当前位置:文档之家› 输水管道水力计算公式

输水管道水力计算公式

输水管道水力计算公式
输水管道水力计算公式

输水管道水力计算公式

1.常用的水力计算公式:

供水工程中的管道水力计算一般均按照均匀流计算,目前工程设计中普遍采用的管道水力计算公式有:

达西(DARCY )公式:

g d v l h f 22

**=λ (1)

谢才(chezy )公式:

i R C v **= (2)

海澄-威廉(HAZEN-WILIAMS )公式:

87

.4852.1852.167.10d C l Q h h f ***= (3) 式中 h f -----------沿程损失,m

λ----------沿程阻力系数

l -----------管段长度,m

d-----------管道计算内径,m

g-----------重力加速度,m/s 2

C-----------谢才系数

i------------水力坡降;

R-----------水力半径,m

Q-----------管道流量m/s 2

v------------流速 m/s

C n -----------海澄―威廉系数

其中达西公式、谢才公式对于管道和明渠的水力计算都适用。海澄-威廉公式影响参数较小,作为一个传统公式,在国内外被广泛用于管网系统计算。三种水力计算公式中 ,与管道内壁粗糙程度相关的系数均是影响计算结果的重要参数。

2.规范中水力计算公式的规定

3.查阅室外给水设计规范及其他各管道设计规范,针对不同的设计条件,推荐采用的水力计算公式也有所差异,见表1:

表1 各规范推荐采用的水力计算公式

3.1达西公式

达西公式是基于圆管层流运动推导出来的均匀流沿程损失普遍计算公式,该式适用于任何截面形状的光滑或粗糙管内的层流和紊流。公式中沿程阻力系数λ值的确定是水头损失计算的关键,一般采用经验公式计算得出。舍维列夫公式,布拉修斯公式及柯列勃洛克(C.F.COLEBROOK )公式均是针对工业管道条件计算λ值的著名经验公式。

舍维列夫公式的导出条件是水温10℃,运动粘度1.3*10-6 m 2/s,适用于旧钢管和旧铸铁管,紊流过渡区及粗糙度区.该公式在国内运用较广.

柯列勃洛可公式)Re 51.27.3lg(21

λ

λ+?*-=d (Δ为当量粗糙度,Re 为雷诺数)是根据大量工业管道试验资料提出的工业管道过渡区λ值计算公式,该式实际上是泥古拉兹光滑区公式和粗糙区公式的结合,适用范围为4000

得到极为广泛的应用。 布拉修斯公式25

.0Re 316.0=λ是1912年布拉修斯总结光滑管的试验资料提出的,适用条件为4000

3.2 谢才公式

该式于1775年由CHEZY 提出,实际是达西公式的一个变形,式中谢才系数

C 一般由经验公式y e R n C *=1计算得出,其中6

1=y 时称为曼宁公式,y 值采用)1.0(75.013.05.2---=n R n y (n 为粗糙系数)公式计算时称为巴浦洛夫斯基公式,这两个公式应用范围均较广。就谢才公式本身而言,它适用于有压或无压均匀流动的各阻力区,但由于计算谢才系数C 的经验公式只包括反映管壁粗糙状况的粗糙系数n 和水力半径R ,而没有包括流速及运动粘度,也就是与雷诺数Re 无关,因此该式一般仅适用于粗糙区。曼宁公式的适用条件为n<0.02、R<0.5m ;巴浦洛夫斯基公式的适用条件为0.1m ≤R ≤3m ;0.011≤n ≤0.04。

3.3 海澄-威廉公式是在直径≤3.66m 工业管道的大量测试数据基础上建立的著名经验公式,适用于常温的清水输送管道,式中海澄-威廉系数Ch 与不同管材的管壁表面粗糙程度有关。因为该式参数取值简单,易用,也是得到广泛应用的公式之一。此公式适用范围为光滑区至部分粗糙度区,对应雷诺数Re 范围介于104-2*106。

通过对各相关规范所推荐计算公式的比较,除混凝土管仍然推荐采用谢才公式外,其它管材大多推荐采用达西公式。

在新版《室外给水设计规范》中取消舍维列夫公式的相关条文,笼统采用达西公式,但未明确要求计算λ值采用的经验公式。由于舍维列夫公式是建立在对旧钢管及旧铸铁管研究的基础上,然而现在一般采用的钢或铸铁材质管道,内壁通常需进行防腐内衬,经过涂装的管道内壁表面均比旧钢管、旧铸铁管内壁光滑得多,也就是Δ值小得多,采用舍维列夫公式显然也就会产生较大得计算误差,该公式得适用范围相应较窄。经过内衬的金属管道采用柯列勃洛克公式或谢才公式计算更为合理。

PVC-U,PE 等塑料管道,或者内衬塑料的金属管道,因为其内壁Δ值很低,一般处于0.0015-0.015,管道流态大多位于紊流光滑区,采用适用光滑区的布拉修斯公式以及柯列勃洛克公式一般均能够得到与实际接近的计算结果。因此, 《埋地硬聚氯乙稀给水管道工程技术规程》及《埋地聚乙稀给水管道工程技术规程》中对塑料管道水力计算公式均是合理的且与《室外给水设计规范》并不矛盾。 海澄-威廉公式可以适用于各种不同材质管道的水力计算,其中海澄-威廉系数Ch 的取值应根据管材确定。对于内衬水泥砂浆或者涂装有比较光滑的内防腐涂层的管道,其海澄-威廉系数应该参考类似工程经验参数或者实测数据,合理取用。

因此,无论采用达西公式,谢才公式或者海澄-威廉公式计算,不同管材的差异均表现在管内壁表面当量粗糙程度的不同上,各公式中与粗糙度相关系数的取值是影响计算结果的重要因素。值得一提的是,同种材质管道由于采用不同的加工工艺,其内表面的粗糙度也可能有所差异,这一因素在设计过程种也应重视(常用管材得粗糙度系数参考值见表2)。

