管道比摩阻的快速计算
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摩阻计算公式摩阻,听起来是不是有点陌生又有点神秘?别担心,让咱们一起来揭开它的面纱,搞清楚摩阻计算公式这个神奇的东西。
先来说说啥是摩阻。
简单来讲,摩阻就是在流体流动过程中,由于流体与管道内壁或者其他物体表面的摩擦而产生的阻力。
想象一下,水在水管里流动,或者空气在风道里穿梭,它们都会受到这样的阻力。
那摩阻计算公式到底是啥呢?常见的摩阻计算公式有达西-威斯巴赫公式(Darcy-Weisbach Equation),它长这样:$h_f =f\frac{L}{D}\frac{v^2}{2g}$ 。
这里的 $h_f$ 表示沿程水头损失,也就是摩阻造成的能量损失;$f$ 是摩擦系数,和管道内壁的粗糙度等有关;$L$ 是管道长度;$D$ 是管道直径;$v$ 是流体的平均流速;$g$ 是重力加速度。
我记得有一次,在学校的实验室里,我们做了一个关于水流摩阻的小实验。
老师给我们准备了不同材质和管径的水管,让我们通过改变水流速度和测量水头损失来验证这个公式。
我当时特别兴奋,拿着尺子和秒表,认真地记录着每一个数据。
当水流快速通过细管的时候,我明显感觉到水的冲击力很强,但是测量出来的水头损失也很大。
而在粗管里,水流相对平缓,水头损失就小了很多。
我一边做实验,一边在心里默默想着那个摩阻计算公式,试图去理解每个参数的意义。
回到公式本身,摩擦系数 $f$ 是个很关键的因素。
它的确定可不简单,要考虑管道的材质、粗糙度,还有流体的性质。
比如说,光滑的不锈钢管和粗糙的铸铁管,它们的摩擦系数就相差很大。
另外,管道长度 $L$ 越长,摩阻通常也会越大。
这就好比跑步,跑的路程越长,你可能就会越累,遇到的阻力感觉也越大。
管径 $D$ 对摩阻的影响也不能忽视。
管径越小,流体受到的限制就越大,摩阻也就相应增加。
这就像在狭窄的通道里走路,总觉得比在宽阔的大道上费劲。
流速 $v$ 的平方也出现在公式中,这意味着流速对摩阻的影响非常显著。
流速越快,摩阻造成的能量损失就会急剧上升。
风管内空气流动的阻力有两种,一种是由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的沿程能量损失,称为摩擦阻力或沿程阻力;另一种是空气流经风管中的管件及设备时,由于流速的大小和方向变化以及产生涡流造成比较集中的能量损失,称为局部阻力。
一、摩擦阻力根据流体力学原理,空气在横断面形状不变的管道内流动时的摩擦阻力按下式计算:ΔPm=λν2ρl/8Rs对于圆形风管,摩擦阻力计算公式可改写为:ΔPm=λν2ρl/2D圆形风管单位长度的摩擦阻力(比摩阻)为:Rs=λν2ρ/2D以上各式中λ————摩擦阻力系数ν————风管内空气的平均流速,m/s;ρ————空气的密度,Kg/m3;l ————风管长度,mRs————风管的水力半径,m;Rs=f/Pf————管道中充满流体部分的横断面积,m2;P————湿周,在通风、空调系统中既为风管的周长,m;D————圆形风管直径,m。
矩形风管的摩擦阻力计算我们日常用的风阻线图是根据圆形风管得出的,为利用该图进行矩形风管计算,需先把矩形风管断面尺寸折算成相当的圆形风管直径,即折算成当量直径。
再由此求得矩形风管的单位长度摩擦阻力。
当量直径有流速当量直径和流量当量直径两种;流速当量直径:Dv=2ab/(a+b)流量当量直径:DL=1.3(ab)0.625/(a+b)0.25在利用风阻线图计算是,应注意其对应关系:采用流速当量直径时,必须用矩形中的空气流速去查出阻力;采用流量当量直径时,必须用矩形风管中的空气流量去查出阻力。
二、局部阻力当空气流动断面变化的管件(如各种变径管、风管进出口、阀门)、流向变化的管件(弯头)流量变化的管件(如三通、四通、风管的侧面送、排风口)都会产生局部阻力。
局部阻力按下式计算:Z=ξν2ρ/2ξ————局部阻力系数。
局部阻力在通风、空调系统中占有较大的比例,在设计时应加以注意,为了减小局部阻力,通常采用以下措施:1. 弯头布置管道时,应尽量取直线,减少弯头。
风管内空气流动的阻力有两种,一种是由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的沿程能量损失,称为摩擦阻力或沿程阻力;另一种是空气流经风管中的管件及设备时,由于流速的大小和方向变化以及产生涡流造成比较集中的能量损失,称为局部阻力。
