降低水头损失，提高输水效率。
管道沿程水头损失三种计算方法
管道沿程水头损失三种计算方法管道沿程水头损失是指流体在管道中由于摩擦阻力和其他因素导致的能量损失。
在工程设计中，准确计算管道沿程水头损失十分重要。
下面将介绍三种常用的计算方法：Darcy-Weisbach法、Hazen-Williams法和Manning公式。
1. Darcy-Weisbach法：Darcy-Weisbach法是一种经验公式，被广泛用于计算流体在管道中的摩擦阻力。
根据该法，管道沿程水头损失可以通过以下公式计算：hf = f * (L/D) * (V^2/2g)其中，hf表示管道沿程水头损失，f为阻力系数，L为管道长度，D 为管道直径，V为流速，g为重力加速度。
阻力系数f可以通过Colebrook-White公式计算，但是该公式存在迭代过程，计算较为复杂。
因此，在实际工程中，一般使用基于Darcy-Weisbach法的Moody图或以f为参数的简化公式进行计算。
2. Hazen-Williams法：Hazen-Williams法是一种简化计算方法，适用于水力学设计中对于流速和水头损失的估算。
该方法假设水头损失仅与流速成线性关系，忽略了管道内的摩擦阻力。
根据该法，水头损失可以通过以下公式计算：hf = 10.67 * (Q/C)^1.852 * (L/D^4.87)其中，hf表示管道沿程水头损失，Q为流量，C为摩擦系数，L为管道长度，D为管道直径。
摩擦系数C是由管道材料和粗糙度等参数决定的，可以通过经验公式或实验数据查表获得。
Hazen-Williams法适用于流量变化较小的情况，具有计算简便的优点。
3. Manning公式：Manning公式是一种适用于自然河流和管道流动的方法，根据河床粗糙度和比水深等参数计算流体在河道或管道中的摩擦阻力。
hf = [(1.49/n^2) * (V^2/2g)] * (R^(4/3)) * (S^(1/2))其中，hf表示管道沿程水头损失，n为曼宁粗糙系数，V为流速，g 为重力加速度，R为水力半径，S为水力坡度。
管道水头损失计算公式总结
管道水头损失计算公式管道的水头损失主要分为：沿程水头损失 f和局部水头损失 j两类。
某管道的总水头损失 w为各分段的沿程水头损失和沿程各种局部水头损失的总和。
1.沿程水头损失计算公式1.1达西——魏斯巴赫公式达西——魏斯巴赫（Darcy-Weisbach）公式：f=λLdv2 2g式中： f—沿程水头损失（m）;λ—沿程水头损失系数；L—管长（m）;d—管径（m）;v—管道水流速度（m/s）。
运用达西——魏斯巴赫（Darcy-Weisbach）公式，主要是确定沿程阻力系数λ，目前主要是一些经验公式：（1）根据尼古拉兹实验分区对沿程阻力系数λ进行计算①层流区层流区λ与相对粗糙度无关，只与雷诺数R e有关。
λ=64R e（R e<2000）②紊流水力光滑区紊流水力光滑区λ与相对粗糙度无关，只与雷诺数R e有关布拉休斯公式：λ=0.3164R e0.25（104<R e<105）普朗特—尼古拉兹公式（J.Nikuradse）：λ=2lg(R eλ)-0.8（105<R e<3ⅹ106）③紊流水力粗糙过度区紊流水力粗糙过度区λ与相对粗糙度kd和雷诺数R e都有关柯列布鲁克—怀特（Colebrook-White）公式:1λ−2lg(2.51R eλk3.71d)公式中：R e—雷诺数;k—管道当量粗糙度（mm）;d—管道直径一般适用于紊流光滑区、紊流过渡区和粗糙区，其适用范围较为宽泛、准确性高，④紊流水力粗糙区紊流水力粗糙过度区λ与雷诺数R e无关，只与相对粗糙度kd相关。
卡门(Karman)公式：1λ=−2lgk3.7d公式中：k—管道当量粗糙度（mm）;d—管道直径（2）齐恩（jain,A.k）公式齐恩（jain,A.k）公式一般用于紊流过渡区λ=1.14-2lg(kd+21.25R e0.9)（5000<R e<108）(3)哈兰德公式λ=−1.8lg[k3.7d1.11+6.8R e)(4)阿尔特舒尔公式λ=0.11（kd+68R e）0.251.2谢才公式谢才公式只有谢才系数C一个影响参数，一般能适用于不同的流态区。
沿程水头损失的计算公式
沿程水头损失的计算公式
沿程水头损失是指流体在管道或水流的流动过程中由于摩擦和
阻力而损失的能量，通常用公式来计算。
根据流体力学的原理，沿
程水头损失可以通过多种公式来计算，其中最常用的是达西-魏布劳
克公式和汉克-白厄公式。
达西-魏布劳克公式是最常用的计算沿程水头损失的公式之一，
其公式为，h_f = f (L/D) (V^2/2g)，其中h_f为沿程水头损失，f为摩阻系数，L为管道长度，D为管道直径，V为流速，g为重力
加速度。
另一个常用的计算沿程水头损失的公式是汉克-白厄公式，其公
式为，h_f = K (V^2/2g)，其中h_f为沿程水头损失，K为局部阻
力系数，V为流速，g为重力加速度。