表2 常见管材粗糙度相关系数参考值

5.管径对选择计算公式的影响

根据雷诺数计算公式v

Vd Re ,雷诺数与流速v,管径d 成正比,与运动粘度成反比,因此对应管道的不同设计条件应对所使用计算公式的适用范围进行复核,保证计算得准确性。

大多数供水工程的设计按照水温10℃,运动粘度1.3*10-5 m 2/s 的条件考虑,因此雷诺数实际受流速及管道口径的影响。以塑料管道为例,在正常设计流速范围条件下,管道内径大于100mm 时,虽然管道仍然处于紊流光滑区,但其雷诺数Re>105,也就是说已经超出了布拉修斯公式的适用范围,而且误差大小与雷诺数成正比。对PVC-U 管,采用布拉修斯公式与柯列勃洛克公式对比计算,当管内径为500mm ,流速1.5 m/s 时,采用布拉修斯公式得出得水力坡降比柯列波列克的结果低11%以上。采用《埋地硬聚氯乙稀给水管道工程技术规程》推荐的修正公式与柯式对比计算,修正公式计算结果,小口径管偏安全,中等口径与柯式符合较好,大口径管得负误差达5%以上。因此,大口径塑料管或采用塑料内衬管不宜采用布拉修斯公式计算,而更宜于采用如柯列波洛克公式等适用条件更宽的其它经验公式,或应通过试验等对其进行修正。

与上述情况类似,采用谢才公式计算时,如果管道内径大于2m 时则不采用曼宁公式计算谢才系数。如果采用巴甫洛夫斯基公式,其适用管径可以达到12m ,对一般输水工程管道已完全足够了。

海澄-威廉公式的数据基础是WILLIAMS 和HAZEN 在大量工业管道现场或试验测量获得的。该公式因为简单易用,被广泛运用在管网水力计算中,国内外不少管道水力计算软件均采用该公式编制。由此可见,对于口径大于2m 的管道应尽量避免采用海澄-威廉公式计算。

6.值得提出的是,上述所有水力计算公式中采用的管径均为计算内径,各种管道均应采用管道净内直径计算,对于采用水泥砂浆内衬的金属管道应考虑内衬层厚度的影响。

大口径管道计算应尽量避免采用海澄-威廉公式,建议采用柯列勃洛克公式

计算,大量试验结果证明该公式计算结果与实际工业管道符合性好,水力条件适用范围广,虽然运用该式需要进行多次迭代计算才能得到λ值,较为麻烦,不过运用计算机简单编程既能方便地得到较为准确的结果,手工计算时也可以通过查表或者查图辅助计算。

给水排水管道系统水力计算汇总

第三章给水排水管道系统水力计算基础 本章内容: 1、水头损失计算 2、无压圆管的水力计算 3、水力等效简化 本章难点:无压圆管的水力计算 第一节基本概念 一、管道内水流特征 进行水力计算前首先要进行流态的判别。判别流态的标准采用临界雷诺数Re k,临界雷诺数大都稳定在2000左右,当计算出的雷诺数Re小于2000时,一般为层流,当Re大于4000时,一般为紊流,当Re介于2000到4000之间时,水流状态不稳定,属于过渡流态。 对给水排水管道进行水力计算时,管道内流体流态均按紊流考虑 紊流流态又分为三个阻力特征区:紊流光滑区、紊流过渡区及紊流粗糙管区。 二、有压流与无压流 水体沿流程整个周界与固体壁面接触,而无自由液面,这种流动称为有压流或压力流。水体沿流程一部分周界与固体壁面接触,另一部分与空气接触,具有自由液面,这种流动称为无压流或重力流 给水管道基本上采用有压流输水方式,而排水管道大都采用无压流输水方式。 从水流断面形式看,在给水排水管道中采用圆管最多 三、恒定流与非恒定流 给水排水管道中水流的运动,由于用水量和排水量的经常性变化,均处于非恒定流状态,但是,非恒定流的水力计算特别复杂,在设计时,一般也只能按恒定流(又称稳定流)计算。 四、均匀流与非均匀流 液体质点流速的大小和方向沿流程不变的流动,称为均匀流;反之,液体质点流速的大小和方向沿流程变化的流动,称为非均匀流。从总体上看,给水排水管道中的水流不但多为非恒定流,且常为非均匀流,即水流参数往往随时间和空间变化。 对于满管流动,如果管道截面在一段距离内不变且不发生转弯,则管内流动为均匀流;而当管道在局部有交汇、转弯与变截面时,管内流动为非均匀流。均匀流的管道对水流的阻力沿程不变,水流的水头损失可以采用沿程水头损失公式进行计算;满管流的非均匀流动距离一般较短,采用局部水头损失公式进行计算。

管道过流计算方法

管道过流计算方法标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]

第四章有压管道恒定流 第一节概述 前面我们讨论了水流运动的基本原理,介绍了水流运动的三大方程,水流形态和水头损失,从第五章开始,我们进入实用水利学的学习,本章研究有压管道的恒定流. 一.管流的概念 1.管流是指液体质点完全充满输水管道横断面的流动,没有自由水面存在。 2.管流的特点.①断面周界就是湿周,过水断面面积等于横断面面积;②断面上各点的压强一般不等于大气压强,因此,常称为有压管道。③一般在压力作用而流动. 1.根据出流情况分自由出流和淹没出流 管道出口水流流入大气,水股四周都受大气压强作用,称为自由出流管道。 管道出口淹没在水面以下,则称为淹没出流。 2.根据局部水头损失占沿程水头损失比重的大小,可将管道分为长管和短管。 在管道系统中,如果管道的水头损失以沿程水头损失为主,局部水头损失和流速水头所占比重很小(占沿程水头损失的5%~10%以下),在计算中可以忽略,这样的管道称为长管。否则,称为短管。必须注意,长管和短管不是简单地从管道长度来区分的,而是按局部水头损失和流速水头所占比重大小来划分的。实际计算中,水泵装置、水轮机装置、虹吸管、倒虹吸管、坝内泄水管等均应按短管计算;一般的复杂管道可以按长管计算。 3.根据管道的平面布置情况,可将管道系统分为简单管道和复杂管道两大类。

