管道摩阻损失计算方法说明

管道摩阻试验原理和公式推导预应力管道摩阻损失主要包括预应力束曲线段弯道摩擦影响损失和管道全长位置偏移影响损失两部分。

管道摩阻系数表现为预应力束与管道壁之间的摩擦系数μ和每米管道对其设计位置的偏差系数k 。

我国《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》中提供的预应力管道摩阻损失计算公式为：()1e kx L con μθσσ-+⎡⎤=-⎣⎦(1) 式中，θ为从张拉端至计算截面的长度上，钢束弯起角之和；x 为从张拉端至计算截面的管道长度。

当取全部管道长度进行管道摩阻测试时，由式(1)可以得出,被动端的张拉力2P 与主动端的张拉力1P 之间的关系为:()1211e kl P P P μθ-+⎡⎤-=-⎣⎦(2) 由式(2)可得：()21e kl P P μθ-+=(3)对式（3）两边取对数可得：()21ln kl P P μθ+=- 令()21ln C P P=-，可得： 0kl C μθ+-=式中，θ为从主动端至被动端预应力管道全长的曲线空间角度和；l 为主动端至被动端预应力管道的全长。

试验时，通过主、被动端安装的空心式压力传感器可以测得1P 和2P 。

通过对梁体n 个不同预应力管道的测试，理论上可以得到一系列的方程式，如下：1110kl C μθ+-=2220kl C μθ+-=……0n n n kl C μθ+-=由于实际测试均存在误差，上述公式的右边不会为零，故假设：1111kl C S μθ+-=2222kl C S μθ+-=……n n n n kl C S μθ+-=利用最小二乘法原理，令函数21ni i q S ==∑，则函数q 的变量为k 、μ。

当0q μ∂=且0q k ∂∂=时，21ni i q S ==∑取得最小值，由此可得：2111211100n n n i i i i i i i i n n n i i i i i i i i k l C l k l C l μθθθμθ======⎧+-=⎪⎪⎨⎪+-=⎪⎩∑∑∑∑∑∑联立解方程组即可求得μ和k 值。

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。

管道的阻力计算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。

通常直管中以摩擦阻力为主，而弯管以局部阻力阻力为主（图6-1-1）。

图6-1-1 直管与弯管（一）摩擦阻力1．圆形管道摩擦阻力的计算根据流体力学原理，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：（6-1-1）对于圆形风管，摩擦阻力计算公式可改为：（6-1-2）圆形风管单位长度的摩擦阻力（又称比摩阻）为：（6-1-3）以上各式中λ——摩擦阻力系数；v——风秘内空气的平均流速，m/s；ρ——空气的密度，kg/m3；l——风管长度，m；Rs——风管的水力半径，m；f——管道中充满流体部分的横断面积，m2；P——湿周，在通风、空调系统中即为风管的周长，m；D——圆形风管直径，m。

摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管管壁的粗糙度有关。

在通风和空调系统中，薄钢板风管的空气流动状态大多数属于紊流光滑区到粗糙区之间的过渡区。

通常，高速风管的流动状态也处于过渡区。

只有流速很高、表面粗糙的砖、混凝土风管流动状态才属于粗糙区。

计算过渡区摩擦阻力系数的公式很多，下面列出的公式适用范围较大，在目前得到较广泛的采用：（6-1-4）式中K——风管内壁粗糙度，mm；D——风管直径，mm。

进行通风管道的设计时，为了避免烦琐的计算，可根据公式（6-1-3）和（6-1-4）制成各种形式的计算表或线解图，供计算管道阻力时使用。

只要已知流量、管径、流速、阻力四个参数中的任意两个，即可利用线解图求得其余的两个参数。

线解图是按过渡区的λ值，在压力B0=101.3kPa、温度t0=20℃、宽气密度ρ0=1.204kg/m3、运动粘度v0=15.06×10－6m2/s、管壁粗糙度K=0.15mm、圆形风管等条件下得出的。

管道阻力损失计算公式
管道阻力损失是流体在管道中经历的机械能损失，由其内的摩擦力，压力损失和间断损失组成。

管道阻力损失的计算公式是：
ΔP = L × 0.109 × (V²/ D4) × (f / 2g)
ΔP：管道阻力损失，单位是KPa；
L：管道总长度，单位是m；
V：流体流速，单位是m/s；
D：管道内径，单位是m；
f：管道内摩擦系数；
2g：重力加速度，一般把2g定为9.8。

管道阻力损失计算公式可以帮助我们计算管道中流体的机械能损失，从而更好地控制管道的设计和运行。

管道阻力损失的计算公式可以用于计算水管、汽油管、空气管、蒸汽管等各种流体的阻力损失。

例如，可以用来计算水管中水流的阻力损失，计算公式如下：
ΔP = L × 0.109 × (V²/ D4) × (0.02 / 2g)
ΔP：管道阻力损失，单位是KPa；
L：管道总长度，单位是m；
V：水流流速，单位是m/s；
D：管道内径，单位是m；
0.02：水流的摩擦系数；
2g：重力加速度，一般把2g定为9.8。

