水管阻力损失计算参考表
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水管阻力计算公式是流体动力学中一个重要的概念,用于计算水管中的阻力损失。
在给定的水流速和管道条件下,通过这个公式可以精确地计算出水头损失,从而为水力设计提供依据。
在计算水管阻力时,我们需要考虑两种类型的阻力:沿程阻力和局部阻力。
沿程阻力是由于水流在管道中流动时,受到管壁的摩擦和黏滞力的作用而产生的阻力。
这种阻力与管道的长度、直径、流速、水的密度和黏滞性等因素有关。
局部阻力则是指水流在通过管道中的各种管件、阀门、弯头等局部障碍物时所产生的阻力。
这种阻力与局部障碍物的形状、尺寸、水流方向改变的程度等因素有关。
沿程阻力的计算公式是R=λ/D*(ν^2*γ/2g),其中ν表示流速,λ表示阻力系数,γ表示密度,D表示管道直径,P表示压力,R表示沿程摩擦阻力。
这个公式是经过严格的理论推导和实验验证得出的,它可以比较精确地计算出给定条件下水流的沿程阻力。
局部阻力的计算公式是ΔP=λ*v^2/(2*g),其中ΔP表示局部阻力,λ表示局部阻力系数,v表示水管水流速,g表示重力加速度。
这个公式也可以通过理论推导和实验验证得出,用于计算水流通过局部障碍物时的阻力损失。
在进行水力设计时,我们需要考虑水管的总阻力损失。
总阻力损失的计算公式是h(Pa)=R*l+∑ΔP*A,其中R表示单位管长直管段的沿程阻力(简称比摩阻),l表示直管段长度,A表示管段截面积。
通过这个公式,我们可以根据具体的水管长度、直径、流速和水质条件等参数,计算出总的水头损失,从而为水力设计提供依据。
在进行水力设计时,我们还需要考虑其他因素对水流阻力的影响。
例如,水质条件对水流的黏滞性和阻力系数有一定的影响;管道材料和粗糙度也会影响水流的阻力;此外,管道中的弯头、阀门等局部障碍物的数量和类型也会影响水流的局部阻力。
因此,在计算水管阻力时,需要综合考虑各种因素,以获得更加准确的结果。
综上所述,水管阻力计算公式是水力设计中一个重要的概念,它可以帮助我们精确地计算出水头损失,从而为水力设计提供依据。
水管系统各部件局部阻力系数配件名称局部阻力系数值渐缩变经管(对应小断面流速)0.144图 10123321图 9图 8图 7图 6图 5图 4图 3图 2图 132112123123123123123321渐扩变经管(对应小断面流速)0.3无网滤水阀(对应阀进口流速)3.0合流三通--旁支图一(2—3)1.5合流三通--直通图二(1—3)0.5分流三通--旁支图三(1—2)1.5分流三通--直流图四(1—3).1合流三通图五(1,3—2)3.0分流三通图六(2--1,3)1.5合流三通图七(2—3).5分流三通图八(3—2).3直流四通图九2 .0分合流四通图十3 .0配件名称局部阻力系数值公称直径DN(mm)15225324>5045度弯头1.1.0.8.8.5.590度弯头2.2.01.51.51.01.090度煨弯及乙字弯 1.51.51.01.0.5.5截止阀16.010.09.09.08.07.0闸阀 1.5.5.5.5.5.5斜杆式截止阀3.3.03.02.52.52.0旋塞4.2.02.02.0----升降式截止阀16.010.09.09.08.07.0旋起式截止阀 5.14.54.14.13.93.4方型补偿器 2.0集气罐 1.5除污气10.0(3-7)过滤器2.2公称直径DN(mm)4057100150200300500750有滤网底阀12.1876532100.0.5.0.0.2.7.5.6并联环路压力损失的最大允许差值双管同程:15%双管异程:25%附录C 当量长度表所谓水泵的选取计算其实就是估算(很多计算公式本身就是估算的),估算分的细致些考虑的内容全面些就是精确的计算。
特别补充:当设计流量在设备的额定流量附近时,上面所提到的阻力可以套用,更多的是往往都大过设备的额定流量很多。
同样,水管的水流速建议计算后,查表取阻力值。
关于水泵扬程过大问题。
设计选取的水泵扬程过大,将使得富裕的扬程换取流量的增加,流量增加才使得水泵噪音加大。