简单管道是指管径不变且无分支的管道。水泵的吸水管、虹吸管等都是简单管道的例子。由两根以上管道组成的管道系统称为复杂管道。各种不同直径管道组成的串联管道、并联管道、枝状和环状管网等都是复杂管道的例子。 工 程实践中为了输送流体,常常要设置各种有压管道。例如,水电站的压力引水隧洞和压力钢管,水库的有压泄洪洞和泄洪管,供给城镇工业和居民生活用水的各种输水管网系统,灌溉工程中的喷灌、滴灌管道系统,供热、供气及通风工程中输送流体的管道等都是有压管道。研究有压管道的问题具有重要的工程实际意义。 有压管道水力计算的主要内容包括:①确定管道的输水能力;②确定管道直径;③确定管道系统所需的总水头;④计算沿管线各断面的压强。 第二节 简单管路的水力计算 以通过出口断面中心线的水平面为基准面,在离开管道进口一定距离处选定1—1过水断面(该断面符合渐变流条件),管道出口断面为2—2过水断面,1—1与2—2过水断面对基准面建立能量方程,即可解决简单管道的水力计算问题,并可建立一般计算公式。 简单管道自由出流水力计算公式 02gH A Q c μ= 式中,c μ称为管道系统的流量系数,它反映了沿程水头损失和局部水头损失对过流能力的影响。计算公式为 当行近流速水头很小时,可以忽略不计,上述流量公式将简化为 二.二

流体力学 第五章 压力管路的水力计算资料

流体力学第五章压力管路的水力计算

第五章压力管路的水力计算 主要内容 长管水力计算 短管水力计算 串并联管路和分支管路 孔口和管嘴出流 基本概念: 1、压力管路:在一定压差下,液流充满全管的流动管路。(管路中的压强可以大于大气压,也可以小于大气压) 注:输送气体的管路都是压力管路。 2、分类: 按管路的结构特点,分为 简单管路:等径无分支 复杂管路:串联、并联、分支 按能量比例大小,分为 长管:和沿程水头损失相比,流速水头和局部水头损失可以忽略的流动管路。短管:流速水头和局部水头损失不能忽略的流动管路。

第一节管路的特性曲线 一、定义:水头损失与流量的关系曲线称为管路的特性曲线。 二、特性曲线 l l L g V d L g V d l l g V d l d l g V d l g V h h h f j w + = = + = ?? ? ? ? ? + = + = + = 当 当 当 其中, 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 λ λ λ λ λ ζ (1) 把2 4 d Q A Q V π = = 代入上式得: 2 2 5 2 2 2 28 4 2 1 2 Q Q d g L d Q g d L g V d L h w α π λ π λ λ= = ? ? ? ? ? = = (2) 把上式绘成曲线得图。 第二节长管的水力计算 一、简单长管 1、定义:由许多管径相同的管子组成的长输管路,且沿程损失较大、局部损失 较小,计算时可忽略局部损失和流速水头。 2、计算公式:简单长管一般计算涉及公式 2 2 1 1 A V A V=(3) f h p z p z+ + + γ γ 2 2 1 1 = (4) g V D L h f2 2 λ = (5) 说明:有时为了计算方便,h f的计算采用如下形式:

燃气管道水力计算

1.高压、中压燃气管道水力计算公式: Z T T d Q L P P 0 5 210 2 2 2 110 27.1ρ λ ?=- 式中:P 1 — 燃气管道起点的压力(绝对压力,kPa ); P 2 — 燃气管道终点的压力(绝对压力,kPa ); Q — 燃气管道的计算流量(m 3/h ); L — 燃气管道的计算长度(km ); d — 管道内径(mm ); ρ — 燃气的密度(kg/m 3);标准状态下天然气的密度一般取0.716 kg/m 3。 Z — 压缩因子,燃气压力小于1.2MPa (表压)时取1; T — 设计中所采用的燃气温度(K ); T0 — 273.15(K )。 λ— 燃气管道的摩擦阻力系数; 其中燃气管道的摩擦阻力系数λ的计算公式: 25 .06811.0??? ? ??+ =e R d K λ K — 管道内表面的当量绝对粗糙度(mm );对于钢管,输送天然 气和液化石油气时取0.1mm ,输送人工煤气时取0.15mm 。 R e — 雷诺数(无量纲)。流体流动时的惯性力Fg 和粘性力(内摩擦 力)Fm 之比称为雷诺数。用符号Re 表示。层流状态,R e ≤ 2100;临界状态,R e =2100~3500;紊流状态,R e >3500。 在该公式中,燃气管道起点的压力1P ,燃气管道的计算长度L ,燃气密度ρ,燃气温度T ,压缩因子Z 为已知量,燃气管道终点的压力2P ,燃气管道的计算流量Q ,燃气管道内径d 为参量,知道其中任意两个,都可计算其中一个未知量。 如燃气管道终点的压力2P 的计算公式为: ZL T T d Q P P 0 5 210 2 1210 27.1ρ ?-= 某DN100中压输气管道长0.19km ,起点压力0.3MPa ,最大流量1060 m 3/h ,输气温度为20℃,应用此公式计算,管道末端压力2P =0.29MPa 。

管道面积.重量-计算公式定律

工程量(面积)计算公式 1、除锈、刷油工程。 (1)设备筒体、管道表面积计算公式: S=π×D×L 式中π——圆周率; D——设备或管道直径; L——设备筒体高或管道延长米。 (2)计算设备筒体、管道表面积时已包括各种管件、阀门、法兰、人孔、管口凹凸部分,不再另外计算。 2、防腐蚀工程。 (1)设备筒体、管道表面积计算公式同(1)。 (2)阀门表面积计算式:(图一) S=π×D×2.5D×K×N 图一

式中D——直径; K——1.05; N——阀门个数。 (3)弯头表面积计算式:(图二) 图二 S=π×D×1.5D×K×2π×N/B 式中D——直径; K——1.05; N——弯头个数; B值取定为:90°弯头B=4;45°弯头B=8。 (4)法兰表面积计算式:(图三) S=π×D×1.5D×K×N 图三

