(完整版)水力计算
（完整版）水力计算
（完整版）水力计算室内热水供暖系统的水力计算本章重点热水供热系统水力计算基本原理。
重力循环热水供热系统水力计算基本原理。
机械循环热水供热系统水力计算基本原理。
本章难点水力计算方法。
最不利循环。
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当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其与管壁间的摩擦，就要损失能量；而当流体流过管道的一些附件 ( 如阀门、弯头、三通、散热器等 ) 时，由于流动方向或速度的改变，产生局部旋涡和撞击，也要损失能量。
前者称为沿程损失，后者称为局部损失。
因此，热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式表示：Δ P ＝Δ P y + Δ P i ＝R l + Δ P i Pa 〔 4 — 1 〕式中Δ P ——计算管段的压力损失， Pa ；Δ P y ——计算管段的沿程损失， Pa ；Δ P i ——计算管段的局部损失， Pa ；R ——每米管长的沿程损失， Pa ／ m ；l ——管段长度， m 。
在管路的水力计算中，通常把管路中水流量和管径都没有改变的一段管子称为一个计算管段。
任何一个热水供暖系统的管路都是由许多串联或并联的计算管段组成的。
每米管长的沿程损失 ( 比摩阻 ) ，可用流体力学的达西．维斯巴赫公式进行计算Pa/m （ 4 — 2 ）式中一一管段的摩擦阻力系数；d ——管子内径， m ；——热媒在管道内的流速， m ／ s ；一热媒的密度， kg ／ m 3 。
在热水供暖系统中推荐使用的一些计算摩擦阻力系数值的公式如下：( — ) 层流流动当 Re ＜ 2320 时，可按下式计算；（ 4 — 4 ）在热水供暖系统中很少遇到层流状态，仅在自然循环热水供暖系统的个别水流量极小、管径很小的管段内，才会遇到层流的流动状态。
( 二 ) 紊流流动当 Re ＜ 2320 时，流动呈紊流状态。
在整个紊流区中，还可以分为三个区域：水力光滑管区摩擦阻力系数值可用布拉修斯公式计算，即（ 4 — 5 ）当雷诺数在4000 一100000 范围内，布拉修斯公式能给出相当准确的数值。
(整理)给水部分水力计算
2.2给水系统2.2.1 给水用水定额及时变化系数本设计建筑用水主要为住宅部分和商场卫生间。
因为本商住楼一层商业区用水量由市政供水管网直接供水，住宅区采用水泵并联分区供水的方式。
参考《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）的有关规定的用水量标准及时变化系数，本设计中采用的用水量标准见表2-1：用水量表2-1序号用水类别用水量标准使用单位数使用时间时变化系数1 住宅200L/人.d 476人12 2.52 商场6L/m2.d 1210m224 1.5 注：在此住宅用水人数是按每套房 3.5 人计2.2.2 最高日用水量Q d=m·q d�式中：Q d——最高日用水量，L/d；m——用水单位数；q d——最高日生活用水定额，(L/人·d）则：Q d1=m1·q d1=476×200=95200L/s=95.2m3/dQ d2=m2·q d2=1210×6=7260L/s=7.26m3/d未预见用水量按总用水量的10%计算，即：Qd'=10%×(Q d1+Q d2)=(95.2+7.26)=10.25m3/d2.2.3则本建筑的最高日用水量为：Q d=Q d1+Q d2+Q d'=95.2+7.26+10.25=112.71m3/dQ h=K h·Q p式中：Q h——最大小时用水量，m3/h；K h ——小时变化系数；Q p ——平均小时用水量，m3/h 。
则：Q h1=K h1·Q p1=2.5×95.2÷24=9.58m3/hQ h2=K h2·Q p2=1.5×7.26÷24=0.45m3/hQ'=10%（Qh1+Q h2）=(Q h1+Q h2)=10%(9.58+0.45)=1.00m3/hQ h=Q h1+Q h2+Q'=9.58+0.45+1.00=11.00m3/h2.2.4设计秒流量进行给水管网最不利管段的水力计算，目的是算出各管段的设计秒流量，各管段的长度，计算出每个管段的当量数，进而根据水力计算表查出各管段的管径，每米管长沿程水头损失，计算管段沿程水头损失，最后算出管段水头损失之和，进而根据水头损失算出所需压力。