除了上述两种常用的公式外，还有其他一些特定情况下用于计
算沿程水头损失的公式，比如弯头、节流装置等特殊构件的水头损
失公式。
需要特别注意的是，以上提到的公式中的参数需要根据具体情
况进行选择和计算，比如摩阻系数f需要根据流体的性质和管道的材质来确定，局部阻力系数K需要根据具体的管道构件来确定。
总的来说，计算沿程水头损失的公式是根据流体力学的基本原理和实际工程经验总结得出的，应根据具体情况选择合适的公式和参数进行计算。
层流沿程水头损失公式
层流沿程水头损失公式其中：- h_f为沿程水头损失。
- λ为沿程阻力系数，对于层流，λ = (64)/(Re)，这里Re为雷诺数，Re=(vd)/(ν)（v为断面平均流速，d为管径，ν为运动黏滞系数）。
- l为管长。
- d为管道直径。
- v为管内平均流速。
- g为重力加速度。
在学习这个公式时，以下几点很关键：一、公式各参数的物理意义。
1. 沿程阻力系数λ- 在层流状态下，λ与雷诺数Re成反比。
雷诺数是一个无量纲数，它反映了水流的流态是层流还是紊流。
当水流为层流时，通过理论分析可以得出λ=(64)/(Re)。
这表明层流的沿程阻力系数只与雷诺数有关，而雷诺数又取决于流速、管径和流体的运动黏滞系数。
2. 管长l和管径d- 管长l表示流体在管道中流动的距离。
沿程水头损失与管长成正比，这意味着在其他条件相同的情况下，管道越长，沿程水头损失越大。
- 管径d对沿程水头损失有着重要影响。
从公式中可以看出，沿程水头损失与管径成反比。
管径越小，水流受到的摩擦阻力相对越大，沿程水头损失也就越大。
3. 流速v和重力加速度g- 流速v的大小直接影响着沿程水头损失。
流速越大，水流的动能越大，与管壁以及流层之间的摩擦作用也越强，从而导致沿程水头损失增大。
- 重力加速度g是一个常量，在地球上不同地点略有差异，但在一般工程计算中取9.8m/s^2或近似值10m/s^2。
它在公式中的存在是由于水头损失概念与能量概念相关，在能量方程的推导过程中涉及到重力势能的转化等因素。
二、公式的应用示例。
1. 已知条件求解沿程水头损失。
- 例如，已知某圆管中水流为层流，管长l = 10m，管径d=0.1m，流速v = 0.1m/s，水的运动黏滞系数ν = 1×10^-6m^2/s。
- 首先计算雷诺数Re=(vd)/(ν)=(0.1×0.1)/(1×10^-6) = 10000。
- 然后计算沿程阻力系数λ=(64)/(Re)=(64)/(10000)=0.0064。
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0.009 1.01 0.00028 110 2772.00 0.77000
3 经验公式二
hf fLQm / d b
f、m、b值 表
1.85
5.04
565000
2772.00 0.77000
f、m、b值表
管道种类
f
m
b
塑料硬管,玻璃钢管 铝管、铝合金管
0.948*105 1.77 4.77 0.861*105 1.74 4.77
管道沿程水头损失计算表
序号 公式名称
公式
管道
糙率 流量 Q n
经验公式一
6.35*16*n2 *Q2 *L
hf
2 *d16/ 3
管道的糙 率n值表
2
哈森---威廉斯公式
hf
1 . 13
* 10
9
*
d
L
4 .871
* ( Q )1.852 C
常用管材 的C值表
常用管材的C值表
管道种类 玻璃钢管
石棉水泥管 新钢管、新铸铁管 旧钢管、旧铸铁管 当地材料管n=？ 钢筋砼管n=0.013 钢筋砼管n=0.014 钢筋砼管n=0.015 钢筋砼管n=0.017
1.455*105 1.85 4.89 5.65*105 1.85 5.04 6.25*105 1.9 5.1 7.76n2*109 2.0 5.33 1.312*106 2.0 5.33 1.516*106 2.0 5.33 1.749*106 2.0 5.33 2.24*106 2.0 5.33
塑料管 石棉水泥管 新钢管、新（光滑）铸铁管 铝合金管、镀锌钢管、锦塑软管 半旧钢管、铸铁管 使用多年的旧钢管、铸铁管、离心浇筑 普通砼管
管长 L
管径 d
沿程水 头 损失 hf
m mm m
m
120
32
0.032
0.74
1280 600 0.600
16.72
1280 600 0.600
16.85
常用管材的C值表
0.014 0.012 0.013 0.012 0.0084
管道种类
C
玻璃钢管
160
管道的糙率n值表 管道种类
缸瓦管（带釉） 混凝土和钢筋混凝土管（雨水管）
n 0.013 0.013
塑料管
150
石棉水泥管
140
管、新（光滑）铸铁管
130
管、镀锌钢管、锦塑软管
120
半旧钢管、铸铁管
110
旧钢管、铸铁管、离心浇筑砼管 100
普通砼管
90
混凝土和钢筋混凝土管（污水管） 石棉水泥管 铸铁管 钢管 玻璃钢管