水电站、水利水电工程、压力管等水头压力的计算公式及参数
- 格式：doc
- 大小：51.00 KB
- 文档页数：7
1 水电站、水利水电工程、压力管等水头压力的计算公式及参数
一、工程压力单位:0.01mpa=1米水头（请参考下表）
单位 Pa （帕） bar （巴） kgf（公斤力）/cm2 mmH2O（毫米水柱） mmHg（毫米汞柱）
Pa（帕） 1 10-5 10.2×10-6 101.97×10-3 7.5×10-3
bar（巴） 105 1 1.02 10.2×103 750.06
kgf（公斤力）/cm2 98066.5 0.98 1 10 735.56
mmH2O （毫米水柱） 9.806 98.07×10-6 10-4 1 73.56×10-3
mmHg （毫米汞柱） 133.32 1.33×10-3 1.36×10-3 13.6 1
在流体力学中，根据伯努力方程：
水头压力：总水头＝Z+P/ρg+u^2/2g=Z+P/ρg+u^2/2g＋[hw]
hw]是水头损失,z是水流高程（自定基点），u是流速， p是水流的压强。P/ρg就是压力水头;是压力换算成水柱高度的形式。
Z＋P/ρg是测压力管水头.
则: 1米水头=0.01mpa（兆帕）
二、水电站有关装机、流量、水头经验公式
电站装机容量W=集雨面积S×水头高H×0.3~0.5
或W=设计流量Q×水头高H×7
电站流量Q=装机容量W÷水头高H÷0.8
电站引水洞径R半径=√Q÷（0.27~0.25）
或R半径=√Q÷3.14÷2.7 2 三、管径和流速计算、水头损失
流量与管径、压力、流速的一般关系，一般工程上计算时，水管路，压力常见为0.1--0.6MPa，水在水管中流速在1--3米/秒，常取1.5米/秒。
流量=管截面积X流速=0.002827X管内径的平方X流速 (立方米/小时)。其中，管内径单位：mm ，流速单位：米/秒 ，饱和蒸汽的公式与水相同，只是流速一般取20--40米/秒。
水头损失计算Chezy 公式
Chezy
这里：
Q ——断面水流量（m3/s）
C ——Chezy糙率系数（m1/2/s）
A ——断面面积（m2）
R ——水力半径（m）
S ——水力坡度（m/m）
根据需要也可以变换为其它表示方法:
Darcy-Weisbach公式
由于这里：hf ——沿程水头损失（mm3/s）
f ——Darcy-Weisbach水头损失系数（无量纲）
l ——管道长度（m） 3 d ——管道内径（mm）
v ——管道流速（m/s）
g ——重力加速度（m/s2）
水力计算是输配水管道设计的核心，其实质就是在保证用户水量、水压安全的条件下，通过水力计算优化设计方案，选择合适的管材和确经济管径。输配水管道水力计算包含沿程水头损失和局部水头损失，而局部水头损失一般仅为沿程水头损失的5~10%，因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算方法。
四、管道常用沿程水头损失计算公式及适用条件：
管道沿程水头损失是水流摩阻做功消耗的能量，不同的水流流态，遵循不同的规律，计算方法也不一样。输配水管道水流流态都处在紊流区，紊流区水流的阻力是水的粘滞力及水流速度与压强脉动的结果。紊流又根据阻力特征划分为水力光滑区、过渡区、粗糙区。管道沿程水头损失计算公式都有适用范围和条件，一般都以水流阻力特征区划分。
水流阻力特征区的判别方法，工程设计宜采用数值做为判别式，目前国内管道经常采用的沿程水头损失水力计算公式及相应的摩阻力系数，按照水流阻力特征区划分如下；沿程水头损失水力计算公式和摩阻系数为：阻力特征区 适用条件 水力公式、摩阻系数 符号意义表示为:水力光滑区>10,雷诺数 h：管道沿程水头损失 v：平均流速 d：管道内径 γ：水的运动粘滞系数 λ：沿程摩阻系数 Δ：管道当量粗糙度 q：管道流量 Ch：海曾-威廉系数 C：谢才系数 R： 4 水力半径 n：粗糙系数 i：水力坡降 l：管道计算长度 紊流过渡区
10<,<500,紊流粗糙区>500。
五、水的压力流量流速等计算方式
1、管道的水力计算包括长管水力计算和短管水力计算。区别是后者在计算时忽略了局部水头损失，只考虑沿程水头损失。（水头损失可以理解为固体相对运动的摩擦力）
以常用的长管自由出流为例，则计算公式为
H=(v^2*L)/(C^2*R),
其中H为水头，可以由压力换算，
L是管的长度，
v是管道出流的流速，