式中D——直径; K——1.05; N——法兰个数。 (5)设备和管道法兰翻边防腐蚀工程量计算式:(图四) 图4 S=π×(D+A)×A 式中D——直径; A——法兰翻边宽。 (6)带封头的设备防腐(或刷油)工程量计算式:(图五)

图五 S=L×π×D+(D[]22)×π×1.5×N 式中N——封头个数; 1.5——系数值。 3、绝热工程量。 (1)设备筒体或管道绝热、防潮和保护层计算公式: V=π×(D+1.033δ)×1.033δ S=π×(D+2.1δ+0.0082)×L图五式中D——直径 1.033、 2.1——调整系数; δ——绝热层厚度; L——设备筒体或管道长; 0.0082——捆扎线直径或钢带厚。 (2)伴热管道绝热工程量计算式: ①单管伴热或双管伴热(管径相同,夹角小于

(完整版)水力计算

室内热水供暖系统的水力计算 本章重点 ? 热水供热系统水力计算基本原理。 ? 重力循环热水供热系统水力计算基本原理。 ? 机械循环热水供热系统水力计算基本原理。 本章难点 ? 水力计算方法。 ? 最不利循环。 第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理 一、热水供暖系统管路水力计算的基本公式 当流体沿管道流动时,由于流体分子间及其与管壁间的摩擦,就要损失能量;而当流体流过管道的一些附件 ( 如阀门、弯头、三通、散热器等 ) 时,由于流动方向或速度的改变,产生局部旋涡和撞击,也要损失能量。前者称为沿程损失,后者称为局部损失。因此,热水供暖系统中计算管段的压力损失,可用下式表示: Δ P =Δ P y + Δ P i =R l + Δ P i Pa 〔 4 — 1 〕 式中Δ P ——计算管段的压力损失, Pa ;

Δ P y ——计算管段的沿程损失, Pa ; Δ P i ——计算管段的局部损失, Pa ; R ——每米管长的沿程损失, Pa / m ; l ——管段长度, m 。 在管路的水力计算中,通常把管路中水流量和管径都没有改变的一段管子称为一个计算管段。任何一个热水供暖系统的管路都是由许多串联或并联的计算管段组成的。 每米管长的沿程损失 ( 比摩阻 ) ,可用流体力学的达西.维斯巴赫公式进行计算 Pa/m ( 4 — 2 ) 式中一一管段的摩擦阻力系数; d ——管子内径, m ; ——热媒在管道内的流速, m / s ; 一热媒的密度, kg / m 3 。 在热水供暖系统中推荐使用的一些计算摩擦阻力系数值的公式如下: ( — ) 层流流动 当 Re < 2320 时,可按下式计算;

供热管网各参数计算常用公式

供热管网各参数计算 常用公式

供热管网各参数常用计算公式 1比摩阻R (P/m )——集中供热手册P 196 R = 6.25×10-2×52d G ρλ 其中:λ—— 管道摩擦系数(查动力管道手册P345页) λ= 1/(1.14+2×log K d )2 G —— 介质质量流量(t/h ) 或:R=d 22 λρν=6.88×10-3×25.525 .02d K G ρ ρ—— 流体介质密度(kg/m 3) d —— 管道内径(m ) K ——管内壁当量绝对粗糙度(m ) 2、管道压力降△P (MPa ) △P = 1.15R (L+∑Lg )×10-6 其中:L —— 管道长度(m ) ∑Lg ——管道附件当量长度(m ) 3、管道单位长度热损q (W/m ) q = 其中:T 0 —— 介质温度(℃) λ1 —— 内层保温材料导热系数(W/m.℃) λ2 —— 外层保温材料导热系数(W/m.℃) D 0 —— 管道外径(m ) D 1 —— 内保温层外径(m ) D 2 —— 外保温层外径(m ) α—— 外表面散热系数[α=1.163×(10+6?)] ?—— 环境平均风速。预算时可取α=11.63 Ln —— 自然对数底 4、末端温度T ed (℃) 2122011012121)16(D D D Ln D D Ln T αλλπ++-

T ed = T 0 - GC L L q g 310)(-?+ 其中:T 0 —— 始端温度(℃) L —— 管道长度(m ) Lg —— 管道附件当量长度(m ) G —— 介质质量流量(t/h ) C —— 介质定容比热(kj / kg.℃) 5、保温结构外表面温度T s (℃) T s = T a + α π2D q 其中:Ta ——环境温度(南方可取Ta =16℃) 6、管道冷凝水量(仅适用于饱和蒸汽)G C (t/h ) G C = γ3 106.3-?qL 其中:γ——介质汽化潜热(kj / kg ) 7、保温材料使用温度下的导热系数λt (W/m.℃) λt =λo +2 )(B A T T K + 其中:λo ——保温材料常态导热系数 T A —— 保温层内侧温度(℃) T B —— 保温层外侧温度(℃) K —— 保温材料热变系数 超细玻璃棉K=0.00017 硅酸铝纤维K=0.0002 8、管道直径选择d (mm ) 按质量流量计算:d = 594.5 ωρG 按体积流量计算:d = 18.8ωνG 按允许单位比摩阻计算:d = 0.0364×52 R G ?νλ 其中:G —— 介质质量流量(t/h ) G v —— 介质体积流量(m 3/h ) ω —— 介质流速(m/s ) ρ —— 介质密度(kg/m 3)

