流量與管徑、壓力、流速之間關(guān)系計(jì)算公式

PAGEPAGE8流量與管徑、壓力、流速的一般關(guān)系一般工程上上計(jì)算時(shí)時(shí)，水管管路，壓壓力常見(jiàn)見(jiàn)為0..10.66MPaa，水在在水管中中流速在在13米//秒，常常取1..5米//秒。

流量==管截面面積X流流速=00.00028227X管管內(nèi)徑的的平方XX流速((立方米米/小時(shí)時(shí))。

其其中，管管內(nèi)徑單單位：mmm，流流速單位位：米//秒，飽飽和蒸汽汽的公式式與水相相同，只只是流速速一般取取20400米/秒秒。水頭損失計(jì)計(jì)算Chhezyy公式式這里：Q

———斷面面水流量量（m33/s）C

———Chhezyy糙率系系數(shù)（mm1/22/s）A

———斷面面面積（mm2）R

———水力力半徑（mm）S

———水力力坡度（mm/m）根據(jù)需要也也可以變變換為其其它表示示方法::Darcyy-Weeisbbachh公式由于這里：hf

———沿程程水頭損損失（mmm3/s）f

———Daarcyy-Weeisbbachh水頭損損失系數(shù)數(shù)（無(wú)量量綱）l

——管管道長(zhǎng)度度（m）d

——管管道內(nèi)徑徑（mmm）v

———管道流流速（mm/s）g

———重力加加速度（mm/s22）水力計(jì)算是是輸配水水管道設(shè)設(shè)計(jì)的核核心，其其實(shí)質(zhì)就就是在保保證用戶戶水量、水水壓安全全的條件件下，通通過(guò)水力力計(jì)算優(yōu)優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)方案，選選擇合適適的管材材和確經(jīng)經(jīng)濟(jì)管徑徑。輸配配水管道道水力計(jì)計(jì)算包含含沿程水水頭損失失和局部部水頭損損失，而而局部水水頭損失失一般僅僅為沿程程水頭損損失的55~100%，因因此本文文主要研研究、探探討管道道沿程水水頭損失失的計(jì)算算方法。

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。

水流阻力特征區(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。沿程水頭損損失水力力計(jì)算公公式和摩摩阻系數(shù)數(shù)表表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)西公公式是管管道沿程程水力計(jì)計(jì)算基本本公式，是是一個(gè)半半理論半半經(jīng)驗(yàn)的的計(jì)算通通式，它它適用于于流態(tài)的的不同區(qū)區(qū)間，其其中摩阻阻系數(shù)λλ可采用用柯列布布魯克公公式計(jì)算算，克列列布魯克克公式考考慮的因因素多，適適用范圍圍廣泛，被被認(rèn)為紊紊流區(qū)λλ的綜合合計(jì)算公公式。利利用達(dá)西西公式和和柯列布布魯克公公式組合合進(jìn)行管管道沿程程水頭損損失計(jì)算算精度高高，但計(jì)計(jì)算方法法麻煩，習(xí)習(xí)慣上多多用在紊紊流的阻阻力過(guò)渡渡區(qū)。

海曾曾—威廉廉公式適適用紊流流過(guò)渡區(qū)區(qū)，其中中水頭損損失與流流速的11.8552次方方成比例例（過(guò)渡渡區(qū)水頭頭損失hh∝V11.755~2..0）。該該式計(jì)算算方法簡(jiǎn)簡(jiǎn)捷，在在美國(guó)做做為給水水系統(tǒng)配配水管道道水力計(jì)計(jì)算的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)式，在在歐洲與與日本廣廣泛應(yīng)用用，近幾幾年我國(guó)國(guó)也普遍遍用做配配水管網(wǎng)網(wǎng)的水力力計(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）塑塑料管（2）混混凝土管管（渠）及及采用水水泥砂漿漿內(nèi)襯的的金屬管管道（3）輸輸配水管管道、配配水管網(wǎng)網(wǎng)水力平平差計(jì)算算2.1管管道摩阻阻系數(shù)的的屬性及及應(yīng)用條條件

