管道沿程水头损失计算附录AC.docx
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管道沿程水头损失计算附录AC
附录A管道沿程水头损失计算
说明
1海澄－威廉公式（A.1.1）
适用于冷水和常温水管道，为《建筑给水排水设计规范》（GB50015－2003）推荐公式，该公式计算简便且对管材的适应较广，可以替代各有关标准和手册中根据不同管材和流态推导和采用的不同计算公式。
冷水和常温水管道也可采用流体力学基本公式（A.2.3），但计算较复杂。
2自动喷水灭火系统管道
《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001）中采用以下公式
（A.0.1）
式中i——每米管道的水头损失（MPa/m）；
V——管道内水的平均流速（m/s）；
dj——管道的计算内径（m）。
基于以下因素，推荐采用海澄—威廉公式（A.1.1）替代上式进行自动喷水灭火系统的水力计算：
1）《自动喷水灭火系统设计规范》采用公式（A.0.1）的原因之一是与室内给水系统管道水力计算公式一致，但目前《建筑给排水设计规范》已经改为采用海澄－威廉公式。
2）式（A.0.1）仅适用于镀锌钢管，海澄－威廉公式还适用于铜管、不锈钢管和涂覆其他防腐内衬的钢管。
3）英、美、日、德等国的自动喷水灭火系统规范均采用海澄－威廉公式。
4）《美国工业防火手册》介绍，经过实测，自动喷水灭火系统管道在使用20～25年后，其水头损失接近采用海澄－威廉公式的设计值。
注：
以上4点均来自《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001）条文说明。
5）由于海澄－威廉公式和公式（A.0.1）计算结果有较大差距，而管件的局部阻力系数是一确定的数值，当采用不同的沿程阻力计算公式折算为当量长度时出现不同的数值；但《自动喷水灭火系统设计规范》提供的局部阻力当量长度表是按照海澄－威廉公式Ch＝120时的折算数值编制的，与式（A.0.1）配合使用有较大误差。
6）如采用公式（A.0.1），系统阻力计算数值比实际数值大，水泵扬程选择过高，实际运行时水量过大不能保证在火灾延续时间内连续喷水，也是不利因素。
当水池贮水量比设计计算的贮水量富裕较多，并考虑计算数值应偏于安全时，也可采用公式（A.0.1）。
3生活热水管道
根据《建筑给水排水设计规范》（GB50015－2003）的规定，生活热水计算采用海澄－威廉公式，并参考有关资料按水温对计算结果进行修正。
4流体力学基本公式（A.2.3）
适用于不同温度、各种管材、不同密度流体的管道，对采暖空调热水管道、通风管道、燃气管道，有关规范和手册仍推荐采用公式（A.2.3）。
但计算中需判定流态，计算较复杂；其中管道摩擦阻力系数λ的柯列勃洛克公式是适用于整个紊流区的半经验公式，但λ值不能直接解出，手算困难，因此适用于利用计算机程序计算或查阅有关手册中计算表中的计算结果。
根据有关教科书和手册，对公式中水管的摩擦阻力系数λ值的计算，另介绍一些常用简化公式，供手算时使用。
A.1海澄－威廉公式
A.1.1冷水和常温水管道沿程水头损失计算
冷水和常温水管道沿程水头损失计算可采用海澄－威廉公式，适用于给水、消火栓、自动喷水（喷雾）灭火、低压细水雾灭火、压力流（虹吸式）雨水管道，以及空调冷水管道系统。
（A.1.1）
式中Hi——计算管段的沿程水头损失（kPa）；
dj——管道计算内径（m），采用钢管和铸铁管时见表A.1.1-2,给水采用塑料、内衬（涂）塑料管、铜管、不锈钢管时，可直接采用管道的内径d或计算内径dj，见表A.1.1-3～A.1.1-9，其他塑料类管材的计算内径dj可查取有关的技术规程；
qg——设计秒流量（m3/s）；
L——计算管段的长度（m）；
Ch——海澄－威廉系数，可根据管道类型按表A.1.1－1确定。
表A.1.1-1海澄－威廉系数
管道类型
塑料管、内
衬（涂）塑管
铜管、
不锈钢管
衬水泥、树脂
的铸铁管
较新的钢管
旧钢管、
铸铁管
