各种管道水头损失的简便计算公式.doc

_各种管道水头损失的简便计算公式 (879)摘要：从计算水头损失的最根本公式出发，将各种管道的计算公式加以推导，得出了计算水头损失的简便公式，使得管道工程设计人员从繁琐的计算中解脱出来，提高了工作效率。关键词：水头损失塑料管钢管铸铁管混凝土管钢筋混凝土管 在给水工程应用中经常要用到水头损失的计算公式，一般情况下计算水头损失都是从水力摩阻系数等基本参数出发，一步一步的代入计算。其实各个公式之间是有一定的联系的，有的参数在计算当中可以抵消。如果公式中只剩下流速、流量、管径这些基本参数，那么就会给计算者省去不少的麻烦。在此我们充分利用了各参数之间以及水头损失与水温的关系，将公式整理简化，供大家参考。1、PVC-U、PE的水头损失计算 根据埋地硬聚氯乙烯给水管道工程技术规程规定，塑料管道沿程水头损失hf应按下式计算：（式1-1）式中水力摩阻系数；L管段长度（m）；di管道内径（m）；v平均流速（m/s）；g重力加速度，9.81m/s2。因考虑到在通常的流速条件下，常用热塑性塑料给水管PVC-U、PE管一般处于水力光滑区，管壁绝对当量粗糙度对结果的影响非常小或没有影响，故水力摩阻系数可按下式计算：（式1-2）式中Re雷诺数。雷诺数Re应按下式计算：（式1-3）式中水的运动粘滞度（m3/s），在不同温度时可按表1采用。表1水在不同温度时的值（10-6）水温05101520253040（m3/s）1.781.521.311.141.000.890.800.66 从前面的计算可知，若要计算水头损失，需将表1中的数据代入，并逐步计算，最少需要3个公式，计算较为繁琐。为将公式和计算简化，以减少工作量，特推导如下： 因具体工程水温的变化较大，水力计算中通常按照基准温度计算，然后根据具体情况，决定是否进行校正。冷水管的基准温度多选择10。 当水温为10时的=1.3110-6 m3/s，代入式1-3得（式1-4）将式1-4代入式1-2（式1-5）再将式1-5代入式1-1得（式1-6）取L为单位长度时，hf即等同于单位长度的水头损失i，所以（式1-7）又因为（式1-8）（式1-9）（式1-10） 现可用式1-7或式1-10代替式式1-1、式1-2和式1-3，式1-7适用于流速为已知的条件下，式1-10适用于规定流量的条件下。通过简化公式，大大减少了计算量，计算起来更加方便快捷。2 、钢管、铸铁管道的水头损失 计算均匀流沿程水头损失的基本公式达西公式（式2-1）式中水力摩阻系数；L管段长度（m）；di管道内径（m）；v平均流速（m/s）；g重力加速度，9.81m/s2。 根据舍维列夫进行的钢管及铸铁管的实验，提出了计算过渡区及阻力平方区的阻力，新钢管（式2-2）注：此公式适用于以m计。将式2-2代入式2-1得：（式2-3）取L=1m，即沿程水头损失hf为管道单位长度的水力坡降i，可得（式2-4）对新铸铁管（式2-5）同理可得：（式2-6）注：此公式适用于以m计。对旧钢管及旧铸铁管当v1.2m/s以m计。（式2-7）当v1.2m/s以m计。（式2-8）同以上推导过程：当v1.2m/s（式2-9）当v1.2m/s（式2-10）3、混凝土管、钢筋混凝土管的水头损失：对于钢筋混凝土管，通常采用谢才公式计算水力坡度：（式3-1）式中R水力半径对于圆管（式3-2）C谢才系数（式3-3）n粗糙系数，0.013-0.014。将式3-2、式3-3代入3-1式得：（式3-4） 当n=0.013时，（式3-5）由（式3-6）（式3-7）得：（式3-8）同理当n=0.014时（式3-9）4、结论计算热塑性塑料管道PVC-U、PE管的水头损失可用式1-7或式1-10代替式1-1、式1-2和式1-3，式1-7适用于流速为已知的条件下，式1-10适用于规定流量的条件下。计算钢管和铸铁管水头损失可用式2-4、式2-6、式2-9和式2-10等简化公式。计算混凝土管和钢筋混凝土管水头损失可用式3-5、式3-8或式3-9代替式3-1、式3-2和式3-3等简化公式。通过简化公式，大大减少了计算量，计算起来更加方便快捷。注：以上公式中的i值均为水温为10时的水头损失，如果水温不是10，i值均应乘以修正系数K1，见表2：表2水温修正系数表水温0