一、摩擦阻力根据流体力学原理,空气在横断面形状不变的管道内流动时的摩擦阻力按下式计算:ΔPm=λν2ρl/8Rs对于圆形风管,摩擦阻力计算公式可改写为:ΔPm=λν2ρl/2D圆形风管单位长度的摩擦阻力(比摩阻)为:Rs=λν2ρ/2D以上各式中λ————摩擦阻力系数ν————风管内空气的平均流速,m/s;ρ————空气的密度,Kg/m3;l————风管长度,mRs————风管的水力半径,m;Rs=f/Pf————管道中充满流体部分的横断面积,m2;P————湿周,在通风、空调系统中既为风管的周长,m;D————圆形风管直径,m。
矩形风管的摩擦阻力计算我们日常用的风阻线图是根据圆形风管得出的,为利用该图进行矩形风管计算,需先把矩形风管断面尺寸折算成相当的圆形风管直径,即折算成当量直径。
再由此求得矩形风管的单位长度摩擦阻力。
当量直径有流速当量直径和流量当量直径两种;流速当量直径:Dv=2ab/(a+b)流量当量直径:DL=1.3(ab)0.625/(a+b)0.25在利用风阻线图计算是,应注意其对应关系:采用流速当量直径时,必须用矩形中的空气流速去查出阻力;采用流量当量直径时,必须用矩形风管中的空气流量去查出阻力。
二、局部阻力当空气流动断面变化的管件(如各种变径管、风管进出口、阀门)、流向变化的管件(弯头)流量变化的管件(如三通、四通、风管的侧面送、排风口)都会产生局部阻力。
局部阻力按下式计算:Z=ξν2ρ/2ξ————局部阻力系数。
局部阻力在通风、空调系统中占有较大的比例,在设计时应加以注意,为了减小局部阻力,通常采用以下措施:1.弯头布置管道时,应尽量取直线,减少弯头。
管道摩阻损失的计算公式根据《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB10002.3-2005第6.3.4条规定,后张法构件张拉时,由于钢筋与管道间的摩擦引起的应力损失按下式计算:()1[1]kx L con e μθσσ-=-+ 式中1L σ——由于摩擦引起的应力损失(MPa);con σ——钢筋(锚下)控制应力(MPa);θ——从张拉端至计算截面的长度上,钢筋弯起角之和(rad);x ——从张拉端至计算截面的管道长度(m);μ——钢筋与管道之间的摩擦系数; k ——考虑每米管道对其设计位置的偏差系数。
根据公式推导k 和μ计算公式,设主动端压力传感器测试值为P 1,被动端为P 2,此时管道长度为l , θ为管道全长的曲线包角,考虑公式两边同乘以预应力钢绞线的有效面积,则可得:)(1 )(121kl e P P P +μθ--=- 即: )(12 kl eP P +μθ-= 两边取对数可得:)/ln(12P P kl -=+μθ令 )/ln(12P P y -=, 则y kl =+μθ由此,对不同管道的测量可得一系列方程式:111y kl =+μθ 即 0111=-+y kl μθ222y kl =+μθ 即 0222=-+y kl μθn n n y kl =+μθ 即 0=-+n n n y kl μθ由于测试存在误差,上式右边不会为零,假设1111F =Δy kl -+μθ2222F =Δy kl -+μθn n n n y kl F =Δ-+μθ则利用最小二乘法原理,同时令21)(i ni F q ΔΣ==有:2121)()(i i ni i i ni y kl F q -+==∑==μθΔΣ当00=∂∂=∂∂kq q μ (3-5) 时,21)(i ni F ΔΣ=取得最小值。
可得:011211112=-+=-+∑∑∑∑∑∑======n i i i n i i n i i i n i i i n i i i n i il y l k l y l k θμθθθμ式中:i y 为第i 管道对应的))/ln((12P P -值,i l 为第i 个管道对应的预应力筋空间曲线长度(m),i θ为第i 个管道对应的预应力筋空间曲线包角(rad),n 为实测的管道数目,且不同线形的预应力筋数目不小于2。
管道阻力计算空气在风管内的流动阻力有两种形式:一是由于空气自己的黏滞性以及空气与管壁间的摩擦所产生的阻力称为摩擦阻力;另一是空气流经管道中的管件时 (如三通、弯优等 ),流速的大小和方向发生变化,由此产生的局部涡流所引起的阻力,称为局部阻力。
一、摩擦阻力依照流体力学原理,空气在管道内流动时,单位长度管道的摩擦阻力按下式计算:v2R m4R s2(5— 3)式中Rm——单位长度摩擦阻力,Pa/m;υ——风管内空气的平均流速,m/ s;ρ——空气的密度,kg/ m3;λ——摩擦阻力系数;Rs——风管的水力半径,m。
对圆形风管:R s D4(5— 4)式中D——风管直径, m。
对矩形风管R sab2(a b)(5— 5)式中a, b——矩形风管的边长, m。