管道水力计算

管道水力计算 新大技术研究所:戴颂周 2012 年3 月2 日

目录 第一章单相液体管内流动和管道水力计算 (3) 第一节流体总流的伯努利方程 (3) 一、流体总流的伯努利方程 (3) 二、流体流动的水力损失 (3) 第二节流体运动的两种状态 (6) 一、雷诺实验 (6) 二、雷诺数 (7) 三、圆管中紊流的运动学特征—速度分布 (7) 四、雷诺数算图 (8) 第三节沿程水力损失 (9) 一、计算方法: (9) 第四节局部水力损失 (14) 第五节管道的水力计算 (17) 一、管道流体的允许流速(经济流速供参考) (17) 二、简单管道的水力计算 (19) 第二章玻璃钢管道水力计算 (20) 第一节玻璃钢管道水力计算公式 (20) 一、玻璃钢管道水力计算公式 (20) 二、管道水力压降曲线 (21) 三、常用液体压降的换算 (21) 四、常用管件压降 (23) 第二节油气集输管道压降计算 (24) 第三节玻璃钢输水管线的水力学特性 (25) 一、玻璃钢输水管水流量计算 (25) 二、玻璃钢输水管水击强度计算 (25) 第三章管道水力学计算中应注意的几个问题 (28) 一、热油管道的工艺计算 (28) 二、油水两相液体的工艺计算 (28) 三、地形变化时的水力坡降 (30)

第一章 单相液体管内流动和管道水力计算 第一节 流体总流的伯努利方程 一、流体总流的伯努利方程 1. 流体总流的伯努利方程式(能量方式) =++g c g P Z 22 1111αρw h g c g P Z +++22 2222αρ 2. 方程的分析 (1) 方程的意义 物理意义:不可压缩的实际流体在管道内流动时的能量守恒,或者说,上游机械能=下游机械能+能量的损失。 (2) 各项的意义 -21,z z 单位重量流体所具有的位能,或位置水头,m ,即起点、终点标高。-g p g p ρρ/,/21单位重量流体所具有的压能,或压强水头,m ;即P 1 P 2为起点、 终点液流压力,-g c g c 2/,2/2 22211αα单位重量流体所具有的动能,或速度水头, m ;即C 1 C 2为液流起、终点的流速。 -21,αα单位重量流体的动能修正系数;-w h 单位重量流体流动过程的水力损失,m 。 二、流体流动的水力损失 1. 水力损失的计算 液体所以能在管道中流动,是由于泵或自然位差提供的能量。液体流动过程中与各种管道、阀件、管件发生摩擦或撞击而产生阻力。同时液体质点间的互相摩擦和撞击也要产生阻力。为了使液体继续流动,就必须供给能量,以克服这些阻力。用于克服液流阻力的能量,就是管路摩阻损失。水力损失一般包括两项,即沿程损失 f h 与局部损失 m h 。因此,流体流动时上、下游截面间的总水力损失 w h 应等于两截面间的所有沿程损失与局部损失之和,即

流量与管径、压力、流速之间关系计算公式

流量与管径、压力、流速的一般关系 一般工程上计算时,水管路,压力常见为0.1--0.6MPa,水在水管中流速在1--3米/秒,常取1.5米/秒。 流量=管截面积X流速=0.002827X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,饱和蒸汽的公式与水相同,只是流速一般取20--40米/秒。 水头损失计算Chezy 公式 这里: Q ——断面水流量(m3/s) C ——Chezy糙率系数(m1/2/s) A ——断面面积(m2) R ——水力半径(m) S ——水力坡度(m/m) 根据需要也可以变换为其它表示方法: Darcy-Weisbach公式

由于 这里: h f——沿程水头损失(mm3/s) f ——Darcy-Weisbach水头损失系数(无量纲) l ——管道长度(m) d ——管道内径(mm) v ——管道流速(m/s) g ——重力加速度(m/s2) 水力计算是输配水管道设计的核心,其实质就是在保证用户水量、水压安全的条件下,通过水力计算优化设计方案,选择合适的管材和确经济管径。输配水管道水力计算包含沿程水头损失和局部水头损失,而局部水头损失一般仅为沿程水头损失的5~10%,因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算方法。 1.1 管道常用沿程水头损失计算公式及适用条件 管道沿程水头损失是水流摩阻做功消耗的能量,不同的水流流态,遵循不同的规律,计算方法也不一样。输配水管道水流流态都处在紊流区,紊流区水流的阻力是水的粘滞力及水流速度与压强脉动的结果。紊流又根据阻力特征划分为

水力光滑区、过渡区、粗糙区。管道沿程水头损失计算公式都有适用范围和条件,一般都以水流阻力特征区划分。 水流阻力特征区的判别方法,工程设计宜采用数值做为判别式,目前国内管道经常采用的沿程水头损失水力计算公式及相应的摩阻力系数,按照水流阻力特征区划分如表1。 沿程水头损失水力计算公式和摩阻系数表1

管道的水力计算

第三章管道的水力计算及强度计算 第一节管道的流速和流量 流体最基本的特征就是它受外力或重力的作用便产生流动。如图3—1所示装置,如把管道中的阀门打开,水箱内的水受重力作用,以一定的流速通过管道流出。如果水箱内的水位始终保持不变,那么管道中的流速也自始至终保持不变。管道中的水流速度有多大?每小时通过管道的流量是多少?这些都是实际工作中经常遇到的问题。 图3—1水在管道内的流动 为了研究流体在管道内流动的速度和流量,这里先引出过流断面的概念。图3—2为水通过管道流动的两个断面1—1及2—2,过流断面指的是垂直于流体流动方向上流体所通过的管道断面,其断面面积用符号A来表示,它的单位为m2或cm2。 图32管流的过流断面 a)满流b)不满流

流量是指单位时间内,通过过流断面的流体体积。以符号q v表示,其单位为m3/h,cm3/h或m3/s,cm3/s。 流速是指单位时间内,流体流动所通过的距离。以符号。表示,其单位为m/s或cm/s。 图3—3管流中流速、流量、过流断面关系示意图流量、流速与过流断面之间的关系如下: 以水在管道中流动为例,如图3—3所示,在管段上取过流断面1—1,如果在单位时间内水从断面1—1流到断面2—2,那么断面1—1和断面2—2所包围的管段的体积即为单位时间内通过过流断面1—1时水的流量q v,而断面1—1和断面2—2之间的距离就是单位时间内水流所通过的路程,即流速。 由上可知,流量、流速和过流断面之间的关系式为 q v=vA (3—1) 式(3—1)叫做流量公式,它说明流体在管道中流动时,流速、流量和过流断面三者之间的相互关系,即流量等于流速与过流断面面积的乘积。如果在一段输水管道中,各过流断面的面积及所输送的水量一定,即在管道中途没有支管与其连接,既没有水流出,也没有水流入,那么管道内各过流断面的水流速度也不会变化;若管段的管径是