Ch
140
130
130
120
100
注：
采用钢管时Ch值可如下取值：
1给水、消火栓系统可取Ch=100；
2自动喷水（喷雾）灭火系统可取Ch=120；
3压力流（虹吸式）雨水系统可取Ch=100；
4空调冷水开式系统可取Ch=100，空调冷水闭式系统可取Ch=120。
表A.1.1-2钢管、铸铁管计算内径（mm）
钢管
铸铁管
公称直径DN
内径d
计算内径dj1
计算内径dj2
内径d
计算内径dj1
15
15.75
14.75
13.25
50
49
20
21.25
20.25
18.75
75
74
25
27.00
26.00
24.50
100
99
32
35.75
34.75
33.25
125
124
40
41.00
40.00
38.50
150
149
50
53.00
52.00
50.00
200
199
70
68.00
67.00
65.00
250
249
80
80.00
79.00
77.00
100
106.00
105.00
103.00
125
131.00
130.00
127.00
150
156.00
155.00
152.00
175
174.00
173.00
174.00
200
199.00
198.00
195.00
225
224.00
223.00
220.00
250
253.00
252.00
249.00
275
279.00
278.00
275.00
注：
对于小于300mm的钢管和铸铁管应考虑锈蚀和沉垢对管道内径的影响，管道计算内径dj宜如下取值：
1补水进行软化的系统（例如采暖、空调热水管）可采用管道内径d；
2补水不进行软化的冷水和常温水系统（例如给水、空调冷水、消防、雨水管道等）可采用计算内径dj1；
3补水不进行软化的热水系统（例如生活热水管道等），可采用计算内径dj2；
表A.1.1-3热塑性塑料管通用壁厚与内径（mm）
公称外径
dn
管系列
S2
S2.5
S3.2
S4
S5
S6.3
S8
S10
12
壁厚
内径d
2.4
2.0
1.7
1.4
1.3
1.3
1.3
1.3
7.2
8.0
8.6
9.2
9.4
9.4
9.4
9.4
16
壁厚
3.3
2.7
2.2
1.8（2.0）B
1.5（1.8）A
1.3（1.8）A
1.3
1.3
内径d
9.4
10.6
11.6
12.4（12）
13（12.4）
13.4（12.4）
13.4
13.4
20
壁厚
4.1
3.4
2.8
2.3
1.9（2.0）B
1.5（1.9）A
1.3
1.3
内径d
11.8
13.2
14.4
15.4
16.2（16）
17.0（16.2）
17.4
17.4
25
壁厚
5.1
4.2
3.5
2.8
2.3
1.9（2.0）C
1.5
1.3
内径d
14.8
16.6
18.0
19.4
20.4
21.2（21）
21.4
22.4
32
壁厚
6.5
5.4
4.4
3.6
2.9
2.4
1.9
1.6
内径d
19
21.2
23.2
24.8
26.2
27.2
28.2
28.8
40
壁厚
8.1
6.7
5.5
4.5
3.7
3.0
2.4
2.0
内径d
23.8
26.6
29
31
32.6
34.0
35.2
36.2
50
壁厚
10.1
8.3
6.9
5.6
4.6
3.7
3.0
2.4
内径d
29.8
33.4
36.2
38.8
40.8
42.6
44.0
45.2
63
壁厚
12.7
10.5
8.6
7.1
5.8
4.7
3.8
3.0
内径d
37.6
42.0
45.8
48.8
51.4
53.6
55.4
57
75
壁厚
15.1
12.5
10.3
8.4
6.8
5.6
4.5
3.6
内径d
44.8
50.0
54.4
58.2
61.4
63.8
66.0
67.8
注：
1此表根据《热塑性塑料管材通用壁厚表》（GB/T10798-2001）及各种管材标准整理。
2括号内数字为下列管材考虑到刚性与连接的要求，壁厚增大后的尺寸：
