沿程水头损失计算
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附录 A管道沿程水头损失计算说明1 海澄-威廉公式(A.1.1)适用于冷水和常温水管道,为《建筑给水排水设计规范》( GB 50015- 2003)推荐公式,该公式计算简便且对管材的适应较广,可以替代各有关标准和手册中根据不同管材和流态推导和采用的不同计算公式。
冷水和常温水管道也可采用流体力学基本公式( A.2.3 ),但计算较复杂。
2自动喷水灭火系统管道《自动喷水灭火系统设计规范》( GB 50084-2001 )中采用以下公式2V(A.0.1 )i=0.0000107d j 1.3式中i ——每米管道的水头损失(MPa/m);V ——管道内水的平均流速(m/s);d j——管道的计算内径(m)。
基于以下因素,推荐采用海澄—威廉公式(A.1.1)替代上式进行自动喷水灭火系统的水力计算:1)《自动喷水灭火系统设计规范》采用公式( A.0.1 )的原因之一是与室内给水系统管道水力计算公式一致,但目前《建筑给排水设计规范》已经改为采用海澄-威廉公式。
2)式( A.0.1 )仅适用于镀锌钢管,海澄-威廉公式还适用于铜管、不锈钢管和涂覆其他防腐内衬的钢管。
3)英、美、日、德等国的自动喷水灭火系统规范均采用海澄-威廉公式。
4)《美国工业防火手册》介绍,经过实测,自动喷水灭火系统管道在使用20~ 25 年后,其水头损失接近采用海澄-威廉公式的设计值。
注:以上 4 点均来自《自动喷水灭火系统设计规范》(GB 50084-2001)条文说明。
5)由于海澄-威廉公式和公式( A.0.1 )计算结果有较大差距,而管件的局部阻力系数是一确定的数值,当采用不同的沿程阻力计算公式折算为当量长度时出现不同的数值;但《自动喷水灭火系统设计规范》提供的局部阻力当量长度表是按照海澄-威廉公式 C h= 120 时的折算数值编制的,与式( A.0.1 )配合使用有较大误差。
6)如采用公式( A.0.1 ),系统阻力计算数值比实际数值大,水泵扬程选择过高,实际运行时水量过大不能保证在火灾延续时间内连续喷水,也是不利因素。
沿程水头损失公式
1 沿程水头损失公式
沿程水头损失是将流体从一个管道节点流出一个节点又流回管道
的损耗,它是一个无穷小的能量量,沿着管道流动时会损耗一部分能量。
在这种情况下,Bernoulli定律可以用来估计沿程水头损失,它可以简单地通过压差和流量估算沿程水头损失。
Bernoulli定律给出了一个简单的沿程水头损失计算公式:hL= f
q2/2g。
在这个公式中,hL表示沿程水头损失,f表示运动阻力形象,q表示流量,g表示重力加速度。
例如,一个典型的气体管道中有一个从3000kPa到5000kPa的压
力变化,假设流量是2.5m3/s,重力加速度是9.8m/s2,那么管道的沿
程水头损失可由如上公式计算出来:hL= f q2/2g = 0.67m/s。
从上面的例子中可以看出,沿程水头损失是通过管道的压差和流
量之间的关系来计算的。
在实际的工程设计当中,应该根据管道的尺寸,材料,流速等条件来确定正确的沿程水头损失数值,以确保其管
道系统性能之间的有效比较和分析。
以上是关于沿程水头损失的介绍,它是一种由流体所造成的能量
损失,可以用Bernoulli定律来估算损失的数值,需要结合实际情况
来准确估算该系统的沿程水头损失。
管道沿程水头损失三种计算方法管道沿程水头损失是指流体在管道中由于摩擦阻力和其他因素导致的能量损失。
在工程设计中,准确计算管道沿程水头损失十分重要。
下面将介绍三种常用的计算方法:Darcy-Weisbach法、Hazen-Williams法和Manning公式。
1. Darcy-Weisbach法:Darcy-Weisbach法是一种经验公式,被广泛用于计算流体在管道中的摩擦阻力。
根据该法,管道沿程水头损失可以通过以下公式计算:hf = f * (L/D) * (V^2/2g)其中,hf表示管道沿程水头损失,f为阻力系数,L为管道长度,D 为管道直径,V为流速,g为重力加速度。
阻力系数f可以通过Colebrook-White公式计算,但是该公式存在迭代过程,计算较为复杂。
因此,在实际工程中,一般使用基于Darcy-Weisbach法的Moody图或以f为参数的简化公式进行计算。