输水管道水力计算公式

输水管道水力计算公式 1.常用的水力计算公式: 供水工程中的管道水力计算一般均按照均匀流计算,目前工程设计中普遍采用的管道水力计算公式有: 达西(DARCY )公式: g d v l h f 22 **=λ (1) 谢才(chezy )公式: i R C v **= (2) 海澄-威廉(HAZEN-WILIAMS )公式: 87 .4852.1852.167.10d C l Q h h f ***= (3) 式中 h f -----------沿程损失,m λ----------沿程阻力系数 l -----------管段长度,m d-----------管道计算内径,m g-----------重力加速度,m/s 2 C-----------谢才系数 i------------水力坡降; R-----------水力半径,m Q-----------管道流量m/s 2 v------------流速 m/s C n -----------海澄―威廉系数 其中达西公式、谢才公式对于管道和明渠的水力计算都适用。海澄-威廉公式影响参数较小,作为一个传统公式,在国内外被广泛用于管网系统计算。三种水力计算公式中 ,与管道内壁粗糙程度相关的系数均是影响计算结果的重要参数。 2.规范中水力计算公式的规定 3.查阅室外给水设计规范及其他各管道设计规范,针对不同的设计条件,推荐 采用的水力计算公式也有所差异,见表1: 表1 各规范推荐采用的水力计算公式

3.1达西公式 达西公式是基于圆管层流运动推导出来的均匀流沿程损失普遍计算公式,该式适用于任何截面形状的光滑或粗糙管内的层流和紊流。公式中沿程阻力系数λ值的确定是水头损失计算的关键,一般采用经验公式计算得出。舍维列夫公式,布拉修斯公式及柯列勃洛克(C.F.COLEBROOK )公式均是针对工业管道条件计算λ值的著名经验公式。 舍维列夫公式的导出条件是水温10℃,运动粘度1.3*10-6 m 2/s,适用于旧钢管和旧铸铁管,紊流过渡区及粗糙度区.该公式在国内运用较广. 柯列勃洛可公式)Re 51.27.3lg(21 λ λ+?*-=d (Δ为当量粗糙度,Re 为雷诺数)是根据大量工业管道试验资料提出的工业管道过渡区λ值计算公式,该式实际上是泥古拉兹光滑区公式和粗糙区公式的结合,适用范围为4000

管道通过能力的实用计算公式及其选择

天然气由气田或气体处理厂进入输气干线,其流量和压力是稳定的。在有压缩机站的长输管道两站间的管段,起点与终点的流量是相同的,压力也是稳定的,即属于稳定流动。长输管道的末段,有时由于城镇用气量的不均衡,要承担城镇日用气量的调峰,则长输管道末段在既输气又储气、供气的条件下,它的起点和终点压力,以及终点流量二十四小时都是不同的,属不稳定流动(流动随时间而变)。天然气的温度在进入输气管时,一般高于(也可能低于)管道埋深处的土壤温度。并且随着起点到终点的压力降,存在焦耳-汤姆逊节流效应产生温降,但由于管道与周围土壤的热传导,随着天然气在管道的输送过程,天然气的温度会缓慢地与输气管道深处的地层温度逐渐平衡。所以天然气在输气干管中流动状态,也不完全是等温过程,为便于理解,我们先给出稳定流动下的水力计算基本公式,再介绍沿线温度分布规律和平均温度。 计算公式随地形条件差异而不同。 在平坦地带,由于气体密度低,对于输气管道任意两点间的相对高差小于200 m的管道,可视为水平输气管段。在稳定输送状态下,管道输送量与管道起、终点压力的函数关系如下: 式中Q——管道标准状态下的体积流量,m3/s; C——常数,按此处所取各参数单位时,C值为··s/kg; p1——计算管段起点压力,Pa; p2——计算管段终点压力,Pa; λ——水力摩阻系数; d——管道内直径,m; L——管道计算段长度,m; △*——天然气相对密度; T——管道中天然气平均温度,K; Z——管输平均压力与平均温度下天然气压缩系数。 在地形起伏较大地带,当输气管道沿线任意两点高差大于200m,位差对输气管道流量的影响就不能忽略不计了。在稳定输送状态下,非水平输气管段的基本流量公式为:

水力计算公式选用

长距离输水管道水力计算公式的选用 1. 常用的水力计算公式: 供水工程中的管道水力计算一般均按照均匀流计算,目前工程设计中普遍采用的管道水力计算公式有: 达西(DARCY )公式: g d v l h f 22 **=λ (1) 谢才(chezy )公式: i R C v **= (2) 海澄-威廉(HAZEN-WILIAMS )公式: 87 .4852 .1852.167.10d C l Q h h f ***= (3) 式中h f ------------沿程损失,m λ―――沿程阻力系数 l ――管段长度,m d-----管道计算内径,m g----重力加速度,m/s 2 C----谢才系数 i----水力坡降; R ―――水力半径,m Q ―――管道流量m/s 2 v----流速 m/s C n ----海澄――威廉系数

其中大西公式,谢才公式对于管道和明渠的水力计算都适用。海澄-威廉公式影响参数较小,作为一个传统公式,在国内外被广泛用于管网系统计算。三种水力计算公式中,与管道内壁粗糙程度相关的系数均是影响计算结果的重要参数。 2.规范中水力计算公式的规定 3.查阅室外给水设计规范及其他各管道设计规范,针对不同的设计条件,推荐采用的水力计算公式也有所差异,见表1: 表1 各规范推荐采用的水力计算公式