R是水力半径R=管道断面面积/内壁周长=r/2，
C是谢才系数C=R^(1/6)/n，
n是糙率，其大小视管壁光洁程度，光滑管至污秽管在0.011至0.014之间取。
呵呵，计算这个比较麻烦，短管计算更麻烦，公式不好打。总之，只知道压力和管径，无法算得流速的，因为管道起始端压力一定，管道的流速和管长和糙率成反比。
2、一般工程上计算时，水管路，压力常见为0.1--0.6MPa，水在水管中流速在1--3米/秒，常取1.5米/秒。
流量=管截面积X流速=0.002827X管径^2X流速(立方米/小时)^2：平方。管径单位：mm 管径=sqrt(353.68X流量/流速) sqrt：表示开平 5 方。
3、饱和蒸汽的公式与水相同，只是流速一般取20--40米/秒。
如果需要精确计算就要先假定流速，再根据水的粘度、密度及管径先计算出雷诺准数，再由雷诺准数计算出沿程阻力系数，并将管路中的管件（如三通、弯头、阀门、变径等）都查表查出等效管长度，最后由沿程阻力系数与管路总长（包括等效管长度）计算出总管路压力损失，并根据伯努利计算出实际流速，再次用实际流速按以上过程计算，直至两者接近（叠代试算法）。因此实际中很少友人这么算，基本上都是根据压差的大小选不同的流速，按最前面的方法计算。
4、蒸汽在锅炉受热面管道内是在25米/秒以下，一般设计取20～24米/秒，主蒸汽管道为40～60米/秒，饱和蒸汽管道为30～50米/秒，工业用水压力管道为2～3米/秒，非压力管道为1米/秒以下，锅炉给水管道低压0.5～1米/秒，中高压给水管道为2～3米/秒，超高压给水管道为3～5米/秒，汽水两相一般为1～3米/秒。水压在0.2mpa ，流量是15立方每小时，要用的管径是多少？0.2Mpa的水压全部转换为动能，速度为20m/s，体积流量为15 m^3/h ，可换算为0.0042 m^3/s，则管路面积为0.0042 / 20 = 0.00021 m^2 =210
mm^2，管路直径为16.3mm，考虑到压力损失，选择20mm的管路就差不多了
流量=流速*流通面积。而根据管道水流量计算公式Q=（H/sL）1/2 流量与管道长度存在关系，请问怎么理解？
流量=流速*过流面积 6 根据管道水流量计算公式Q=VXS
V---液体流动的流速
S---过流断面的面积
L---是流量的单位为每秒升
流量与管道长度不存在关系。它指的是单位时间内通过某一断面液体的数量，与长度没有关系
DN15、DN25、DN50管道的流量各为多少？
DN15、DN25、DN50管径的截面积分别为：
DN15：15²*3.14/4=176.625平方毫米，合0.0177平方分米。
DN25：25²*3.14/4=490.625平方毫米，合0.0491平方分米。
DN50：50²*3.14/4=1962.5平方毫米，合0.1963平方分米。
设管道流速为V=4米/秒，即V=40分米/秒，且1升=1立方分米，则管道的流量分别为（截面积乘以流速）：
DN15管道：流量Q=0.0177*40=0.708升/秒，合2.55立方米/小时。
DN25管道：流量Q=0.0491*40=1.964升/秒，合7.07立方米/小时。
DN50管道：流量Q=0.1963*40=7.852升/秒，合28.27立方米/小时。
注：必须给定流速才能计算流量，上述是按照4米/秒计算的。
六、管径与流速、流量的计算方法
关于流量、压力、管径、流速的关系一般工程上计算时，水管路，压力常见为0.1--0.6MPa，水在水管中流速在1～3米/秒，常取1.5米/秒。流量=管截面积×流速=0.002827×管径^2×流速(立方米/小时)^2：表示平方。管径单位：mm 管径=sqrt(353.68X流量/流速) 7 sqrt：表示开平方，饱和蒸汽的公式与水相同，只是流速一般取20--40米/秒。
如果需要精确计算就要先假定流速，再根据水的粘度、密度及管径先计算出雷诺准数，再由雷诺准数计算出沿程阻力系数，并将管路中的管件（如三通、弯头、阀门、变径等）都查表查出等效管长度，最后由沿程阻力系数与管路总长（包括等效管长度）计算出总管路压力损失，并根据伯努利计算出实际流速，再次用实际流速按以上过程计算，直至两者接近（叠代试算法）。因此实际中很少友人这么算，基本上都是根据压差的大小选不同的流速，按最前面的方法计算。
波努力方程好像对于气体等可压缩流体不适用管道横截面为:A
则:A＝πD^2/4 Q＝A×V
新疆兵团第八建筑安装工程有限公司工程科
2012年12月13日
