流量與管徑壓力流速之間關(guān)系計(jì)算公式

1、流量與管徑、壓力、流速的一般關(guān)系 一般工程上計(jì)算時(shí)，水管路，壓力常見為 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公式這里：Q?斷面水流量（m3/s）C?Chezy 糙率系數(shù)（mT/s ）A?斷面面積（m2）r?水力半徑（mS?一水力坡度（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）

2、f ?Darcy-Weisbach水頭損失系數(shù)（無量綱）l ?管道長(zhǎng)度（m）d?管道內(nèi)徑（mm）v ?管道流速（m/s）g ?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，而局部水頭損失一般僅為沿程水 頭損失的510% ,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(1)回一紊流過

3、10V渡區(qū) V500符號(hào)意義史雷諾數(shù)h ：管道沿程水頭損失V：平均流速d:管道內(nèi)徑丫 ：水的運(yùn)動(dòng)粘道水流流態(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。水流阻力特征區(qū)的判別方法，工程設(shè)計(jì)宜采用國(guó)1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)表阻力特一一 _ 適用條件水力公式、摩阻系數(shù)征區(qū)水力光回10滑區(qū)滯系數(shù)入：沿程摩阻系數(shù)A :管道

4、當(dāng)量粗糙度q：管道流量5。0Ch: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)度達(dá)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，其中摩阻系 數(shù)人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)人的綜合計(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 過渡區(qū)。海曾一威廉公式適用紊流過渡區(qū)，其中水頭損失與流速 的1.852次方成比例（過渡區(qū)水頭損失h 8 V1.752.0）。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

5、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。謝才公式也應(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 米用。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)，先采用畫判別水

6、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)塑料管巴二(2)混凝土管(渠)及采用水泥砂漿內(nèi)襯的金屬管道(3)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

7、數(shù)是一個(gè)未知數(shù)，應(yīng)由 試驗(yàn)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。(1)當(dāng)量粗糙度當(dāng)量粗糙度是自然(也有稱工業(yè))管道，根據(jù)水力試 驗(yàn)的成果，運(yùn)用達(dá)西公式和尼古拉茲公式計(jì)算出的理論值。 每種管材都有一個(gè)確定的當(dāng)量粗糙度，且不因流態(tài)不同而改 變，在判別水流流態(tài)和選擇其他計(jì)算公式參數(shù)時(shí)， 經(jīng)常用到 當(dāng)量粗糙度。(2)摩阻系數(shù)入摩阻系數(shù)人可應(yīng)用在不同的阻力特征區(qū)，不同區(qū)

8、間人 的數(shù)值不一樣。在紊流的光滑區(qū)，入數(shù)值僅與雷諾數(shù)(Re)有關(guān)，且隨雷諾數(shù)（Re）的增大而減?。辉谖闪鬟^渡區(qū)，入 與雷諾數(shù)（Re）和相對(duì)粗糙度（A /d）兩個(gè)因素有關(guān)；在紊 流粗糙區(qū)僅和相對(duì)粗糙度（ /d）有關(guān)，只要管材與管徑確 定（即相對(duì)粗糙度 /d確定），在該區(qū)人數(shù)值應(yīng)為定值。（3）粗糙系數(shù)n粗糙系數(shù)n是采用巴甫洛夫公式和曼寧公式計(jì)算謝才 公式C時(shí)的參數(shù)，它適用于紊流的粗糙區(qū)，在該區(qū)可根據(jù)管 材內(nèi)壁光滑程度，選擇相應(yīng)的n值，但一般情況n的取值范 圍宜大于0.010,否則計(jì)算成果誤差較大。（4）海曾一威廉系數(shù)Ch海曾一威廉系數(shù)適用紊流過渡區(qū)，Ch取值范圍宜大于 120,否則計(jì)算成果誤差較大

9、。2.2 相應(yīng)的紊流阻力特征區(qū)內(nèi)不同摩阻系數(shù)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系(1)（2）紊流粗糙區(qū)（其中y采用巴甫洛夫公式計(jì)算，若y=1/6即為曼寧公式，這時(shí)M二）3.1室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ13-86修編建議沿程水頭損失摩阻系數(shù)（、n、Ch）取值見表2。管道沿程水頭損失（n Ch ）值表2n （粗糙系Ch （海 （mrh （當(dāng)量 管道種類數(shù)） 曾-威粗糙度）現(xiàn)澆矩形混 ,土管（渠） B心學(xué)管材（聚 乙烯管、聚氯 匕烯管、玻璃 鋼夾砂管 等），內(nèi)襯涂0.0120.0141401500.0100.030廉系數(shù)）鋼管、鑄鐵管水泥砂漿內(nèi) 襯0.011 0.012120130涂料內(nèi)襯0.0105 0.0115130140舊鋼管、舊 鑄鐵管（未 做內(nèi)襯）0.014 0.018預(yù)應(yīng)力硅管0.012110混凝土