管路水力计算

流体力学孔口管嘴出流与管路水力计算流体力学是研究流体运动和力学性质的物理学科。

在水力学中，孔口管嘴出流和管路水力计算是流体力学的一个重要应用。

1.孔口管嘴出流孔口管嘴出流是指在一定压力差下，流体从孔口或管嘴中流出的现象。

它是一种自由射流，不受管道限制，流速和流量可以自由变化。

对于理想流体来说，根据贝努利定律和连续性方程，可以得出孔口管嘴出流速度的计算公式：v = √(2gh)其中，v为出流速度，g为重力加速度，h为液面距离孔口或管嘴的高度差。

可以看出，出流速度与液面高度差成正比，与重力加速度的平方根成正比。

对于真实流体来说，考虑到粘性和摩擦等因素，出流速度会稍有减小。

此时，可以使用液体流量系数进行修正。

液体流量系数是指实际流量与理论流量之比，一般使用实验数据来确定。

根据实验结果，可以通过乘以液体流量系数来修正出流速度的计算。

管路水力计算是指在给定管道材料、管径和流体性质的条件下，计算流体在管路中的流动状态、压力损失以及流量等参数。

管路水力计算是实际工程中常见的问题，它可以帮助我们了解管道的输送性能和节能问题。

管道中的流体运动受到多个因素的影响，包括管道长度、管道粗糙度、流速、流量等。

在水力学计算中，一般常用的公式有达西公式和罗斯诺-魏谢巴赫公式。

达西公式可以用来计算管道中流体的摩阻损失，它的计算公式为：ΔP=λ(L/D)(v^2/2g)其中，ΔP为管道中的压力损失，L为管道长度，D为管道直径，v为流速，g为重力加速度，λ为摩阻系数，也称为达西摩阻系数。

罗斯诺-魏谢巴赫公式则可以用来计算管路中流体的水力损失，它的计算公式为：ΔP=ρ(h_f+h_m)其中，ΔP为管路中的总压力损失，ρ为流体密度，h_f为摩阻压力损失，也称为莫阿P（Moody）摩阻，h_m为各种表面或局部的附加压力损失。

除了达西公式和罗斯诺-魏谢巴赫公式，还有一些经验公式和图表可以用来计算管路的压力损失和流量。

这些公式和图表都是根据实验数据和经验总结得出的，可以帮助工程师在实际应用中进行快速计算。

第四章室内热水供暖系统的水力计算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ΔP＝ΔPy +ΔPi＝R l+ΔP i Pa二、当量局部阻力法和当量长度法第二节重力循环双管系统管路水力计算方法第三节机械循环单管热水供暖系统管路的水力计算方法机械循环系统的作用半径大，其室内热水供暖系统的总压力损失一般约为10-20kPa，对水平式或较大型的系统，可达20一50kPa。

进行水力计算时，机械循环室内热水供暖系统多根据入口处的资用循环压力，按最不利循环环路的平均比摩阻来选用该环路各管段的管径。

当入口处资用压力较高时,管道流速和系统实际总压力损失可相应提高.在实际工程设计中,最不利循环环路常用控制值的方法,按=60—120Pa/m选取管径.剩余的资用循环压力，由入口处的调压装置节流。

在机械循环系统中，循环压力主要是由水泵提供，同时也存在着重力循环作用压力。

对机械循环双管系统，水在各层散热器冷却所形成的重力循环作用压力不相等,在进行各立管散热器并联环路的水力计算时，应计算在内，不可忽略.对机械循环单管系统,如建筑物各部分层数相同时,每根立管所产生的重力循环作用压力近似相等，可忽略不计；计算步骤1．进行管段编号2．确定最不利环路3．计算最不利环路各管段的管径4．确定其他立管的管径，计算阻力不平衡率在允许值±15%范围之内。

