完整版流量及管径压力流速之间关系计算公式.docx

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完整版流量及管径压力流速之间关系计算公式

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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，压力常有为0.1--0.6MPa，水在水管中流速在1--3米/秒，常取1.5米/秒。

流量=管截面积X流速=0.002827X管内径的平方X流速（立方米/小时）。

其中，管内径单位：

mm，流速单位：

米/秒，饱和蒸汽的公式与水相同，可是流速一般取20--40米/秒。

水头损失计算Chezy公式

这里：

Q——断面水流量（m3/s）

C——Chezy糙率系数（m1/2/s）

A——断面面积（m2）

R——水力半径（m）

S——水力坡度（m/m）

依照需要也可以变换为其他表示方法:

Darcy-Weisbach公式

.

.

由于

这里：

hf——沿程水头损失（mm3/s）

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——管道流速（m/s）

g——重力加速度（m/s2）

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，经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、商议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合用条件

管道沿程水头损失是水流摩阻做功耗资的能量，不一样的水流流态，依照不一样的规律，计算方法也不一样样。

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。

紊流又依照阻力特色划分为水力圆滑区、过渡区、粗糙区。

管道沿程水头损失计算公式都有合用范围和条件，一般都以水流阻力特色区划分。

水流阻力特色区的鉴识方法，工程设计宜采用数值做为鉴识式，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，依照水流阻力特色区划分如表1。

沿程水头损失水力计算公式和摩阻系数

阻力特色

合用条件水力公式、摩阻系数

区

水力圆滑

>10

区

（1）

紊流过渡10<

区<500

（2）

表1

符号意义

雷诺数

h：

管道沿程水头损

失

v：

平均流速

d：

管道内径γ：

水的运动粘滞系

.

.

数

λ：

沿程摩阻系数

：

管道当量粗糙

度

q：

管道流量

紊流粗糙

>500Ch：

海曾-威廉系数

区

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

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，它合用于流态的不一样区间，其中摩阻系数λ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，合用范

围宽泛，被认为紊流区λ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—威廉公式合用紊流过渡区，其中水头损失与流速的

次方成比率（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，在欧洲与日本宽泛应用，近几年我国也宽泛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，积累了很多的工程资料。

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，而这两个公式只合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。

别的舍维列夫公式，前一段时期也宽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宽泛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合用公式

输配水管道沿程水头计算时，先采用鉴识水流的阻力特色用，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，依照多年来管道水

力计算的经验，《室外给水设计规范》GBJ13-86修编报批稿，依照料材的不一样和流速的常用范围，确定输配水管道沿程水头损失计算公式以下：

（1）塑料管

（2）混凝土管（渠）及采用水泥砂浆内衬的金属管道

（3）输配水管道、配水管网水力平差计算

.

.

2.1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，表达形式也不一样样。

摩阻系数是一个未知数，应由试验确定。

但实质应用时，一般都依照不一样的管材和其不一样的内壁圆滑程度，

参照已有的资料，由设计人员计算时选择采用。

该数值特别重要，

但随意性很大，而且取值的结果直接影响水力计算成就的精度。

因此认识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要点。

（1）当量粗糙度

当量粗糙度是自然（也有称工业）管道，依照水力试验的成

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，且不因流态不一样而改变，在鉴识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λ

摩阻系数λ可应用在不一样的阻力特色区，不一样区间λ的数值不一样样。

在紊流的圆滑区，λ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，λ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λ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，它合用于紊流的粗糙区，在该区可依照料材内壁圆滑

程度，选择相应的n值，但一般情况n的取值范围宜大于，否则计算成就误差较大。

（4）海曾—威廉系数Ch

海曾—威廉系数合用紊流过渡区，Ch取值范围宜大于120，否则计算成就误差较大。

2.2相应的紊流阻力特色区内不一样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

）

3.1《室外给水设计规范》GBJ13-86修编建议沿程水头损失摩阻系

数（△、n、Ch）取值见表2。

管道沿程水头损失（

h△）值

表2

nC

n（粗糙系

C（h

海曾

△（mm）（当

管道种类

数）

-威廉系

量粗糙度）

数）

0.011～120

～

水泥砂浆内衬

130

钢管、铸铁管

0.0105～130

～

涂料内衬

140

.

.

旧钢管、旧铸

～

铁管（未做内

衬）

预应力砼管

～110

～

（PCP）

130

混凝土管

～120

～

预应力钢筒砼

管（PCCP）

140

现浇矩形混凝土

管（渠）道

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

～

140～

150

结论：

沿程水头损失计算是输配水管道设计的基础，正确的采用计算公式和采用合适的摩阻系数，计算成就才能真实的反响管道的水力特色。

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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