A：
PE－X管、B：
PP－R及PE－RT管、C：
PE－RT管。
3S8和S10系列以及外径为dn12的S3.2～S10系列均为PB管的壁厚，当需要考虑刚性时，也应增大壁厚，热熔时壁厚不应小于1.9mm。
表A.1.1-4铝管搭接焊式铝塑复合管部分尺寸（mm）
公称外径dn
12
16
20
25
32
40
50
63
75
参考内径d
8.3
12.1
15.7
19.9
25.7
31.6
40.5
50.5
59.3
铝管层最小壁厚ea
0.18
0.18
0.23
0.23
0.28
0.33
0.47
0.57
0.67
注：
摘自《铝塑复合压力管第一部分：
铝管搭接焊式铝塑管》（GB/T18997.1-2003）。
表A.1.1-5铝管对接焊式铝塑复合管部分尺寸（mm）
公称外径dn
16
20
25（26）
32
40
50
参考内径d
10.9
14.5
18.5（19.5）
25.5
32.4
41.4
铝管层壁厚ea（公称值）
0.28
0.36
0.44
0.6
0.75
1.0
注：
摘自《铝塑复合压力管第二部分：
铝管对接焊式铝塑管》（GB/T18997.2-2003）。
表A.1.1-6超薄壁不锈钢塑料复合给水管壁厚与内径（mm）
公称外径dn
16
20
25
32
40
50
63
75
90
110
PE类
管壁总厚
2.0
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
内径d
12
16
20
26
33
42
53
63
76
94
聚氯类
管壁总厚
1.5
1.5
2.0
2.5
2.5
3.0
3.5
1.0
4.5
5.0
内径d
13
17
21
27
35
44
56
67
81
100
各层厚度
不锈钢
0.25
0.25
0.28
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
0.60
粘接层
0.10
0.10
0.10
0.10
0.10
0.20
0.20
0.20
0.25
0.25
塑料
PE类
1.65
1.65
2.12
2.60
3.05
3.40
4.35
5.30
6.20
7.15
聚氯类
1.15
1.15
1.62
2.10
2.05
2.40
2.85
3.30
3.70
4.15
注：
摘自《建筑给水超薄壁不锈钢塑料复合管管道工程技术规程》（CECS135：
2002）。
表A.1.1-7钢塑复合给水管计算内径与壁厚（mm）
公称直径DN
15
20
25
32
40
50
65
80
100
125
150
计算内径dj
衬塑钢管
12.8
18.3
24.0
32.8
38.0
50.0
65.0
76.5
102
128
151
涂塑钢管
14.8
23.3
26.0
34.8
40.0
52.0
67.0
79.5
105
131
155
钢管层厚度
2.75
2.75
3.25
3.25
3.50
3.50
3.75
4.00
4.00
4.00
4.50
注：
摘自《建筑给水钢塑复合管管道工程技术规程》（CECS125：
2001）。
表A.1.1-8建筑给水铜管壁厚与内径（mm）
公称
直径
DN
管外径
钎焊、卡套、卡压连接
沟槽连接
工作压力1.0MPa
工作压力1.6MPa
工作压力2.5MPa
壁厚
计算内径
壁厚
计算内径
壁厚
计算内径
最小壁厚
计算内径
6
8
0.6
6.8
0.6
6.8
8
10
0.6
8.8
0.6
8.8
10
12
0.6
10.8
0.6
10.8
15
15
0.7
13.6
0.7
13.6
20
22
0.9
20.2
0.9
20.2
25
28
0.9
26.2
0.9
26.2
32
35
1.2
32.6
1.2
32.6
40
42
1.2
39.6
1.2
39.6
50
54
1.2
51.6
1.2
51.6
2.0
50
65
67
1.2
64.6
1.5
64
2.0
63
80