所以,圆形风管的单位长度摩擦阻力R mv2D 2(5— 6)摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态细风管内壁的粗糙度有关。
计算摩擦阻力系数的公式很多,美国、日本、德国的一些暖通手册和我国通用通风管道计算表中所采用的公式以下:1 2 lg(K 2.51)3.7D Re(5— 7)式中K ——风管内壁粗糙度,mm;Re——雷诺数。
Revd(5—8)式中υ——风管内空气流速,m/ s;d——风管内径,m;ν——运动黏度,m2/ s。
在实质应用中,为了防备烦杂的计算,可制成各种形式的计算表或线解图。
图5— 2 是计算圆形钢板风管的线解图。
它是在气体压力B=101. 3kPa、温度 t=20 ℃、管壁粗糙度K = 0.15mm 等条件下得出的。
经核算,按此图查得的Rm 值与《全国通用通风管道计算表》查得的λ/ d 值算出的Rm 值基本一致,其误差已可满足工程设计的需要。
只要已知风量、管径、流速、单位摩擦阻力 4 个参数中的任意两个,即可利用该图求得其余两个参数,计算很方便。
图 5— 2圆形钢板风管计算线解图[例 ]有一个10m长薄钢板风管,已知风量L = 2400m3/ h,流速υ= 16m/ s,管壁粗糙度 K = 0. 15mm,求该风管直径 d 及风管摩擦阻力R。
管道比阻s摘要:1.管道比阻的概念与意义2.管道比阻的计算方法3.降低管道比阻的措施4.管道比阻在工程中的应用正文:在我们生活和工作中,经常会接触到各种各样的管道,如供水、排水、燃气、石油等。
在这些管道系统中,一个重要的参数就是管道比阻。
本文将从四个方面介绍管道比阻的相关知识,包括概念与意义、计算方法、降低措施以及在工程中的应用。
一、管道比阻的概念与意义管道比阻是指管道内物料在流动过程中所受到的阻力与流体密度的比值。
它是一个衡量管道流动特性的重要参数,对于了解和分析管道的流动性能、优化管道设计、提高输送效率等方面具有很大的实际意义。
二、管道比阻的计算方法管道比阻的计算公式为:比阻= 阻力/ (流体密度× 流速)其中,阻力是指流体在管道内流动过程中产生的阻力,流体密度是指流体单位体积的质量,流速是指流体在管道内的速度。
三、降低管道比阻的措施1.选择合适的管道材料:降低管道材料的摩擦系数,可以减小阻力,从而降低管道比阻。
2.优化管道设计:合理安排管道的直径、长度、弯曲程度等参数,可以有效降低管道比阻。
3.采用流体减阻技术:通过改变流体的流动状态,如引入湍流抑制技术、使用减阻剂等,可以降低管道比阻。
4.定期清洗管道:清除管道内的沉积物和污垢,可以减小阻力,降低管道比阻。
四、管道比阻在工程中的应用1.供水系统:通过计算管道比阻,可以优化供水管道的设计,提高供水效率,降低能耗。
2.油气输送:在油气输送过程中,降低管道比阻可以提高输送效率,降低运行成本。
3.工业流体输送:在各种工业流体输送系统中,合理控制管道比阻有助于提高生产效率,降低能耗。
4.环保工程:在污水处理、废气排放等环保工程中,降低管道比阻可以提高处理效果,降低运行成本。
总之,了解和掌握管道比阻的计算方法及其在工程中的应用,对于我们优化管道设计、提高输送效率等方面具有重要意义。
管路阻力计算公式管路阻力是指液体在管道内流动时所受到的阻碍,其大小取决于流体的性质、管道的几何尺寸和流动的条件。
在实际工程中,准确计算管路阻力对于流体输送和工艺设计至关重要。
下面将介绍管路阻力的计算公式。
1.法氏公式法氏公式是计算管道流动阻力最常用的公式之一、它适用于圆形截面的水平、直立管道以及部分较短的水平、上升弯头。
其计算公式如下:ΔP=λ(L/D)(ρV^2/2)其中,ΔP为管道中的压力损失,单位为帕斯卡(Pa);λ为摩擦阻力系数,根据管道的材料及条件可以查表或参考标准值;L为管道的长度,单位为米(m);D为管道的内径,单位为米(m);ρ为流体的密度,单位为千克/立方米(kg/m^3);V为流体的流速,单位为米/秒(m/s)。
2.公因数法公因数法是另一种计算管道阻力的常用方法,适用于两端是同一直径的水平、上升和下降的圆管。
其计算公式如下:ΔP=KρV^2/2其中,ΔP为压力损失,单位为帕斯卡(Pa);K为公因数,其具体数值根据管道的条件可查表或参考标准值;ρ为流体的密度,单位为千克/立方米(kg/m^3);V为流体的流速,单位为米/秒(m/s)。
3.长度加速度法长度加速度法适用于水平直管或上升/下降弯头的计算中。
其计算公式如下:ΔP=1/2ρv^2(fL+g)其中,ΔP为压力损失,单位为帕斯卡(Pa);ρ为流体的密度,单位为千克/立方米(kg/m^3);v为流体的流速,单位为米/秒(m/s);f为管道长度与管径之比;L为管道长度,单位为米(m);g为液体的头压。