防止或减轻系统的水平失调现象的方法。

(1)供、回水干管采用同程式布置；（2)仍采用异程式系统，但采用“不等温降”方法进行水力计算；(3)仍采用异程式系统,采用首先计算最近立管环路的方法。

第四节机械循环同程式热水供暖系统管路的水力计算方法1.首先计算通过最远立管的环路.确定出供水干管各个管段、立管Ⅴ和回水总干管的管径及其压力损失.2。

用同样方法,计算通过最近立管的环路，从而确定出立管、回水干管各管段的管径及其压力损失。

3.求并联环路立管和立管的压力损失不平衡率,使其不平衡率在±5%以内。

第五章压力管路的水力计算主要内容Q长管水力计算畑短管水力计算Q串并联管路和分支管路g孔口和管嘴出流基本概念：1、压力管路：在一左压差下，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:4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*按能量比例大小份为长管: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V 2 / V 2/?, =/2; +/r =：一 +几—— ，/ 2g dig其中，L = l^+lV=Q =^Q把 A ml 1 代入上式得:九=巧?=片*(岁]=^5-e 2=«e 2d 2g d 2g5「) g^Td(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、立义: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M.=V 2A 2其中,B 、m 值如下流态Bm层流4」5 1 (a) 水力光滑0.02460・2 5(b)Z] +hf = A --------『D2g说明：有时为了讣算方便丿"的计算采用如下形式:⑷（5）（6混合摩擦 0.0 8 0 2A 0. 123 (c) 水力粗糙0. 0 8 2 6 X(d)• 公式(的推导:v = Q=^- 且 A TH I-所以(7)/ = ±L a. 层流时、Re 代入(7)式得：^=4.15^ = 4.15^ 7d 4严即：0 = 4 ・ 75/ m=l2 _ 0.3164b. 水力光滑区，一耐"代入(7 )式得：即：B= 0.0246, m=lc. 由大庆设计院推得经验公式，在混合区:= 0.0802 A 啓工即：0=0. 08 0 2 A, ;n=0・ 12 3A = 10® 2720.627民 其中,d.粗糙区即：0= 0. 0 826 X,m=03、简单长管的三类计算问题 (1)第一类：已知：输送流体的性质“，Y管道尺寸ch L. 4因为h f =0.0246 严0.25厶 Q °= ° 0246 K___ 1-0.25^0.25 £4.75地形毗流量Q求:加，4p,i⑵第二类:已知：U, Y 9 d, L f 4, A z, Ap求：Q解：Q未知一流态也未知一",m ,入无法确泄一试算法或绘图法A.试算法a、先假设一流态，取0,巾值，算出"5-mPv m Lb、 f A —Y 〜 B '・nT '校核流态如由Q， -Re'和假设一致，Q f即为所求Qc、如由一左出的流态和假设不一致，重复冬按第一类问题的讣算方法，选取足够多Q算出价值，然后绘制图形。

