流量与管径、压力、流速的关系

流量与管径、压力、流速的一般关系按普通工程计算，水道、压力常为0.1-0.6MPa，水流速为1-3米/秒，常取1.5米/秒。流量=管截面积x流速=0.X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，饱和蒸汽公式与水相同，流速一般为20-40米/秒。水头损失计算Chezy公式Chezy公司这里：Q截面水流量(m3/s )CChezy粗糙度系数(m1/2/s )A截面积(m2)R水力半径(m )S水力坡度(m/m )如果需要，也可以转换为其他显示方法：达西-威斯巴赫公式因为这里：hf 沿道水头损失(mm3/s )f Darcy-Weisbach水头损失系数(无量纲)l配管长度(m )d配管内径(mm )v 配管流速(m/s )g 重力加速度(m/s2 )水力计算是供水管道设计的核心，其本质是在保证用户水量、水压安全的条件下，通过水力计算优化设计方案，选择合适的管材和经济管径。 由于供水管道水力计算包括沿道水头损失和局部水头损失，但局部水头损失一般仅为沿道水头损失的510%，因此本文主要研究管道沿道水头损失的计算方法。管道常规沿路水头损失计算公式及应用条件沿管道的水头损失是水流摩擦阻力消耗的能量，根据水流的流动方式不同，计算方法也不同。 水泵供水管的水流状态都在湍流区，湍流区的水流阻力是水的粘性力、水流速度和压力脉动的结果。 湍流还根据阻力特性分为水力平滑区、过渡区、粗糙区。 沿管水头损失计算公式有适用范围和条件，一般按水流阻力特征划分。水流阻力特征区的判别方法，工程设计应采用数值作为判别式，目前国内管道常采用的沿道水头损失水力计算公式和相应的摩擦阻力系数按水流阻力特征区分为表1。沿程水头损失水力计算公式和摩擦阻力系数表1电阻特性区域适用条件水力式、摩擦阻力系数符号的意思水力平滑区10雷诺数h :沿配管水头损失v :平均流速d :配管内径:水运动粘性系数:行程摩擦阻力系数:配管当量粗糙度q :配管流量Ch :海曾-威廉系数c :谢才系数r :水力半径n :粗糙度系数I :水力坡的下降l :配管计算长度湍流过渡区10500(1)(2)湍流粗杂区500达西式是沿管水力计算的基本公式，是半理论半经验的计算公式，适用于流动状态不同的区间，其中摩擦阻力系数可以用柯伦布式计算，克伦布式考虑的因素很多，适用范围广，被认为是湍流区的总计公式。 dash式与coreblook式相结合，沿管水头损失的计算精度较高，但计算方法麻烦，不习惯湍流的阻力转移区。海曾-威廉式应用湍流过渡区，其中水头损失与流速的1.852次方成正比(过渡区水头损失hV1.752.0 )。 该式的计算方法简单，在美国作为供水系统供水管的水力计算标准式，在欧洲和日本得到广泛应用，近年来我国也广泛应用于供水管网的水力计算。谢才式也应该是沿管水头损失式，而且在我国应用时间长，范围广，积累了很多工程资料。 但是，由于谢才系数c采用巴勃罗夫式或曼宁式计算，因此这两个式子只适用于湍流的阻力粗区，谢才式也只适用于阻力粗区。另外，舍维列夫式在以前的时期也广泛应用于供水管的水力计算中，这个式子在旧钢管和旧铸铁管的管材试验资料中确定。 目前国内采用的金属管是用水泥砂浆和涂料加衬的，由于条件变化，舍维列夫式也基本没有采用。供水管道行程水头损失计算的实用公式沿程水头计算供水管路时，首先为了判别水流的阻力特性，选择适当的公式进行计算，虽然科学合理，但操作麻烦，特别是在需要流速的未知数的情况下，用试算的方法确定雷诺数(Re )是不方便的。 为了使供水管的水力计算能够满足工程设计的需求，可以选择方便的计算公式，进行简单的计算。 根据多年的管水力计算经验，室外给水设计规范 GBJ13-86编辑批量原稿，根据管材的不同和流速的常用范围，按如下方式决定管道的行程水头损失计算公式。(1)塑料管(2)用混凝土管(水路)及水泥砂浆衬里的金属管(3)供水管路、供水管网水平差计算管道摩擦阻力系数的属性及应用条件每条管道的水力计算公式都有相应的摩擦阻力系数和确定方法，表现形式也不同。 摩擦阻力系数是未知数，必须通过实验确定。 但在实际应用中，一般根据管材和内壁的光滑度，以现有资料为参考，由设计者计算时采用。 这个数值非常重要，但随意性大，取值结果直接影响水力计算成果的精度。 因此，理解、熟悉摩擦阻力系数的属性、取值的方法和技术也同样是沿管道进行水力计算的关键。(1)当量粗糙度当量粗糙度是自然(也称为工业)管道，从水力试验的成果出发，使用达西式和尼古拉斯式计算的理论值。 每种管材都有一定的当量粗糙度，不随流动状态变化，因此在判别水流的流动状态，选择其他计算式参数时，常用当量粗糙度。(2)摩擦阻力系数摩擦阻力系数可适用于不同的阻力特性区域，不同区间的数值不同。 在湍流平滑的区域中，的数值仅与雷诺数(Re )有关，在随着雷诺数(Re )增大而减少的湍流过渡区中，在与雷诺数(Re )和相对粗糙度(/d )这两个要素有关的湍流粗糙区中仅与相对粗糙度(/d )有关，管材决定为管径(3)粗糙度系数n粗糙度系数n是使用巴勃罗公式和曼宁公式计算谢才公式c时的参数，适用于湍流的粗糙度区，在该区可以根据管道内壁的平滑度选择对应的n值，但一般取n值的范围不大于0.010，则计算结果的误差较大。(4)海曾威廉系数Ch海曾-威廉系数应用湍流过渡区，若Ch值范围不大于120，则计算结果误差较大。对应湍流阻力特性区域内不同摩擦阻力系数间的对应关系(1)(2)湍流粗糙度区(但是，y用巴勃罗公式计算，y=1/6为曼宁公式时)。室外给水设计规范 GBJ13-86修编沿程水头损耗摩擦系数(，n，Ch )取值如表2所示。管道沿线水头损失(n Ch )值表2管道类型n (粗糙度系数)Ch (海曾-威廉系数)(mm ) (当量粗糙度)钢管铸铁管水泥砂浆衬里0.0110.012120130涂料衬里0.01050.0115130140旧钢管，旧铸铁管(未加衬)0.0140.018混凝土管预应力管桩(PCP )0.0120.013110130预应力混凝土管(PCCP )0.011至0.0125120140现浇矩形混凝土管(水路)道0.0120.014化学管(聚乙烯管、聚氯乙烯管、玻璃钢夹层管等)、内衬涂层管1401500.0100.03