4. 公式的适用范围: 3.1达西公式 达西公式是基于圆管层流运动推导出来的均匀流沿程损失普遍计算公式,该式适用于任何截面形状的光滑或粗糙管内的层流和紊流。公式中沿程阻力系数λ)公式均是 针对工业管道条件计算λ值的着名经验公式。 舍维列夫公式的导出条件是水温10℃,运动粘度1.3*10-6 m 2/s,适用于旧钢管和旧铸铁管,紊流过渡区及粗糙度区.该公式在国内运用教广. 柯列勃洛可公式 )Re 51 .27.3lg( 21 λ λ +?*-=d (Δ为当量粗糙度,Re 为雷诺数)是根据大量工业管道试验资料提出的工业管道过渡区λ值计算公式,该式实际上是泥古拉兹光滑区公式和粗糙区公式的结合,适用范围为4000

管道承压计算公式

管道承压计算公式 无锡灏艺合金制品有限公司 一、根据设计压力计算壁厚 参照规范GB50316-2000<工业金属管道设计规范>计算公式P44,当直 管计算厚度S1小于管子外径D 的1/6时,按照下面公式计算 公式1 S1=) ]([21PY E PD +σ 公式2 S=S1+C1+C2

二、根据壁厚简单计算管道承受压力校核验算 公式1 P=S D ES +2)]([2σ 阀门磅级,MPA, BAR, PSI 和公斤的含义和换算 阀门磅级,MPA, BAR, PSI 和公斤的含义和换算 class 150 300 400 600 800 900 Mpa MPA 150LB 对应,300LB 对应,400LB 对应,600LB 对应10MPa ,800LB 对应13MPa ,900LB 对应15MP

对应42MPa 我通常所用的PN,CLass,都是压力的一种表示方法,所不同的是,它们所代表承受的压力对系是指在120℃下所对应的压力,而CLass美标是指在℃下所对应的压力。所以在工程互换中如CLass300#单纯用压力换算应是,但如果考虑到使用温度的话,它所对应的压力就升高了定相当于。 阀门的体系有2种:一种是德国(包括我国)为代表的以常温下(我国是100度、德国是12的“公称压力”体系。一种是美国为代表的以某个温度下的许用工作压力为代表的“温度压美国的温度压力体系中,除150LB以260度为基准外,其他各级均以454度为基准。 150磅级(150psi=1MPa)的25号碳钢阀门在260度时候,许用应力为1MPa,而在常温下的许约是。 所以,一般说美标150LB对应的公称压力等级为,300LB对应的公称压力等级为等等。 因此,不能随便按照压力变换公式来变换公称压力和温压等级。 PN是一个用数字表示的与压力有关的代号,是提供参考用的一个方便的圆整数,PN是近似于内阀门通常所使用的公称压力。对碳钢阀体的控制阀,指在200℃以下应用时允许的最大工作以下应用时允许的最大工作压力;对不锈钢阀体的控制阀,指在250℃以下应用时允许的最

各种管道水头损失简便计算公式

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λ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λ—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λ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γ—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γ值(×10-6) 05101520253040 水温℃ 1.78 1.52 1.31 1.14 1.000.890.80 0.66

γ(m3/s) 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γ=1.31×10-6 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)

水力计算公式选用

长距离输水管道水力计算公式的选用 1. 常用的水力计算公式: 供水工程中的管道水力计算一般均按照均匀流计算,目前工程设计中普遍采用的管道水力计算公式有: 达西(DARCY )公式: g d v l h f 22**=λ (1) 谢才(chezy )公式: i R C v **= (2) 海澄-威廉(HAZEN-WILIAMS )公式: 87 .4852 .1852.167.10d C l Q h h f ***= (3) 式中h f ------------沿程损失,m λ―――沿程阻力系数 l ――管段长度,m d-----管道计算内径,m g----重力加速度,m/s 2 C----谢才系数 i----水力坡降; R ―――水力半径,m Q ―――管道流量m/s 2 v----流速 m/s C n ----海澄――威廉系数

其中大西公式,谢才公式对于管道和明渠的水力计算都适用。海澄-威廉公式影响参数较小,作为一个传统公式,在国内外被广泛用于管网系统计算。三种水力计算公式中,与管道内壁粗糙程度相关的系数均是影响计算结果的重要参数。 2.规范中水力计算公式的规定 3.查阅室外给水设计规范及其他各管道设计规范,针对不同的设计条件,推荐采用的水力计算公式也有所差异,见表1: 表1 各规范推荐采用的水力计算公式

4.公式的适用范围:

3.1达西公式 达西公式是基于圆管层流运动推导出来的均匀流沿程损失普遍计算公式,该式适用于任何截面形状的光滑或粗糙管内的层流和紊流。公式中沿程阻力系数λ值的确定是水头损失计算的关键,一般采用经验公式计 算得出。舍维列夫公式,布拉修斯公式及柯列勃洛克(C.F.COLEBROOK )公式均是针对工业管道条件计算λ值的著名经验公式。 舍维列夫公式的导出条件是水温10℃,运动粘度1.3*10-6 m 2/s,适用于旧钢管和旧铸铁管,紊流过渡区及粗糙度区.该公式在国内运用教广. 柯列勃洛可公式 )Re 51 .27.3lg( 21 λ λ +?*-=d (Δ为当量粗糙度,Re 为雷诺数)是根据大量工业管道试验资料提出的工业管道过渡区λ值计算公式,该式实际上是泥古拉兹光滑区公式和粗糙区公式的结合,适用范围为4000

燃气管道水力计算

燃气管道水力计算 集团文件版本号:(M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988)