通过计算管道的阻力损失，我们可以更好地控制管道的运行，从而更有效地利用管道的资源。

管道阻力损失的计算公式实际上是一种能量守恒定律，它也可以用于分析水力学系统中流体的流动特性，从而发现和解决流体流动中的问题。

总之，管道阻力损失计算公式是一个非常有用的工具，可以帮助我们计算管道中流体的机械能损失，更好地控制管道的设计和运行。

管道的阻力计算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。

通常直管中以摩擦阻力为主，而弯管以局部阻力阻力为主（图6-1-1）。

图6-1-1直管与弯管（一）摩擦阻力1．圆形管道摩擦阻力的计算根据流体力学原理，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：（6-1-1）对于圆形风管，摩擦阻力计算公式可改为：（6-1-2）圆形风管单位长度的摩擦阻力（又称比摩阻）为：（6-1-3）以上各式中λ——摩擦阻力系数；v——风秘内空气的平均流速，m/s；ρ——空气的密度，kg/m3；l——风管长度，m；Rs——风管的水力半径，m；f——管道中充满流体部分的横断面积，m2；P——湿周，在通风、空调系统中即为风管的周长，m；D——圆形风管直径，m。

摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管管壁的粗糙度有关。

在通风和空调系统中，薄钢板风管的空气流动状态大多数属于紊流光滑区到粗糙区之间的过渡区。

通常，高速风管的流动状态也处于过渡区。

只有流速很高、表面粗糙的砖、混凝土风管流动状态才属于粗糙区。

计算过渡区摩擦阻力系数的公式很多，下面列出的公式适用范围较大，在目前得到较广泛的采用：（6-1-4）式中 K——风管内壁粗糙度，mm；D——风管直径，mm。

进行通风管道的设计时，为了避免烦琐的计算，可根据公式（6-1-3）和（6-1-4）制成各种形式的计算表或线解图，供计算管道阻力时使用。

只要已知流量、管径、流速、阻力四个参数中的任意两个，即可利用线解图求得其余的两个参数。

线解图是按过渡区的λ值，在压力B0=101.3kPa、温度t0=20℃、宽气密度ρ0=1.204kg/m3、运动粘度v0=15.06×10－6m2/s、管壁粗糙度K=0.15mm、圆形风管等条件下得出的。

一、概述管道系统由许多不同种类的管件组成，其中包括弯头、三通、四通、偏心偏心套等。

在管道系统中，流体在管道中流动时，由于摩擦阻力的存在，会产生一定的能量损失。

而摩擦阻力又会导致一定程度的流体能力损失。

为了减少这种损失，我们可以通过一定的折算补偿长度来实现。

二、摩擦阻力的产生原因1. 材料的摩擦管道内壁和流体接触的表面材料之间的摩擦会增加流体在管道中的摩擦阻力，进而导致能量的损失。

2. 流体的黏度流体本身的黏度会影响流体在管道中的摩擦阻力。

黏度越大，摩擦阻力越大，能量损失也越严重。

3. 管道的弯曲和摩擦管道中曲线和弯头的存在也会增加摩擦阻力，从而导致能量的损失。

三、管件摩擦损失的折算补偿长度1. 折算补偿长度的概念在管道系统中，为了将各种管件的摩擦损失统一地表示成相当于直管长度的损失，引入了折算补偿长度的概念。

折算补偿长度是指当流体在管道中流经各种管件时，摩擦损失所引起的能量损失的等效直管长度。

2. 折算补偿长度的计算方法折算补偿长度的计算方法通常根据管件的种类、曲率和流体的流速来进行计算。

对于弯头、三通等管件，可以根据其几何形状和流体流动情况，使用相关的流体力学计算方法来计算折算补偿长度。

3. 折算补偿长度的应用折算补偿长度的应用可以帮助工程师和设计人员在设计管道系统时更加精确地计算管道系统的摩擦损失和能耗，从而更好地设计管道系统，减少能量损失，提高管道系统的效率和运行性能。

四、结论管件的摩阻损失的折算补偿长度是管道系统设计和运行中的重要参数之一。

通过合理地计算和应用折算补偿长度，可以帮助设计人员更好地了解管道系统的摩擦损失和能量损失，从而更好地设计和优化管道系统，提高管道系统的效率和运行性能。

五、参考文献1. 《管道流体力学与热力学》2. 《管道设计手册》3. 《流体力学与机械工程》以上是对管道摩阻损失的折算补偿长度的相关内容进行的概要介绍，希望对您有所帮助。