管路水力计算(最新)
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P y=Rl就可以确定出来。
局部压力损失按下式计算（1）Σξ--------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（2）2、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（3）（4）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ξzh = ξd +Σξ式中ξzh|——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ξzh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l d的某段管段的沿程损失，即（10）式中l d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 = P y+ P j = Rl + Rl d = Rl z h （11）式中l z h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;t g——系统的设计供水温度，℃;t g——系统的设计回水温度，℃。
水力计算公式选用
水力计算公式选用水力计算是指利用水的流动性质进行流量、压力和速度等相关参数的计算。
在水力学中，常用的水力计算公式主要有流量计算公式、速度计算公式和压力计算公式。
下面将介绍几种常用的水力计算公式。
一、流量计算公式：1.泊松公式：流量计算公式是通过测定流速和截面积的方式来计算流量。
泊松公式是最常用的流量计算公式之一，其公式为：Q=A×v其中，Q为流量，A为流体通过的截面积，v为流速。
2.管道流量公式：当涉及到管道流量计算时，可以使用伯努利公式来计算流量，伯努利公式为：Q=π×r²×v其中，Q为流量，r为管道的半径，v为流速。
3.梯形槽流量公式：当涉及到梯形槽流量计算时，可以使用曼宁公式来计算流量，曼宁公式为：Q=(1.49/A)×R^(2/3)×S^(1/2)其中，Q为流量，A为梯形槽的横截面积，R为梯形槽湿周和横截面积之比，S为梯形槽的比降，1.49为曼宁系数。
二、速度计算公式：1.波速计算公式：在涉及到波浪速度计算时，可以使用波速公式进行计算，波速公式的一般形式为：c=λ×f其中，c为波速，λ为波长，f为频率。
2.重力加速度和液体高度差计算公式：当涉及到重力加速度和液体高度差计算时，可以使用水头计算公式，水头计算公式的一般形式为：H=v²/2g+z其中，H为水头，v为速度，g为重力加速度，z为液体的高度。
三、压力计算公式：1.应力计算公式：当涉及到液体对物体的压力计算时，可以使用应力计算公式，应力计算公式的一般形式为：P=F/A其中，P为压力，F为受力大小，A为受力的面积。
2.流体静压力计算公式：当涉及到流体的静压力计算时，可以使用静压力计算公式，静压力计算公式的一般形式为：P=ρ×g×h其中，P为压力，ρ为流体密度，g为重力加速度，h为液体的高度。
以上是一些常用的水力计算公式，可以根据不同的情况和具体要求选择合适的公式进行计算。
水力计算步骤
水力计算步骤水力计算步骤：选择最不利环路；对管线进行编号，凡管径变化或流量变化处均编号；由工程给出的额定流量乘以同时工作系数得到各管段计算流量；由系统图得出管段长度；用假定流速发计算各管段管径；Q =A . v =πd 24v （1）式中Q —天然气管道计算流量（Nm 3/h）d —管道内径，mmv —管段中燃气流速，m/s算出各管段的局部阻力系数，并求出当量长度；A 、局部阻力的计算：燃气管网的局部阻力按燃气管道沿程阻力的5%～10%进行计取，对于许多管道误差较大。
通过对不同类型管道的局部阻力进行计算分析，得出不同类型的管道局部阻力取值范围，可缩小燃气管网局部阻力计算误差，使水力计算结果更加符合实际。
根据国标和相关规定查找管道附件的局部阻力系数ζ，并计算局部阻力之和∑ζ。