2. Hazen-Williams法:Hazen-Williams法是一种简化计算方法,适用于水力学设计中对于流速和水头损失的估算。
该方法假设水头损失仅与流速成线性关系,忽略了管道内的摩擦阻力。
根据该法,水头损失可以通过以下公式计算:hf = 10.67 * (Q/C)^1.852 * (L/D^4.87)其中,hf表示管道沿程水头损失,Q为流量,C为摩擦系数,L为管道长度,D为管道直径。
摩擦系数C是由管道材料和粗糙度等参数决定的,可以通过经验公式或实验数据查表获得。
Hazen-Williams法适用于流量变化较小的情况,具有计算简便的优点。
3. Manning公式:Manning公式是一种适用于自然河流和管道流动的方法,根据河床粗糙度和比水深等参数计算流体在河道或管道中的摩擦阻力。
hf = [(1.49/n^2) * (V^2/2g)] * (R^(4/3)) * (S^(1/2))其中,hf表示管道沿程水头损失,n为曼宁粗糙系数,V为流速,g 为重力加速度,R为水力半径,S为水力坡度。
沿程水头损失的计算公式
沿程水头损失是指流体在管道或水流的流动过程中由于摩擦和
阻力而损失的能量,通常用公式来计算。
根据流体力学的原理,沿
程水头损失可以通过多种公式来计算,其中最常用的是达西-魏布劳
克公式和汉克-白厄公式。
达西-魏布劳克公式是最常用的计算沿程水头损失的公式之一,
其公式为,h_f = f (L/D) (V^2/2g),其中h_f为沿程水头损失,f为摩阻系数,L为管道长度,D为管道直径,V为流速,g为重力
加速度。
另一个常用的计算沿程水头损失的公式是汉克-白厄公式,其公
式为,h_f = K (V^2/2g),其中h_f为沿程水头损失,K为局部阻
力系数,V为流速,g为重力加速度。
除了上述两种常用的公式外,还有其他一些特定情况下用于计
算沿程水头损失的公式,比如弯头、节流装置等特殊构件的水头损
失公式。
需要特别注意的是,以上提到的公式中的参数需要根据具体情
况进行选择和计算,比如摩阻系数f需要根据流体的性质和管道的材质来确定,局部阻力系数K需要根据具体的管道构件来确定。
总的来说,计算沿程水头损失的公式是根据流体力学的基本原理和实际工程经验总结得出的,应根据具体情况选择合适的公式和参数进行计算。
附录A 管道沿程水头损失计算说 明1 海澄-威廉公式(A.1.1)适用于冷水和常温水管道,为《建筑给水排水设计规范》(GB 50015-2003)推荐公式,该公式计算简便且对管材的适应较广,可以替代各有关标准和手册中根据不同管材和流态推导和采用的不同计算公式。
冷水和常温水管道也可采用流体力学基本公式(A.2.3),但计算较复杂。
2 自动喷水灭火系统管道《自动喷水灭火系统设计规范》(GB 50084-2001)中采用以下公式3.1j2d 0000107.0i V = (A.0.1)式中 i ——每米管道的水头损失(MPa/m );V ——管道内水的平均流速(m/s ); d j ——管道的计算内径(m )。
基于以下因素,推荐采用海澄—威廉公式(A.1.1)替代上式进行自动喷水灭火系统的水力计算:1)《自动喷水灭火系统设计规范》采用公式(A.0.1)的原因之一是与室内给水系统管道水力计算公式一致,但目前《建筑给排水设计规范》已经改为采用海澄-威廉公式。
2)式(A.0.1)仅适用于镀锌钢管,海澄-威廉公式还适用于铜管、不锈钢管和涂覆其他防腐内衬的钢管。
3)英、美、日、德等国的自动喷水灭火系统规范均采用海澄-威廉公式。
4)《美国工业防火手册》介绍,经过实测,自动喷水灭火系统管道在使用20~25年后,其水头损失接近采用海澄-威廉公式的设计值。
注:以上4点均来自《自动喷水灭火系统设计规范》(GB 50084-2001)条文说明。
5)由于海澄-威廉公式和公式(A.0.1)计算结果有较大差距,而管件的局部阻力系数是一确定的数值,当采用不同的沿程阻力计算公式折算为当量长度时出现不同的数值;但《自动喷水灭火系统设计规范》提供的局部阻力当量长度表是按照海澄-威廉公式C h =120时的折算数值编制的,与式(A.0.1)配合使用有较大误差。
6)如采用公式(A.0.1),系统阻力计算数值比实际数值大,水泵扬程选择过高,实际运行时水量过大不能保证在火灾延续时间内连续喷水,也是不利因素。