并联环路压力损失的最大允许差值双管同程:15%双管异程:25%附录C 当量长度表所谓水泵的选取计算其实就是估算(很多计算公式本身就是估算的),估算分的细致些考虑的内容全面些就是精确的计算。
特别补充:当设计流量在设备的额定流量附近时,上面所提到的阻力可以套用,更多的是往往都大过设备的额定流量很多。
同样,水管的水流速建议计算后,查表取阻力值。
关于水泵扬程过大问题。
设计选取的水泵扬程过大,将使得富裕的扬程换取流量的增加,流量增加才使得水泵噪音加大。
特别的,流量增加还使得水泵电机负荷加大,电流加大,发热加大,“换过无数次轴承”还是小事,有很大可能还要烧电机的。
另外“水泵出口压力只有0.22兆帕”能说明什么呢?水泵进出口压差才是问题的关键。
例如将开式系统的水泵放在100米高的顶上,出口压力如果是0.22MPa,就这个系统将水泵放在地上向100米高的顶上送,出口压力就是0.32MPa了!1、水泵扬程简易估算法暖通水泵的选择:通常选用比转数ns在130~150的离心式清水泵,水泵的流量应为冷水机组额定流量的1.1~1.2倍(单台取1.1,两台并联取1.2。
按估算可大致取每100米管长的沿程损失为5mH2O,水泵扬程(mH2O):Hmax=△P1+△P2+0.05L(1+K)△P1为冷水机组蒸发器的水压降。
△P2为该环中并联的各占空调未端装置的水压损失最大的一台的水压降。
L为该最不利环路的管长K为最不利环路中局部阻力当量长度总和和与直管总长的比值,当最不利环路较长时K值取0.2~0.3,最不利环路较短时K值取0.4~0.62、冷冻水泵扬程实用估算方法这里所谈的是闭式空调冷水系统的阻力组成,因为这种系统是最常用的系统。
1.冷水机组阻力:由机组制造厂提供,一般为60~100kPa。
2.管路阻力:包括磨擦阻力、局部阻力,其中单位长度的磨擦阻力即比摩组取决于技术经济比较。
若取值大则管径小,初投资省,但水泵运行能耗大;若取值小则反之。
并联环路压力损失的最大允许差值双管同程:15%双管异程:25%附录C 当量长度表所谓水泵的选取计算其实就是估算(很多计算公式本身就是估算的),估算分的细致些考虑的内容全面些就是精确的计算。
特别补充:当设计流量在设备的额定流量附近时,上面所提到的阻力可以套用,更多的是往往都大过设备的额定流量很多。
同样,水管的水流速建议计算后,查表取阻力值。
关于水泵扬程过大问题。
设计选取的水泵扬程过大,将使得富裕的扬程换取流量的增加,流量增加才使得水泵噪音加大。
特别的,流量增加还使得水泵电机负荷加大,电流加大,发热加大,“换过无数次轴承”还是小事,有很大可能还要烧电机的。
另外“水泵出口压力只有0.22兆帕”能说明什么呢?水泵进出口压差才是问题的关键。
例如将开式系统的水泵放在100米高的顶上,出口压力如果是0.22MPa,就这个系统将水泵放在地上向100米高的顶上送,出口压力就是0.32MPa了!1、水泵扬程简易估算法暖通水泵的选择:通常选用比转数ns 在130~150的离心式清水泵,水泵的流量应为冷水机组额定流量的1.1~1.2倍(单台取1.1,两台并联取1.2。
按估算可大致取每100米管长的沿程损失为5mH2O,水泵扬程(mH2O):Hmax=△P1+△P2+0.05L(1+K)△P1为冷水机组蒸发器的水压降。
△P2为该环中并联的各占空调未端装置的水压损失最大的一台的水压降。
L 为该最不利环路的管长K为最不利环路中局部阻力当量长度总和和与直管总长的比值,当最不利环路较长时K值取0.2~0.3,最不利环路较短时K值取0.4~0.62、冷冻水泵扬程实用估算方法这里所谈的是闭式空调冷水系统的阻力组成,因为这种系统是最常用的系统。
1.冷水机组阻力:由机组制造厂提供,一般为60~100kPa。
2.管路阻力:包括磨擦阻力、局部阻力,其中单位长度的磨擦阻力即比摩组取决于技术经济比较。
若取值大则管径小,初省,但水泵运行能耗大;若取值小则反之。
并联环路压力损失的最大允许差值双管同程:15%双管异程:25%附录C 当量长度表所谓水泵的选取计算其实就是估算(很多计算公式本身就是估算的),估算分的细致些考虑的内容全面些就是精确的计算。