一、管路水力计算的基本原理1、一般管段中水的质量流量G,kg/h,为已知;根据G查询热水采暖系统管道水力计算表,查表确定比摩阻R后,该管段的沿程压力损失Py=Rl就可以确定出来;局部压力损失按下式计算1Σξ--------表示管段的局部阻力系数之和,查表可知;可求得各个管段的总压力损失22、也可利用当量阻力法求总压力损失：当量阻力法是在实际工程中的一种简化计算方法;基本原理是将管段的沿程损失折合为局部损失来计算,即34式中ξd——当量局部阻力系数;计算管段的总压力损失ΔP可写成5令ξz h = ξd +Σξ式中ξz h|——管段的这算阻力系数6又7则8设管段的总压力损失9各种不同管径的A值和λ/d值及ξz h可查表;根据公式9编制水力计算表;3、当量长度法当量长度法是将局部损失折算成沿程损失来计算的一种简化计算方法,也就是假设某一管段的局部压力损失恰好等于长度为ld的某段管段的沿程损失,即10式中ld为管段中局部阻力的当量长度,m;管段的总压力损失ΔP可写成ΔP = Py + Pj = Rl + Rld = Rlzh 11式中lzh为管段的折算长度,m;当量长度法一般多用于室外供热管路的水力计算上;二、热水采暖系统水力计算的方法1、热水采暖系统水力计算的任务a、已知各管段的流量和循环作用压力,确定各管段管径;常用于工程设计;b、已知各管段的流量和管径,确定系统所需的循环作用压力;常用于校核计算;c、已知各管段管径和该管段的允许压降,确定该管段的流量;常用于校核计算;2、等温降法水力计算方法2-1 最不利环路计算1最不利环路的选择确定采暖系统是由各循环环路所组成的,所谓最不利环路,就是允许平均比摩阻最小的一个环路;可通过分析比较确定,对于机械循环异程式系统,最不利环路一般就是环路总长度最长的一个环路;2根据已知温降,计算各管段流量式中Q——各计算管段的热负荷,W;tg——系统的设计供水温度,℃;tg——系统的设计回水温度,℃;3根据系统的循环作用压力,确定最不利环路的平均比摩阻Rpj式中Rpj——最不利环路的平均比摩阻,Pa/mΔP——最不利环路的循环作用压力,Paα——沿程压力损失占总压力损失的估计百分数,查表确定其值Σl——环路的总长度,m4根据Rpj和各管段流量,查表选出最接近的管径,确定该管径下管段的实际比摩阻和实际流速v;5确定各管段的压力损失,进而确定系统总的压力损失;2-2 其他环路计算其他环路的计算是在最不利环路计算的基础上进行的;应遵循并联环路压力损失平衡的规律,来进行各环路的计算;应用等温降法进行水力计算时应注意：（1）如果系统位置循环作用压力,可在总压力损失之上附加10%确定;（2）各并联循环环路应尽量做到阻力平衡,以保证各环路分配的流量符合设计要求;但各并联环路的阻力做到绝对平衡是不可能的,允许有一个差额,但不能过大,否则会造成严重失调;（3）散热器的进流系数跨越式热水采暖系统中,由于一部分直接经跨越管流入下层散热器,散热器的进流系数α取决于散热器支管、立管、跨越管管径的组合情况和立管中的流量、流速情况,进流系数可查图4-3确定;等温降法简便,易于计算,但不易使个并联环路阻力达到平衡,运行时易出现近热远冷的水平失调问题;2-3不等温降法的水力计算方法所谓不等温降的水力计算,就是在单管系统中各立管的温度各不相等的前提下进行水力计算;它以并联环路各节点压力平衡的基本原理进行水力计算;这种计算方法对各立管间的流量分配,完全遵守并联环路节点压力平衡的水力学规律,能使设计工况与实际工况基本一致;进行室内热水采暖系统不等温降的水力计算时,一般从循环环路的最远立管开始;(1)首先任意给定最远立管的温降;一般按设计温降增加2-5℃;由此求出最远立管的计算流量Gj ;根据该立管的流量,选用R或v值,确定最远立管管径和环路末端供、回水干管的管径及相应的压力损失值; (2)确定环路最末端的第二根立管的管径;该立管与上述计算管段为并联管路;根据已知节点的压力损失ΔP,选定该立管管径,从而确定通过环路最末端的第二根立管的计算流量及其计算温度降;(3)按照上述方法,由远至近,一次确定出该环路上供、回水干管各管段的管径及其相应附压力损失以及各立管的管径、计算流量和计算温度降;(4)系统中有很多分支循环环路时,按上述方法计算各个分支循环环路;计算得出的各循环环路在节点压力平衡状况下的流量总和,一般都不会等于设计要求的总流量,最后需要根据并联环路流量分配和压降变化的规律,对初步计算的个循环环路的流量、温降和压降进行调整;最后确定各立管散热器所需的面积;。

液冷管路水力计算
液冷管路的水力计算主要包括以下几个步骤：
1.确定流速：根据设计要求和管道系统的特性，选择适当的流速。

流速的选择应考虑到管道材料、
管径、流体性质以及系统运行的要求。

2.计算流量：根据系统的需求，确定管道中的流量。

流量是指单位时间内通过管道横截面的流体体
积或质量。

3.计算管径：根据选定的流速和流量，计算所需的管道直径。

管径的计算公式通常为：D = √(4Q/πv)，
其中D为管道直径，Q为流量，v为流速。

4.计算阻力：根据管道的长度、管径、流速和流体性质，计算管道沿程的阻力。

阻力的大小取决于
管道内壁的粗糙度、流体的粘度和密度等因素。

5.校验压力：根据管道系统的布局和阻力计算结果，校验系统的压力是否满足设计要求。

如果压力
不足，可能需要调整流速、管径或增加泵等设备来提高压力。

6.优化设计：根据计算结果和实际需求，对管道系统进行优化设计，确保系统的性能和经济性达到
最佳。

需要注意的是，液冷管路的水力计算涉及到多个因素，如流速、流量、管径、阻力、压力等，这些因素之间相互影响，需要进行综合考虑和计算。

同时，还需要考虑管道系统的安全性、稳定性和经济性等因素，确保设计的合理性和可行性。