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流量與管徑、壓力、流速的一般關(guān)系

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更新時間：2013-01-28
發(fā) 布人：方偉洪128

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流量與管徑、壓力、流速的一般關(guān)系水力計算是輸配水管道設(shè)計的核心，其實(shí)質(zhì)就是在保證用戶水量、水壓安全的條件下，通過水力計算優(yōu)化設(shè)計方案，選擇合適的管材和確經(jīng)濟(jì)管徑。輸配水管道水力計算包含沿程水頭損失和局部水頭損失，而局部水頭損失一般僅為沿程水頭損失的5~10%，因此本文主要研究、探討管道沿程水頭損失的計算方法。
1.1 管道常用沿程水頭損失計算公式及適用條件
　　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)脈動的結(jié)果。紊流又根據(jù)阻力特征劃分為水力光滑區(qū)、過渡區(qū)、粗糙區(qū)。管道沿程水頭損失計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)計宜采用數(shù)值做為判別式，目前國內(nèi)管道經(jīng)常采用的沿程水頭損失水力計算公式及相應(yīng)的摩阻力系數(shù)，按照水流阻力特征區(qū)劃分如表1。
沿程水頭損失水力計算公式和摩阻系數(shù)　　　　　　　表1
阻力特征區(qū) 適用條件水力公式、摩阻系數(shù) 符號意義
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：管道計算長度
紊流過渡區(qū) 10< <500
（1）

（2）

紊流粗糙區(qū) >500

　　達(dá)西公式是管道沿程水力計算基本公式，是一個半理論半經(jīng)驗的計算通式，它適用于流態(tài)的不同區(qū)間，其中摩阻系數(shù)λ可采用柯列布魯克公式計算，克列布魯克公式考慮的因素多，適用范圍廣泛，被認(rèn)為紊流區(qū)λ的綜合計算公式。利用達(dá)西公式和柯列布魯克公式組合進(jìn)行管道沿程水頭損失計算精度高，但計算方法麻煩，習(xí)慣上多用在紊流的阻力過渡區(qū)。
　　海曾—威廉公式適用紊流過渡區(qū)，其中水頭損失與流速的1.852次方成比例（過渡區(qū)水頭損失h∝V1.75~2.0）。該式計算方法簡捷，在美國做為給水系統(tǒng)配水管道水力計算的標(biāo)準(zhǔn)式，在歐洲與日本廣泛應(yīng)用，近幾年我國也普遍用做配水管網(wǎng)的水力計算。
　　謝才公式也應(yīng)是管道沿程水頭損失通式，且在我國應(yīng)用時間久、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算確定，而這兩個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，前一段時期也廣泛的用做給水管道水力計算，但該公式是由舊鋼管和舊鑄鐵管
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