1.高压、中压燃气管道水力计算公式: 式中:P 1 —燃气管道起点的压力(绝对压力,kPa); P 2 —燃气管道终点的压力(绝对压力,kPa); Q —燃气管道的计算流量(m3/h); L —燃气管道的计算长度(km); d —管道内径(mm); ρ—燃气的密度(kg/m3);标准状态下天然气的密度一般取0.716 kg/m3。 Z—压缩因子,燃气压力小于1.2MPa(表压)时取1; T—设计中所采用的燃气温度(K); T — 273.15(K)。 λ—燃气管道的摩擦阻力系数; 其中燃气管道的摩擦阻力系数λ的计算公式: K —管道内表面的当量绝对粗糙度(mm);对于钢管,输送天然气和液化石油气时取0.1mm,输送人工煤气时取0.15mm。 R e —雷诺数(无量纲)。流体流动时的惯性力Fg和粘性 力(内摩擦力)Fm之比称为雷诺数。用符号Re表示。层流状态,R e 2100;临界状态,R e =2100~3500;紊流状态,R e >3500。 在该公式中,燃气管道起点的压力 1 P,燃气管道的计算长度L,燃气密度ρ,燃气温度T,压缩因子Z为已知量,燃气管道终点的压力2 P,燃气管道的计算流量Q,燃气管道内径d为参量,知道其中任意两个,都可计算其中一个未知量。

如燃气管道终点的压力 P的计算公式为: 2 某DN100中压输气管道长0.19km,起点压力0.3MPa,最大流量1060 m3/h,输气温度为20℃,应用此公式计算,管道末端压力 P=0.29MPa。 2 2.低压燃气管道水力计算公式: 式中:P —燃气管道的摩擦阻力损失(Pa); Q —燃气管道的计算流量(m3/h); L —燃气管道的计算长度(km); λ—燃气管道的摩擦阻力系数; d —管道内径(mm); ρ—燃气的密度(kg/m3); Z—压缩因子,燃气压力小于1.2MPa(表压)时取1; T—设计中所采用的燃气温度(K); — 273.15(K)。 T

水力计算

第二节水力计算 第3.2.1条排水管渠的流速,应按下列公式计算: 式中v ——流速(m/s); R ——水力半径(m); I ——水力坡降; n ——粗糙系数。 第3. 2.2条管渠粗糙系数宜按表3.2.2采用。 第3.2.3条排水管渠的最大设计充满度和超高,应遵守下列规定: 一、污水管道应按不满流计算,其最大设计充满度应按表3.2.3采用。 二、雨水管道和合流管道应按满流计算。 注:在计算污水管道充满度时,不包括沐浴或短时间内突然增加的污水量,但当管径小于或等于300mm时,应按满流复核。 三、明渠超高不得小于0.2m。 第3.2.4条排水管道的最大设计流速,应遵守下列规定: -、金属管道为10 m/s; 二、非金属管道为 5 m/s。

第3.2.5条排水明渠的最大设计流速应遵守下列规定: 一、当水流深度为0.4~1.0m时,宜按表3.2.5采用。 二、当水流深度在0.4~1.0m范围以外时,表3.2.5所列最大设计流速应乘以下列系数:h <0.4m时系数=0.85; 1.0<h< 2.0m时系数=1.25; h≥2.0m时系数= 1.40. 注:h为水流深度。 第3.2.6条排水管渠的最小设计流速,应遵守下列规定: 一、污水管道在设计充满度下为0.6m/s 。 注:含有金属、矿物固体或重油杂质的生产污水管道,其最小设计流速宜适当加大。 二、雨水管道和合流管道在满流时为0.75m/s 。 三、明渠为0.4 m/s 。 注:①当起点污水管段中的流速不能满足以上规定时,应符合本规范第3.2.9 条要求。 ②设计流速不满足最小设计流速时,应增设清淤措施。 第3.2.7条生活污水压力输泥管的最小设计流速,一般可按表3.2.7采用。

长距离输水管道水力计算公式的选用

长距离输水管道水力计算公式的选用 王雪原黄慎勇付忠志 (中国市政工程西南设计研究院,成都610081) 摘要就长距离输水管道的材质、管道口径和衬里等管道特性因素,结合各设计规范的推荐公式进行了对比分析,并根据各水力计算公式的适用范围及限制条件,指出不同管道特性条件可能对水力计算结果造成的影响,建议在大口径长距离输水管道设计中采用对三个紊流区域均适用的柯列勃洛克公式替代海澄一威廉公式,以期得到较为安全合理的设计成果。 关键词长距离输水管道水力计算公式适用范围管道特性条件 Hydrauliccalculationoflongdistancewatersupplypipeline WangXue—yuan,HuangShen—yong,FuZhong—zhi(South-WestMunicipalEngineeringDesign&Research[nstituteofChina,Chengdu610081,China)Abstract:Theformulaeofhydrauliccalculationrecommendedbythedesigncodewerecom—paredforlongdistancewatersupplypipelineswithsubstantiveconditionofdifferentsize,pipe-makingandliningmaterials,andthesuitabilityandlimitationofeachformulaarediscussed.Thepotentialeffectofpipefeatureonhydrauliccalculationhasbeen indicatedanditwasrecommendedthattheColebrookequation,whichissuitableintri—turbulentzonescouldbebesttoreplacetheHazen—Williamsformulatogetbetterresultofrationaldesignwithhighersafety. Keywords:Longdistancewatersupplypipeline;Formulaforhydrauliccalculation;Suitablerange;Pipelinefeature 0前言 城市供水工程中,长距离管道输水是一种常见 输水形式,其输水的水头损失主要为沿程水头损失。 由于水资源的日益缺乏,越来越多的城市已经不得 不进行长距离输水,长距离输水管道在城市供水工 程的建设总投资中所占的比重也越来越大,因此对 长距离输水管道的合理设计显得更加重要,而对管 道进行准确的水力计算则是确定方案可行性和经济 性的一个十分重要的步骤。 1常用的水力计算公式 供水工程中的管道水力计算一般按照均匀流计 算,目前工程设计中普遍采用的管道水力计算公式有: 达西(Darcy)公式: 铲A吉蓦32给水排水V01.32No.102006(1) 谢才(Chezy)公式: u—C胡万(2)海澄一威廉(Hazen—Williams)公式: 铲糌 式中^f——沿程损失,m; A——沿程阻力系数; Z——管段长度,m; d——管道计算内径,m; g——重力加速度,m/s2; 卜谢才系数; i——水力坡降; R——水力半径,m; Q一管道流量,m3s; r流速,m/s; (3)  万方数据

相关主题
文本预览
相关文档 最新文档