85
1.5
82
1.5
82
2.5
80
100
108
1.5
105
2.5
103
3.5
101
3.5
101
125
133
1.5
130
3.0
127
3.5
126
3.5
126
150
159
2.0
155
3.0
153
4.0
151
4.0
151
200
219
4.0
211
4.0
211
5.0
209
6.0
207
250
267
4.0
259
5.0
257
6.0
255
6.0
255
300
325
5.0
315
6.0
313
8.0
309
6.0
313
注：
本表根据《建筑给水铜管管道工程技术规程》（CFCS171：
2004）整理。
表A.1.1-9超薄不锈钢给水管壁厚与内径（mm）
公称直径DN
Ⅰ系列卡压式管件连接
Ⅱ系列卡压式管件连接
压缩式等管件
管外径
壁厚
计算内径
管外径
壁厚
计算内径
管外径
壁厚
计算内径
10
10.00
0.6
8.80
15
18.00
1.0
16.00
15.88
0.6
14.68
14.00
12.80
20
22.00
1.2
19.60
22.22
0.8
20.62
20.00
18.80
25
28.00
25.60
28.58
26.98
25.40
0.8
23.80
32
35.00
1.5
32.00
34.00
1.0
32.00
35.00
1.0
33.00
40
42.00
39.00
42.70
40.70
40.00
38.00
50
54.00
51.00
48.60
46.60
50.00
59.00
65
76.10
73.10
67.00
1.2
64.60
80
88.90
2.0
84.90
76.10
1.5
73.10
100
108.00
104.00
102.00
99.00
125
133.00
129.00
133.00
2.0
129.00
150
159.00
3.0
153.00
159.00
3.0
153.00
注：
1本表根据《建筑给水薄壁不锈钢管管道工程技术规程》整理。
2采用Ⅱ系列卡压式管件连接，DN大于50mm时，采用Ⅰ系列卡压式管件连接。
3管道工作压力为1.6MPa。
A.1.2生活热水管道沿程水头损失计算
生活热水管道单位长度沿程水头损失可采用公式（A.1.1）按给水系统进行计算，并乘以表A.1.2的温度修正系数（局部阻力也应相应修正）。
表A.1.2水头损失温度修正系数
水温（℃）
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
修正系数
1.0
0.94
0.90
0.86
0.82
0.79
0.77
0.75
0.73
0.72
注：
生活热水应按计算管路的平均水温取值，一般宜取50～55℃（按加热器出口60℃，配水点水温50℃考虑），见3.1节的有关规定。
A.2采暖和空调热水管道沿程水头损失计算
A.2.1采用钢管时管道摩擦阻力系数λ的计算
1层流区（Re≤2000）
（A.2.1-1）
2紊流区（Re＞2000）
1）柯列勃洛克公式
（A.2.1-2）
2）莫迪公式
（A.2.1-3）
3）阿里特苏里公式
（A.2.1-4）
注：
莫迪公式和阿里特苏里公式为手算时采用的近似公式。
4）雷诺数计算
（A.2.1-5）
公式（A.2.1-1）～（A.2.1-5）中
λ——管段的摩擦阻力系数；
Re——雷诺数；
dj——管子计算内径（m），见式（A.1.1）；
K——管壁的当量绝对粗糙度（m），采用钢管的室内采暖热水和闭式空调热水管路K＝0.2×10－3m，室外供热管网K＝0.5×10－3m；
——热媒在管内的流速（m/s）；
——热媒的运动粘滞系数（m2/s），可按表A.2.1确定。
表A.2.1水的运动粘滞系数
水温（℃）
0
5
10
15
20
25
30
35
（10-6m2/s）
1.792
1.519
1.308
1.140
1.007
0.897
0.804
0.727
水温（℃）
40
45
50
60
70
80
90