特别补充:当设计流量在设备的额定流量附近时,上面所提到的阻力可以套用,更多的是往往都大过设备的额定流量很多。
同样,水管的水流速建议计算后,查表取阻力值。
关于水泵扬程过大问题。
设计选取的水泵扬程过大,将使得富裕的扬程换取流量的增加,流量增加才使得水泵噪音加大。
特别的,流量增加还使得水泵电机负荷加大,电流加大,发热加大,“换过无数次轴承”还是小事,有很大可能还要烧电机的。
另外“水泵出口压力只有0.22兆帕”能说明什么呢?水泵进出口压差才是问题的关键。
例如将开式系统的水泵放在100米高的顶上,出口压力如果是0.22MPa,就这个系统将水泵放在地上向100米高的顶上送,出口压力就是0.32MPa了!1、水泵扬程简易估算法暖通水泵的选择:通常选用比转数ns在130~150的离心式清水泵,水泵的流量应为冷水机组额定流量的1.1~1.2倍(单台取1.1,两台并联取1.2。
按估算可大致取每100米管长的沿程损失为5mH2O,水泵扬程(mH2O):Hmax=△P1+△P2+0.05L(1+K)△P1为冷水机组蒸发器的水压降。
△P2为该环中并联的各占空调未端装置的水压损失最大的一台的水压降。
L为该最不利环路的管长K为最不利环路中局部阻力当量长度总和和与直管总长的比值,当最不利环路较长时K值取0.2~0.3,最不利环路较短时K值取0.4~0.62、冷冻水泵扬程实用估算方法这里所谈的是闭式空调冷水系统的阻力组成,因为这种系统是最常用的系统。
1.冷水机组阻力:由机组制造厂提供,一般为60~100kPa。
2.管路阻力:包括磨擦阻力、局部阻力,其中单位长度的磨擦阻力即比摩组取决于技术经济比较。
若取值大则管径小,初投资省,但水泵运行能耗大;若取值小则反之。
并联环路压力损失的最大允许差值双管同程:15%双管异程:25%附录C 当量长度表所谓水泵的选取计算其实就是估算(很多计算公式本身就是估算的),估算分的细致些考虑的内容全面些就是精确的计算。
特别补充:当设计流量在设备的额定流量附近时,上面所提到的阻力可以套用,更多的是往往都大过设备的额定流量很多。
同样,水管的水流速建议计算后,查表取阻力值。
关于水泵扬程过大问题。
设计选取的水泵扬程过大,将使得富裕的扬程换取流量的增加,流量增加才使得水泵噪音加大。
特别的,流量增加还使得水泵电机负荷加大,电流加大,发热加大,“换过无数次轴承”还是小事,有很大可能还要烧电机的。
另外“水泵出口压力只有0.22兆帕”能说明什么呢?水泵进出口压差才是问题的关键。
例如将开式系统的水泵放在100米高的顶上,出口压力如果是0.22MPa,就这个系统将水泵放在地上向100米高的顶上送,出口压力就是0.32MPa了!1、水泵扬程简易估算法暖通水泵的选择:通常选用比转数ns在130~150的离心式清水泵,水泵的流量应为冷水机组额定流量的1.1~1.2倍(单台取1.1,两台并联取1.2。
按估算可大致取每100米管长的沿程损失为5mH2O,水泵扬程(mH2O):Hmax=△P1+△P2+0.05L(1+K)△P1为冷水机组蒸发器的水压降。
△P2为该环中并联的各占空调未端装置的水压损失最大的一台的水压降。
L为该最不利环路的管长K为最不利环路中局部阻力当量长度总和和与直管总长的比值,当最不利环路较长时K值取0.2~0.3,最不利环路较短时K值取0.4~0.62、冷冻水泵扬程实用估算方法这里所谈的是闭式空调冷水系统的阻力组成,因为这种系统是最常用的系统。
1.冷水机组阻力:由机组制造厂提供,一般为60~100kPa。
2.管路阻力:包括磨擦阻力、局部阻力,其中单位长度的磨擦阻力即比摩组取决于技术经济比较。
若取值大则管径小,初投资省,但水泵运行能耗大;若取值小则反之。
