流量与管径、压力、流速之间关系计算公式5017.docx

流量与管管径、压压力、流流速的一一般关系系一般工程程上计算算时，水水管路，压压力常见见为0.1-0.66MPaa，水在在水管中中流速在在1-3米/秒，常常取1.5米/秒。 流量=管截面面积X流流速=00.00028227X管管内径的的平方XX流速(立方米米/小时时)。其其中，管管内径单单位：mmm ，流流速单位位：米/秒 ，饱饱和蒸汽汽的公式式与水相相同，只只是流速速一般取取20-400米/秒秒。水头损失失计算CChezzy 公公式这里：Q    断断面水流流量（mm3/s）C    CChezzy糙率率系数（mm1/22/s）A    断断面面积积（m22）R    水水力半径径（m）S    水水力坡度度（m/m）根据需要要也可以以变换为为其它表表示方法法:Darccy-WWeissbacch公式式由于这里：hf   沿沿程水头头损失（mmm3/s）f    DDarccy-WWeissbacch水头头损失系系数（无无量纲）l     管道长长度（mm）d     管道内内径（mmm）v      管道道流速（mm/s）g      重力力加速度度（m/s2）水力计算算是输配配水管道道设计的的核心，其其实质就就是在保保证用户户水量、水水压安全全的条件件下，通通过水力力计算优优化设计计方案，选选择合适适的管材材和确经经济管径径。输配配水管道道水力计计算包含含沿程水水头损失失和局部部水头损损失，而而局部水水头损失失一般仅仅为沿程程水头损损失的55100%，因因此本文文主要研研究、探探讨管道道沿程水水头损失失的计算算方法。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。沿程水头头损失水水力计算算公式和和摩阻系系数 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：水的运动粘滞系数：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：管道计算长度紊流过渡区10<<500（1）（2）紊流粗糙区>500达西西公式是是管道沿沿程水力力计算基基本公式式，是一一个半理理论半经经验的计计算通式式，它适适用于流流态的不不同区间间，其中中摩阻系系数可可采用柯柯列布鲁鲁克公式式计算，克克列布鲁鲁克公式式考虑的的因素多多，适用用范围广广泛，被被认为紊紊流区的综合合计算公公式。利利用达西西公式和和柯列布布鲁克公公式组合合进行管管道沿程程水头损损失计算算精度高高，但计计算方法法麻烦，习习惯上多多用在紊紊流的阻阻力过渡渡区。海曾曾威廉廉公式适适用紊流流过渡区区，其中中水头损损失与流流速的11.8552次方方成比例例（过渡渡区水头头损失hhV11.7552.0）。该该式计算算方法简简捷，在在美国做做为给水水系统配配水管道道水力计计算的标标准式，在在欧洲与与日本广广泛应用用，近几几年我国国也普遍遍用做配配水管网网的水力力计算。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：（11）塑料料管 （22）混凝凝土管（渠渠）及采采用水泥泥砂浆内内衬的金金属管道道（33）输配配水管道道、配水水管网水水力平差差计算2.1 管道摩摩阻系数数的属性性及应用用条件每个个管道沿沿程水力力计算公公式都有有相应的的摩阻系系数和确确定方法法，表达达形式也也不一样样。摩阻阻系数是是一个未未知数，应应由试验验确定。但但实际应应用时，一一般都依依据不同同的管材材和其不不同的内内壁光滑滑程度，参参考已有有的资料料，由设设计人员员计算时时选择采采用。该该数值非非常重要要，但随随意性很很大，而而且取值值的结果果直接影影响水力力计算成成果的精精度。因因此了解解和熟悉悉摩阻系系数的属属性，掌掌握取值值的方法法和技巧巧，也同同样是做做好管道道沿程水水力计算算的关键键。 （11）当量量粗糙度度 当量量粗糙度度是自然然（也有有称工业业）管道道，根据据水力试试验的成成果，运运用达西西公式和和尼古拉拉兹公式式计算出出的理论论值。每每种管材材都有一一个确定定的当量量粗糙度度，且不不因流态态不同而而改变，在在判别水水流流态态和选择择其他计计算公式式参数时时，经常常用到当当量粗糙糙度。（22）摩阻阻系数摩摩阻系数数可应应用在不不同的阻阻力特征征区，不不同区间间的数数值不一一样。在在紊流的的光滑区区，数数值仅与与雷诺数数（Ree）有关关，且随随雷诺数数（Ree）的增增大而减减小；在在紊流过过渡区，与雷诺诺数（RRe）和和相对粗粗糙度（/d）两两个因素素有关；在紊流流粗糙区区仅和相相对粗糙糙度（/d）有有关，只只要管材材与管径径确定（即即相对粗粗糙度/d确确定），在在该区数值应应为定值值。（3）粗粗糙系数数n粗糙系系数n是是采用巴巴甫洛夫夫公式和和曼宁公公式计算算谢才公公式C时时的参数数，它适适用于紊紊流的粗粗糙区，在在该区可可根据管管材内壁壁光滑程程度，选选择相应应的n值值，但一一般情况况n的取取值范围围宜大于于0.0010，否否则计算算成果误误差较大大。（4）海海曾威威廉系数数Ch海曾曾威廉廉系数适适用紊流流过渡区区，Chh取值范范围宜大大于1220，否否则计算算成果误误差较大大。2.2 相相应的紊紊流阻力力特征区区内不同同摩阻系系数间的的对应关关系（11）（2）紊紊流粗糙糙区（其其中y采采用巴甫甫洛夫公公式计算算，若yy=1/6即为为曼宁公公式，这这时）3.1 室外外给水设设计规范范GBBJ133-866修编建建议沿程程水头损损失摩阻阻系数（、n、CCh）取取值见表表2。管道沿程程水头损损失（nn Chh ）值值 表22管道种类n（粗糙系数）Ch（海曾-威廉系数）（mm）（当量粗糙度）钢管、铸铁管水泥砂浆内衬0.0110.012120130涂料内衬0.01050.0115130140旧钢管、旧铸铁管（未做内衬）0.0140.018混凝土管预应力砼管（PCP）0.0120.013110130预应力钢筒砼管（PCCP）0.0110.0125120140现浇矩形混凝土管（渠）道0.0120.014化学管材（聚乙烯管、聚氯乙烯管、玻璃钢夹砂管等），内衬涂塑管1401500.0100.030结论论：沿程程水头损损失计算算是输配配水管道道设计的的基础，正正确的选选用计算算公式和和采用适适宜的摩摩阻系数数，计算算成果才才能真实实的反映映管道的的水力特特性。为为保证输输配水管管道工程程设计质质量，提提高工程程的经济济效益和和规范水水力计算算方法6