每個(gè)管管道沿程程水力計(jì)計(jì)算公式式都有相相應(yīng)的摩摩阻系數(shù)數(shù)和確定定方法，表表達(dá)形式式也不一一樣。摩摩阻系數(shù)數(shù)是一個(gè)個(gè)未知數(shù)數(shù)，應(yīng)由由試驗(yàn)確確定。但但實(shí)際應(yīng)應(yīng)用時(shí)，一一般都依依據(jù)不同同的管材材和其不不同的內(nèi)內(nèi)壁光滑滑程度，參參考已有有的資料料，由設(shè)設(shè)計(jì)人員員計(jì)算時(shí)時(shí)選擇采采用。該該數(shù)值非非常重要要，但隨隨意性很很大，而而且取值值的結(jié)果果直接影影響水力力計(jì)算成成果的精精度。因因此了解解和熟悉悉摩阻系系數(shù)的屬屬性，掌掌握取值值的方法法和技巧巧，也同同樣是做做好管道道沿程水水力計(jì)算算的關(guān)鍵鍵。

（11）當(dāng)量量粗糙度度Δ

當(dāng)量量粗糙度度是自然然（也有有稱工業(yè)業(yè)）管道道，根據(jù)據(jù)水力試試驗(yàn)的成成果，運(yùn)運(yùn)用達(dá)西西公式和和尼古拉拉茲公式式計(jì)算出出的理論論值。每每種管材材都有一一個(gè)確定定的當(dāng)量量粗糙度度，且不不因流態(tài)態(tài)不同而而改變，在在判別水水流流態(tài)態(tài)和選擇擇其他計(jì)計(jì)算公式式參數(shù)時(shí)時(shí)，經(jīng)常常用到當(dāng)當(dāng)量粗糙糙度。

（22）摩阻阻系數(shù)λλ

摩摩阻系數(shù)數(shù)λ可應(yīng)應(yīng)用在不不同的阻阻力特征征區(qū)，不不同區(qū)間間λ的數(shù)數(shù)值不一一樣。在在紊流的的光滑區(qū)區(qū)，λ數(shù)數(shù)值僅與與雷諾數(shù)數(shù)（Ree）有關(guān)關(guān)，且隨隨雷諾數(shù)數(shù)（Ree）的增增大而減減?。辉谠谖闪鬟^(guò)過(guò)渡區(qū)，λλ與雷諾諾數(shù)（RRe）和和相對(duì)粗粗糙度（ΔΔ/d）兩兩個(gè)因素素有關(guān)；；在紊流流粗糙區(qū)區(qū)僅和相相對(duì)粗糙糙度（ΔΔ/d）有有關(guān)，只只要管材材與管徑徑確定（即即相對(duì)粗粗糙度ΔΔ/d確確定），在在該區(qū)λλ數(shù)值應(yīng)應(yīng)為定值值。

（3）粗粗糙系數(shù)數(shù)n

粗糙系系數(shù)n是是采用巴巴甫洛夫夫公式和和曼寧公公式計(jì)算算謝才公公式C時(shí)時(shí)的參數(shù)數(shù)，它適適用于紊紊流的粗粗糙區(qū)，在在該區(qū)可可根據(jù)管管材內(nèi)壁壁光滑程程度，選選擇相應(yīng)應(yīng)的n值值，但一一般情況況n的取取值范圍圍宜大于于0.0010，否否則計(jì)算算成果誤誤差較大大。

（4）海海曾—威威廉系數(shù)數(shù)Ch

海曾曾—威廉廉系數(shù)適適用紊流流過(guò)渡區(qū)區(qū)，Chh取值范范圍宜大大于1220，否否則計(jì)算算成果誤誤差較大大。

2..2相相應(yīng)的紊紊流阻力力特征區(qū)區(qū)內(nèi)不同同摩阻系系數(shù)間的的對(duì)應(yīng)關(guān)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)）3.1《室室外給水水設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)范》GGBJ113-886修編編建議沿沿程水頭頭損失摩摩阻系數(shù)數(shù)（△、nn、Chh）取值值見(jiàn)表22。管道沿程水水頭損失失（nCh△）值值表22管道種類n（粗糙系數(shù)）Ch（海曾-威廉系數(shù)）△（mm）（當(dāng)量粗糙度）鋼管、鑄鐵管水泥砂漿內(nèi)襯0.011～0.012120～130涂料內(nèi)襯0.0105～0.0115130～140舊鋼管、舊鑄鐵管（未做內(nèi)襯）0.014～0.018混凝土管預(yù)應(yīng)力砼管（PCP）0.012～0.013110～130預(yù)應(yīng)力鋼筒砼管（PCCP）0.011～0.0125120～140現(xiàn)澆矩形混凝土管（渠）道0.012～0.014化學(xué)