4.简化法式对于实际工程中的一些简化计算,可以采用以下常见的简化公式:-窄圆管公式:ΔP=32μLV/D^2,其中μ为动力黏度;-多种流状态公式:ΔP=αρV^2/2,其中α为系数;-工程系数法式:ΔP=βρV^2/2,其中β为系数。
需要注意的是,以上列出的公式都是针对一些特定条件下的近似计算公式,实际计算中需要结合具体的工程情况和流体参数,选择合适的公式进行计算。
摩擦阻力的计算
1)圆形风管的摩擦阻力计算:
单位(m)管长上的摩擦阻力计算公式为:
R m=(λ/4R S)·(0.5·V2·ρ)
式中:R m为单位管长的摩擦阻力,Pa/m;
λ为摩擦阻力系数,按风量和风速可从风管摩阻线解图查得;
V为风管中空气的平均流速,m/s;
ρ为风管中空气的密度,kg/m3;
Rs为风管的水力半径,M·Rs=f/u;
f为管道中充满空气部分的横断面面积,m2
u为湿周,m。
因此,圆形风管每米管长的摩擦阻力为Rm=(λ/D)·(0.5··V2·ρ)2)矩形风管的摩擦阻力计算:
可按圆形风管的公式计算,但水力半径和当量直径需按下式确定:
水力半径Rs=a·b/2(a+b)
当量直径D=2a·b/(a+b)
式中:a为矩形风管的长边;
b为矩形风管的短边。
3)局部阻力计算
局部阻力发生在空气流过弯头、三通和变径管处,计算式为:
H d=ζ(0.5·V2·ρ)
式中:H d为局部阻力,Pa;
ζ为局部阻力系数;
V为管内空气的平均流速,m/s;
ρ为空气的密度,kg/m3。
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:gd 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:87.4852.1852.167.10dC lQ h h f ***= (3) 式中h f ------------沿程损失,mλ―――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,mQ ―――管道流量m/s 2v----流速 m/sC 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(21λλ+∆*-=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<Re<108.大量的试验结果表明柯列勃洛克公式与实际商用圆管的阻力试验结果吻合良好,不仅包含了光滑管区和完全粗糙管区,而且覆盖了整个过渡粗糙区,该公式在国外得到及为广泛的应用.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<Re<105,一般用于紊流光滑管区的计算. 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61=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,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年度,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.经过内衬得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,或者内衬塑料得金属管道,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,采用适用光滑区得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得计算结果.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得且与《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得水力计算,其中海澄-威廉系数Ch 得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得内防腐涂层得管道,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,不同管材得差异均表现在 管内壁表面当量粗糙程度得不同上,各公式中与粗糙度相关系数得取值是影响计算结果得重要因素.