流量与管径压力流速之间关系计算公式

更新时间:2023-04-26 17:10:18 阅读: 评论:0


2023年4月26日发(作者:关于清廉的诗句)

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,水在水管中

流速在1--3/秒,常取米/秒。

流量=管截面积X流速=管内径的平方X流速(立方米/

)

其中,管内径单位:mm ,流速单位:米/ ,饱和蒸

汽的公式与水相同,只是流速一般取20--40/秒。

水头损失计算Chezy 公式

这里:

Q???断面水流量(m/s

——

3

C???——Chezy糙率系数(m/s

1/2

A???——断面面积(m

2

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 ??沿程水头损失(mm/s

f

——

3

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 1986年 ????管道流速(m/s

——

g ????重力加速度(m/s

——

2

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。

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

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

1

阻力特

征区

水力光

滑区

适用条件 水力公式、摩阻系数 符号意义

雷诺数

h:管道沿程水

1

2

头损失

v:平均流速

d:管道内径

:水的运动粘

>10

紊流过

10<

渡区

<500

滞系数

:沿程摩阻系

:管道当量

粗糙度

q:管道流量

紊流粗

糙区 系数

>500

Ch:海曾-威廉

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

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

流速的次方成比例(过渡区水头损失h~。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。

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,特别在流速失得 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月份的单词 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

3)输配水管道、配水管网水力平差计算

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,应由试验确行书兰亭序 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

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。每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

摩阻系数可应用在不同的阻力特征区,不同区间

的数值不一样。在紊流的光滑区,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,

与雷诺数(Re)和相对粗糙度(/d)两个因素有关;在

紊流粗糙区仅和相对粗糙度(/d)有关,只要管材与管

径确定(即相对粗糙度/d确定),在该区数值应为定

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

取值范围宜大于,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

120,否则计算成果误差较大。

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

《室外给水设计规范》GBJ13-86修编建议沿程水头损失

摩阻系数(nCh)取值见表2

管道沿程水头损失(n C

h

)值 2

n(粗C(海曾

mm

h

管道种类 糙系(最难成语 当量粗

水泥砂浆内

钢管、铸铁管

涂料内衬

旧钢管、旧

铸铁管(未做

内衬)

预应力砼管

混凝土管

PCP

预应力钢筒

110

130

120

140

-威廉系

数) 数) 糙度)

120

130

130

140

砼管(PCCP

现浇矩形混凝土

管(渠)道 鏖战的近义词

化学管材(聚乙

烯管、聚氯乙烯

管、玻璃钢夹砂

140

150

~

管等),内衬涂

塑管

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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