如果您需要更详细的讨论或了解更多相关内容，请随时通联我们。

压裂施工中摩阻计算压裂施工是油气田开发中常用的一种技术，通过将一定压力下的流体注入岩石裂缝中，从而扩大岩石裂缝的面积，提高油气井的产能。

在压裂施工中，摩阻的计算是十分重要的，下面将详细介绍压裂施工中摩阻的计算方法。

首先，我们需要了解摩阻的概念。

摩阻是指流体在管道中流动时受到的阻力，也叫做流体的动力阻力。

在压裂施工中，摩阻的计算主要用于确定压裂施工所需的泵功率和压裂液体分配等。

摩阻的计算可以分为两个部分：管道摩阻和喷嘴摩阻。

下面分别介绍这两个部分的计算方法。

1.管道摩阻的计算管道摩阻是指液体在管道中流动时受到的阻力。

管道摩阻主要考虑泵入口处的压力损失和油管全长的摩阻损失。

管道摩阻的计算可以按照一定的公式进行。

常用的管道摩阻公式有达西公式和弗洛伊德公式。

其中，达西公式适用于属于均匀流动的情况，而弗洛伊德公式适用于属于非均匀流动的情况。

达西公式：ΔP1=f*（L1/D1）*(ρ*V^2)/2其中，ΔP1为管道摩阻损失压力，f为摩阻系数，L1为管道长度，D1为管道直径，ρ为液体密度，V为液体流速。

弗洛伊德公式：ΔP2=f*[(L2/D2)+1.51*(ρ*V^2/(2*g))]*(ρ*V^2)/2其中，ΔP2为管道摩阻损失压力，f为摩阻系数，L2为管道长度，D2为管道直径，ρ为液体密度，V为液体流速，g为重力加速度。

2.喷嘴摩阻的计算喷嘴摩阻是指岩石缝隙中液体流动时受到的阻力。

喷嘴摩阻主要与液体流速、缝隙形状和缝隙宽度等因素有关。

喷嘴摩阻的计算可以通过试验和经验公式进行。

常用的喷嘴摩阻计算方法有威海斯公式和霍桑公式。

其中，威海斯公式适用于缝隙宽度较小，液体流速较大的情况，而霍桑公式适用于缝隙宽度较大，液体流速较小的情况。

威海斯公式：ΔP3=K*(ρ*V^2)/2其中，ΔP3为喷嘴摩阻损失压力，K为摩阻系数，ρ为液体密度，V为液体流速。

霍桑公式：ΔP4=(ρ*V^2)/(2*g*c^2)*[1+1.54*(1-c)^2*L/(D*c^3)]其中，ΔP4为喷嘴摩阻损失压力，ρ为液体密度，V为液体流速，g为重力加速度，c为缝隙宽度比例（缝隙宽度与管道直径的比值），L为岩石缝隙长度，D为岩石缝隙直径。

一、流速与管道摩阻的关系选取管段如下图1所示：图1 截取管网的某一管段管段水头损失计算H=H2-H1=SQ2…..①对于管道摩阻S计算公式为S=A*L….. ②其中A为比阻，L为管长。

比阻公式A=64/(π2*c2*d5) …..③其中d为管径，c为谢才系数，c=1/n*R1/6,n为糙率，对于不同的管材n值：铸铁管0.013，混凝土、钢筋混凝土0.013-0.014、钢管0.012，塑料管0.014。

得单位长度摩阻S’=10.3n2/d5.33….. ④S’与糙率n和管径d有关。

流量Q=[H/（S’*L）]0.5…..⑤由V=4Q/ πd2计算得流速：V= 4H0.5/πd2(S’*L) 0.5……⑥二、管道摩阻的取值参考公式④：S’=10.3n2/d5.33计算。

对于塑料管(n=0.014)，对应于不同管径的单位长度摩阻S’参考取值如下表1所示：表1 塑料管的单位长度摩阻的取值对于钢管(n=0.012)，对应于不同管径的单位长度摩阻S’参考取值如下表2所示：表2 钢管的单位长度摩阻的取值对于铸铁管(n=0.013)，对应于不同管径的单位长度摩阻S’参考取值如下表3所示：表3 铸铁管的单位长度摩阻的取值三、实例例一段150m塑料管的管道，管径DN160mm，管段压力差是3m ，计算管段流速？答：糙率n=0.014管道摩阻S=L*10.3n2/d5.33=150*10.3*0.0142/0.165.33=5235 (s2/m5)流量Q=[H/S]0.5=[3/5235]0.5=0.024 (m3/s)管道流速V=4Q/(πd2)=4*0.024/(3.14*0.162)=1.19 (m/s)或从上表中得出S’值，直接代入公式⑥计算。

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。