值得一提得是,同种材质管道由于采用不同得加工工艺,其内表面得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根据雷诺数计算公式vVdRe ,雷诺数与流速v,管径d 成正比,与运动粘度成反比,因此对应管道得不同设计条件应对所使用计算公式得适用范围进行复核.保证计算得准确性. 大多说供水工程得设计按照水温10℃,运动粘度1.3*10-5m 2/s 得条件考虑,因此雷诺数实际受流速及管道口径得影响.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得适用范围,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得结果低11%以上.采用《埋地硬聚氯乙稀给水管道工程技术规程》推荐得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.因此笔者认为,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得其它经验公式,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或得的.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 得管道应尽量避免采用海澄-威廉公式计算以策安全.6.值得提出得是,上述所有水力计算公式中采用得管径均为计算内径,各种管道均应采用管道净内空直径计算,对于采用水泥砂浆内衬得金属管道应考虑内衬层厚度得影响.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地结果,手工计算时也可以通过查表或者查询蓦迪图辅助计算.。
区域供热2000.2期
在供热工程设计中,管道比摩阻的计算是必不可少的重要的程序。
比摩阻的取值直接影响到热网的水力工况及工程造价,它的技术性、经济性都比较强,是一个重要的设计参数。
比摩阻的计算一般采用查表法或公式法。
查表法,就是在设计手册的/网络水力计算表0中,根据所设计的流量,选取对应的管径,直接查出比摩阻的数值。
公式法,就是利用比摩阻的公式进行计算:先计算出管道摩擦系数K值,再求出比摩阻R。
K值可用尼古拉兹公式计算:
K=1/(1.14+21g@d/k)2
管道比摩阻R用下列公式计算:
R=6.25@10-2@K/Q@G2/d5
式中:K-管道摩擦系数;
d-管道内径m;
G-管道介质流量t/h;
Q-介质密度kg/m3;
k-管壁绝对粗糙度m;
R-管段比摩阻Pa/m;
查表法和公式法在使用上都存在一定弊病。
查表法,由于/网络水力计算表0中管道规格较少,特别是大管径的比摩阻一般设计手册中都很少见,而且表中流量数值的/空档0较多,查出的比摩阻数值大都是近似值,这就使计算误差很大,造成实际的运行工况与设计工况不相符。
采用公式法计算,虽然不受管径和流量的限制,计算也很精确,但计算太繁琐,速度太慢,所以除了计算特殊的管径、流量采用公式法外,一般很少采用。
本文介绍一种比摩阻快速计算方法。
管道的比摩阻与管段的阻力特性系数和流量的平方均成正比关系。
即:R=SG2Pa/m
式中:S-管段的阻力特性系数
Pa/(m3h)2
表一列出了常用各种规格管道的比摩阻快速计算公式。
用表一的快速计算公式,管径DN25-DN1200m m之间任何流量的比摩阻都可精确、快速计算出来。
例1已知:室外蒸汽网,管径DN300m m,流量G=20T/h,求R=?
计算:R=0.37953@202=151.8Pa/ m
例2已知:室外热水网设计流量120T/h,如果要求R不大于80Pa/m,应选多大管径的管道?
根据快速计算公式:S=R/G2=80/ 1202=0.005555
查快速计算公式S接近于0.005555的管径为DN200的管道,其S=0.00422
此时R=0.00422@1202=60.768Pa/m <80Pa/m,符合选用要求。
管道比摩阻的快速计算
青岛热电集团有限公司刘振
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区域供热2000.2期
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采用快速计算公式,计算速度要比常规公式法快几十倍,此方法不但快速、准确,而且公式可以记在日记本或电子笔记本上随身携带,现场计算非常方便,是查表
法和公式法不能比拟的。
快速计算公式笔者已应用多年,实践证明确实准确、快捷、方便,收到了事半功倍的效果。