渐缩变经管(对应小断面流速) 0.1 渐扩变经管(对应小断面流速) 0.3 无网滤水阀(对应阀进口流速) 3.0 合流三通--旁支 图一 (2— 3) 1.5 合流三通--直通 图二(1 — 3) 0.5 分流三通--旁支 图三(1 — 2) 1.5 分流三通--直流 图四(1 — 3)0.1合流三通 图五(1,3— 2) 3.0 分流三通 图六(2--1,3) 1.5 合流三通 图七(2— 3)0.5 分流三通 图八(3— 2) 0.3 直流四通 图九 2.0 分合流四通 图十3.04 图10配件名称水管系统各部件局部阻力系数局部阻力系数值配件名称局部阻力系数值公称直径DN (mm ) 15 20 25 32 40 >5045度弯头 1.0 1.0 0.8 0.8 0.5 0.590度弯头 2.0 2.0 1.5 1.5 1.0 1.090度煨弯及乙字弯 1.5 1.5 1.0 1.0 0.5 0.5截止阀 16.0 10.0 9.0 9.0 8.0 7.0闸阀 1.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5斜杆式截止阀 3.0 3.0 3.0 2.5 2.5 2.0旋塞 4.0 2.0 2.0 2.0 -- --升降式截止阀 16.0 10.0 9.0 9.0 8.0 7.0旋起式截止阀 5.14.54.14.13.93.4方型补偿器 2.0集气罐 1.5除污气 10.0( 3-7)过滤器2. 2公称直径DN (mm ) 40 50 70 100 150 200 300 500 750 有滤网底阀 12.010.08.57.06.05.23.7 2.51.6双管同程:15% 双管异程:25%2 223 3111图7图8图5 2 图62图12II3 2附录C当量长度表表C当■长度表(m)注d过滤器当董长度的取值,由生产厂提供.2当异径接头的出口直径不变而人口直径提高I级时,其当童长度应增大a 5 倍、提高2级或2级以上时,其当址长度应增1.0倍。
2.1水系统管路阻力估算、管路及水泵选择a)确定管径一般情况下,按5℃温差来确定水流量(或按主机参数表中的额定水流量),主管道按主机最大能力的总和估算,分支管道按末端名义能力估算。
根据能力查下面《能力比摩阻速查估算表》,选定管型。
b)沿程阻力计算根据公式沿程阻力=比摩阻×管长,即H y=R×L,pa,计算时应选取最不利管路来计算:第一步:采用插值法计算具体的适用比摩阻,比如能力为7.5kW,范围属于“6<Q≤11”能力段,K r=39.4,进行插值计算。
R=104+(7.5-6)×39.4=163.1 pa/m第二步:根据所需管长计算沿程阻力,假设管长L=28m,则H y= R×L=163.1×28=4566.8 pa=4.57 kpac)局部阻力计算作为估算,一般地,把局部阻力估算为沿程阻力的30-50%,当阀门、弯头、三通等管件较多的时候,取大值。
实际计算采用如下公式:Hj=ξ*ρv2/2,ξ---局部阻力系数,ρv2/2---动压ρv2/2动压查表插值计算,ξ局部阻力系数参考下表取值:d)水路总阻力计算及水泵选型水路总阻力包括:所有管道的沿程阻力、阀门、弯头、三通等管件的局部阻力、室外主机的换热器阻力(损失)、室内末端阻力(损失),后面两项与不同的主机型号和末端相关。
计算式为:H q=H y+H j+H z+H m+H fH z——室外主机换热器阻力,一般取7m水柱H m——室内末端阻力H f——水系统余量,一般取5m水柱;总阻力计算完成后,就可以根据总阻力选取流量满足要求的情况下能提供不小于总阻力扬程的水泵来匹配水系统。
选取水泵时要根据“流量——扬程曲线”来确定,但扬程和流量不能超出所需太大(一般不超过20%),避免导致出现水力失调和运行耗能较高。
水系统的沿程阻力和局部阻力与系统水流量和所采用的管径相关,流量、管径及所使用各种配件的多少决定总阻力,流量取决于主机能力(负荷)及送回水温差,流量确定的情况下,管径越大,总阻力越小,水泵的耗能越小,但管路初投资会增大。
第五节 阻力损失1-5-1 两种阻力损失直管阻力和局部阻力 化工管路主要由两部分组成:一种是直管, 另一种是弯头、三通、阀门等各种管件。
无论是直管或管件都对流动有一定的阻力, 消耗一定的机械能。
直管造成的机械能损失称为直管阻力损失(或称沿程阻力损失);管件造成的机械能损失称为局部阻力损失。
对阻力损失作此划分是因为两种不同阻力损失起因于不同的外部条件,也为了工程计算及研究的方便, 但这并不意味着两者有质的不同。