100
（10-6m2/s）
0.661
0.605
0.556
0.477
0.415
0.367
0.328
0.296
注：
空调采暖热水温度应考虑供暖水温的质调节，采用整个供暖期的平均水温；95/70℃或85/60℃热水供暖时可取60℃，60/50℃空调热水时可取50℃，采用热泵机组、地板采暖等低温热水时宜按实际供回水温度的平均值取值。
A.2.2塑料管和内衬（涂）塑料管的摩擦阻力系数λ，可近似统一按下式计算：
（A.2.2－1）
式中b＝1＋
（A.2.2－2）
（A.2.2-3）
（A.2.2－4）
公式（A.2.2-1）～（A.2.2-4）中
λ——管段的摩擦阻力系数；
b——水的流动相似系数；
Res——实际雷诺数；
Rez——阻力平方区的临界雷诺数；
K——管子的当量绝对粗糙度（m），对塑料管和内衬（涂）塑料管，K=1×10-5（m）；
dj——同式（A.1.1）；
、
——同式（A.2.1－5）。
A.2.3管道沿程损失计算
（A.2.3）
式中Hi——计算管段的沿程水头损失（kPa）；
L——计算管段长度（m）；
λ——管段的摩擦阻力系数；
dj——管子计算内径（m），见式（A.1.1）；
ρ——水的密度（kg/m3）,可按表A.2.3确定；
——热媒在管内的流速（m/s）。
表A.2.3一个大气压下水的密度
水温
（℃）
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
密度ρ
（kg/m3）
1000
999.7
999.1
998.2
997.1
995.7
994.1
992.2
990.2
988.1
水温
（℃）
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
密度ρ
（kg/m3）
985.7
983.2
980.6
977.8
974.9
971.8
968.7
965.3
961.9
958.4
A.3通风管道沿程水头损失计算
A.3.1管道摩擦阻力系数λ的计算
采用柯列勃洛克公式：
（A.3.1）
A.3.2管道沿程损失计算
（A.3.2）
公式（A.3.1）和（A.3.2）中
——管段的摩擦阻力系数；
——风管当量直径（m），对于圆形风管
，对于矩形风管
，
d——圆形风管直径（mm），
a、b——矩形风管宽、高（mm）；
K——风管的当量绝对粗糙度（m），钢板风道K＝0.15×10－3m，表面光滑的砖风道K＝4×10－3m，混凝土风道K＝1.5×10－3m，其他风道应按产品说明确定；
——雷诺数，按公式（A.2.1-5）进行计算，其中；空气的运动粘滞系数
在标准状态时为15.06×10－6m2/s；
——计算管段的沿程水头损失（kPa）；
——计算管段长度（m）；
——空气的密度（kg/m3）,在标准状态时为1.2Kg/m3；
——空气在管内的流速（m/s）。
A.4燃气管道沿程水头损失计算
A.4.1管道摩擦阻力系数λ的计算
采用柯列勃洛克公式：
（A.4.1-1）
A.4.2管道沿程损失计算
（A.4.1-2）
式中
——燃气管道的摩阻系数；
K——管壁内表面当量粗糙度（mm），对钢管：
输送天然气和气态液化石油气时取K＝0.1mm，输送人工煤气时取K＝0.15mm；
——管道内径（mm）；
——雷诺数，按公式（A.2.1-5）进行计算，其中燃气的运动粘滞系数：
人工煤气取
＝25×10－6（m2/s）
天然气取
＝15×10－6（m2/s）
——燃气管道摩擦阻力损失（Pa）；
——燃气管道的计算流量（m3/h）；
——燃气密度（kg/Nm3）；
——燃气绝对温度（K）；
——273.15（K）；
——燃气管道的计算长度（m）；
A.5管道内流体流速推荐值
进行管道水力计算时，管道内流体流速应符合相关规定，其推荐数值见表A.5－1和表A.5－2。
表A.5－1管道内水流速推荐值（m/s）
系统和管道名称
公称直径DN（mm）
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