流量與管徑、壓力、流速的一般關(guān)系

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1、流量與管徑、壓力、流速的一般關(guān)系2007年03月16日星期五13:21一般工程上計(jì)算時(shí)，水管路，壓力常見(jiàn)為0.1--0.6MPa，水在水管中流速在1--3米/秒，常取1.5米/秒。流量=管截面積X流速=0.002827X管內(nèi)徑的平方X流速?????(立方米/小時(shí))。其中，管內(nèi)徑單位：mm，流速單位：米/秒，飽和蒸汽的公式與水相同，只是流速一般取20--40米/秒。水頭損失計(jì)算Chezy公式Chezy這里：Q???——斷面水流量（m3/s）C???——Chezy糙率系數(shù)（m1/2/s）A???——斷面面積（m2）R???——水力

2、半徑（m）S???——水力坡度（m/m）根據(jù)需要也可以變換為其它表示方法:Darcy-Weisbach公式由于這里：hf??——沿程水頭損失（mm3/s）f???——Darcy-Weisbach水頭損失系數(shù)（無(wú)量綱）l????——管道長(zhǎng)度（m）d????——管道內(nèi)徑（mm）v????——管道流速（m/s）4g????——重力加速度（m/s2）水力計(jì)算是輸配水管道設(shè)計(jì)的核心，其實(shí)質(zhì)就是在保證用戶水量、水壓安全的條件下，通過(guò)水力計(jì)算優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，選擇合適的管材和確經(jīng)濟(jì)管徑。輸配水管道水力計(jì)算包含沿程水頭損失和局部水頭損失，而局部水

3、頭損失一般僅為沿程水頭損失的5~10%，因此本文主要研究、探討管道沿程水頭損失的計(jì)算方法。1.1管道常用沿程水頭損失計(jì)算公式及適用條件　　管道沿程水頭損失是水流摩阻做功消耗的能量，不同的水流流態(tài)，遵循不同的規(guī)律，計(jì)算方法也不一樣。輸配水管道水流流態(tài)都處在紊流區(qū)，紊流區(qū)水流的阻力是水的粘滯力及水流速度與壓強(qiáng)脈動(dòng)的結(jié)果。紊流又根據(jù)阻力特征劃分為水力光滑區(qū)、過(guò)渡區(qū)、粗糙區(qū)。管道沿程水頭損失計(jì)算公式都有適用范圍和條件，一般都以水流阻力特征區(qū)劃分?！　∷髯枇μ卣鲄^(qū)的判別方法，工程設(shè)計(jì)宜采用數(shù)值做為判別式，目前國(guó)內(nèi)管道經(jīng)常采用的沿程水頭

4、損失水力計(jì)算公式及相應(yīng)的摩阻力系數(shù)，按照水流阻力特征區(qū)劃分如表1。沿程水頭損失水力計(jì)算公式和摩阻系數(shù)　　　　　　　表1阻力特征區(qū)適用條件水力公式、摩阻系數(shù)符號(hào)意義水力光滑區(qū)>10雷諾數(shù)h：管道沿程水頭損失v：平均流速d：管道內(nèi)徑γ：水的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)λ：沿程摩阻系數(shù)Δ：管道當(dāng)量粗糙度q：管道流量Ch：海曾-威廉系數(shù)C：謝才系數(shù)R：水力半徑n：粗糙系數(shù)i：水力坡降l：管道計(jì)算長(zhǎng)度紊流過(guò)渡區(qū)10<<500（1）（2）紊流粗糙區(qū)>500達(dá)4西公式是管道沿程水力計(jì)算基本公式，是一個(gè)半理論半經(jīng)驗(yàn)的計(jì)算通式，它適用于流態(tài)的不同區(qū)間，其中摩阻

5、系數(shù)λ可采用柯列布魯克公式計(jì)算，克列布魯克公式考慮的因素多，適用范圍廣泛，被認(rèn)為紊流區(qū)λ的綜合計(jì)算公式。利用達(dá)西公式和柯列布魯克公式組合進(jìn)行管道沿程水頭損失計(jì)算精度高，但計(jì)算方法麻煩，習(xí)慣上多用在紊流的阻力過(guò)渡區(qū)。　　海曾—威廉公式適用紊流過(guò)渡區(qū)，其中水頭損失與流速的1.852次方成比例（過(guò)渡區(qū)水頭損失h∝V1.75~2.0）。該式計(jì)算方法簡(jiǎn)捷，在美國(guó)做為給水系統(tǒng)配水管道水力計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)式，在歐洲與日本廣泛應(yīng)用，近幾年我國(guó)也普遍用做配水管網(wǎng)的水力計(jì)算?！　≈x才公式也應(yīng)是管道沿程水頭損失通式，且在我國(guó)應(yīng)用時(shí)間久、范圍廣，積累了較多

6、的工程資料。但由于謝才系數(shù)C采用巴甫洛夫公式或曼寧公式計(jì)算確定，而這兩個(gè)公式只適用于紊流的阻力粗糙區(qū)，因此謝才公式也僅用在阻力粗糙區(qū)。　　另外舍維列夫公式，前一段時(shí)期也廣泛的用做給水管道水力計(jì)算，但該公式是由舊鋼管和舊鑄鐵管管材試驗(yàn)資料確定的。而現(xiàn)在國(guó)內(nèi)采用的金屬管道已普遍采用水泥砂漿和涂料做內(nèi)襯，條件已發(fā)生變化，因此舍維列夫公式也基本不再采用。1.2輸配水管道沿程水頭損計(jì)算的實(shí)用公式　　輸配水管道沿程水頭計(jì)算時(shí)，先采用判別水流的阻力特征用，再選擇相應(yīng)的公式計(jì)算，科學(xué)合理，但操作麻煩，特別在流速是待求的未知數(shù)時(shí)，需要采用試算的

7、方法確定雷諾數(shù)（Re）很不方便。為了使輸配水管道水力計(jì)算能滿足工程設(shè)計(jì)的需要，又可以方便的選擇計(jì)算公式和進(jìn)行簡(jiǎn)捷的計(jì)算，根據(jù)多年來(lái)管道水力計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)，《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ13-86修編報(bào)批稿，依據(jù)管材的不同和流速的常用范圍，確定輸配水管道沿程水頭損失計(jì)算公式如下：　　（1）塑料管　?。?）混凝土管（渠）及采用水泥砂漿內(nèi)襯的金屬管道　　　　　?。?）輸配水管道、配水管網(wǎng)水力平差計(jì)算　　2.1管道摩阻系數(shù)的屬性及應(yīng)用條件　　每個(gè)管道沿程水力計(jì)算公式都有相應(yīng)的摩阻系數(shù)和確定方法，表達(dá)形式也不一樣。摩阻系數(shù)是一個(gè)未知數(shù)，應(yīng)由試驗(yàn)

8、確定。但實(shí)際應(yīng)用時(shí)，一般都依據(jù)不同的管材和其不同的內(nèi)壁光滑程度，參考已有的資料，由設(shè)計(jì)人員計(jì)算時(shí)選擇采用。該數(shù)值非常重要，但隨意性很大，而且取值的結(jié)果直接影響水力計(jì)算成果的精度。因此了解和熟悉摩阻系數(shù)的屬性，掌握取值的方法和技巧，也同樣是做好管道沿程水力計(jì)算的關(guān)鍵?！　。?）