此外, 应注意将直管阻力损失与固体表面间的摩擦损失相区别。
固体摩擦仅发生在接触的外表面, 而直管阻力损失发生在流体内部, 紧贴管壁的流体层与管壁之间并没有相对滑动。
图1-33 阻力损失阻力损失表现为流体势能的降低 图1-33表示流体在均匀直管中作定态流动, u 1=u 2。
截面1、2之间未加入机械能, h e =0。
由机械能衡算式(1-42)可知: ρρρ212211P P -=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=g z p g z p h f (1-71) 由此可知, 对于通常的管路,无论是直管阻力或是局部阻力, 也不论是层流或湍流, 阻力损失均主要表现为流体势能的降低, 即ρ/P ∆。
该式同时表明, 只有水平管道, 才能以p ∆(即p 1-p 2)代替P ∆以表达阻力损失。
层流时直管阻力损失 流体在直管中作层流流动时, 因阻力损失造成的势能差可直接由式(1-68)求出: 232dlu μ=∆P (1-72) 此式称为泊稷叶(Poiseuille)方程。
层流阻力损失遂为: 232dlu h f ρμ=(1-73)1-5-2 湍流时直管阻力损失的实验研究方法层流时阻力损失的计算式是由理论推导得到的。
湍流时由于情况复杂得多,未能得出理论式,但可以通过实验研究, 获得经验的计算式。
这种实验研究方法是化工中常用的方法。
因此本节通过湍流时直管阻力损失的实验研究, 对此法作介绍。
实验研究的基本步骤如下:(1) 析因实验──寻找影响过程的主要因素对所研究的过程作初步的实验和经验的归纳, 尽可能地列出影响过程的主要因素对于湍流时直管阻力损失h f , 经分析和初步实验获知诸影响因素为:流体性质:密度ρ、粘度μ;流动的几何尺寸:管径d 、管长l 、管壁粗糙度ε (管内壁表面高低不平);流动条件:流速u ;于是待求的关系式应为:),,,,,(ερμu l d f h f = (1-74)(2) 规划实验──减少实验工作量当一个过程受多个变量影响时, 通常用网络法通过实验以寻找自变量与过程结果的关系。
并联环路压力损失的最大允许差值双管同程:15%双管异程:25%附录C 当量长度表所谓水泵的选取计算其实就是估算(很多计算公式本身就是估算的),估算分的细致些考虑的内容全面些就是精确的计算。
特别补充:当设计流量在设备的额定流量附近时,上面所提到的阻力可以套用,更多的是往往都大过设备的额定流量很多。
同样,水管的水流速建议计算后,查表取阻力值。
关于水泵扬程过大问题。
设计选取的水泵扬程过大,将使得富裕的扬程换取流量的增加,流量增加才使得水泵噪音加大。
特别的,流量增加还使得水泵电机负荷加大,电流加大,发热加大,“换过无数次轴承”还是小事,有很大可能还要烧电机的。
另外“水泵出口压力只有0.22兆帕”能说明什么呢?水泵进出口压差才是问题的关键。
例如将开式系统的水泵放在100米高的顶上,出口压力如果是0.22MPa,就这个系统将水泵放在地上向100米高的顶上送,出口压力就是0.32MPa了!1、水泵扬程简易估算法暖通水泵的选择:通常选用比转数ns在130~150的离心式清水泵,水泵的流量应为冷水机组额定流量的1.1~1.2倍(单台取1.1,两台并联取1.2。
按估算可大致取每100米管长的沿程损失为5mH2O,水泵扬程(mH2O):Hmax=△P1+△P2+0.05L(1+K)△P1为冷水机组蒸发器的水压降。
△P2为该环中并联的各占空调未端装置的水压损失最大的一台的水压降。
L为该最不利环路的管长K为最不利环路中局部阻力当量长度总和和与直管总长的比值,当最不利环路较长时K值取0.2~0.3,最不利环路较短时K值取0.4~0.62、冷冻水泵扬程实用估算方法这里所谈的是闭式空调冷水系统的阻力组成,因为这种系统是最常用的系统。
1.冷水机组阻力:由机组制造厂提供,一般为60~100kPa。
2.管路阻力:包括磨擦阻力、局部阻力,其中单位长度的磨擦阻力即比摩组取决于技术经济比较。
若取值大则管径小,初投资省,但水泵运行能耗大;若取值小则反之。