B 、各种管道附件折算成相同管径管段的当量长度可按下式确定：（或查图）l e v 2v 2p =∑ζρ=λ. ρ （2） 2d 2l e =∑ζdλ （3）式中△p--局部阻力，Pa∑ζ--计算管段中局部阻力系数之和v--管段中燃气流速，m/sρ--燃气的密度，kg/m3λ--管道的沿程阻力系数l e --当量长度，md--管道内径，mmC 、管段的计算长度可由下式求得：L =l +l e =l +∑ζdλ （4）式中L--管段的计算长度，ml--管段的实际长度，m低压燃气管道比摩阻损失计算公式：（或查表）∆P Q 2T 7=6.26*10λ5ρ (5) L d T 0∆P =L . ∆P (6) L式中ΔP—天然气管道摩擦阻力损失（Pa ）L —天然气管道计算长度（m ）λ—天然气管道摩擦阻力系数Q —天然气管道计算流量（Nm 3/h）d —管道内径（㎜）ρ—天然气密度（Kg/m3）T —设计采用天然气温度（K ）T 0—273.15（K ）计算各管段附加压头，并标正负号；∆H. g .(ρa -ρg ) 式中ΔH--管段终始端标高差(m)g —9.81N/Kgρa --1.293 Kg/Nm3ρg --0.7174Kg/Nm3求各管段实际压力损失；P =∆P +∆H. g .(ρa -ρg )求室内燃气光的总压力降；校核(7) (8)。
水力计算公式选用
水力计算公式选用水力计算是指通过水力学原理和公式来计算液体在管道、河道等流动过程中的各种参数和特性。
水力计算公式是水力学研究的基础，能够用来预测流体的流速、压力、流量等参数，对水利工程的设计和运行具有重要意义。
下面介绍几种常用的水力计算公式及其选用情况。
1.流量计算公式流量是指单位时间通过其中一截面的液体体积，常用的流量计算公式有：流量计算公式为：Q=A×v，其中Q为流量，A为流动截面的横截面积，v为流速。
该公式适用于对流量有明确要求的场合，如管道流量、水库泄洪流量等。
2.流速计算公式流速是指单位时间内通过其中一截面的液体速度，常用的流速计算公式有：流速计算公式为：v=Q/A，其中v为流速，Q为流量，A为流动截面的横截面积。
该公式适用于需要计算流速的情况，如河流流速、管道流速等。
3.压力计算公式压力是指液体对单位面积所产生的压力，常用的压力计算公式有：压力计算公式为：P=γh，其中P为压力，γ为液体的密度，h为液体的压力高度。
该公式适用于计算液体的静态压力，如水塔的压力、泵站的压力等。
4.速度计算公式速度是指液体在流动过程中的速度，常用的速度计算公式有：速度计算公式为：v=√(2gh)，其中v为速度，g为重力加速度，h为液体的压力高度。
该公式适用于计算液体的速度，如水流速度、潜流速度等。
5.阻力计算公式阻力是指液体在流动过程中由于各种因素的作用而产生的阻碍力，常用的阻力计算公式有：阻力计算公式为：f=KLRV^2/2g，其中f为阻力，K 为阻力系数，L为流动的长度，R为流动的半径，V为流体的速度，g为重力加速度。
该公式适用于计算流动中的阻力，如管道流动阻力、水泵阻力等。
在选用水力计算公式时，需要根据具体情况进行考虑。
首先要了解需要计算的参数，并根据参数的性质选择相应的计算公式。
其次要考虑计算公式的适用范围和精度，以及参数的测量方法和所需数据的可获取性。
最后还要结合实际应用需求，选择合适的计算公式进行计算和分析。
水力计算
水力计算<热能工程设计手册>一。
基础知识及数据：1>. 1W=1J/S=3600J/H; 1GJ=109J; 1CAL=4.2J; kcal（千卡）即大卡；2>. 热水管道当管径≤DN150时选用直焊缝钢管Q235B；当管径≥DN200时，选用螺旋焊缝钢管管Q235B3>. 一吨蒸汽每小时释放6*105KCAL的热量4>. 确定最不利点:最远点5>. 热水热网主干线的平均比压降:30---80帕/米6>. 蒸汽热网单位长度压力损失宜采用100帕/米以下7>. 采暖用户按每平方米需50W的热量计算KCAL8>.高温水管网供回水设计温度分别为100度和50度，供回水温差为50度低温水管网供回水设计温度分别为65度和50度，供回水温差为15度9>. PMS25意味机组相当于一个2.5MW的用户10>.蒸汽管道当管径≤DN150时选用无缝钢管20#钢；当管径≥DN200时选用螺旋焊缝钢管Q235B11>.20号钢的线膨胀系数取0.01278毫米/米*度12>.计算温度一般取介质的工作温度二.热水热网水力计算:1>. 流量(Q)的计算: ( 假定采暖用户的面积为S平方米) ,则流量为:50*3600*SQ=1.05*-------------------(t/h)帕4.2*供回水温差*1062>.根据流量及比压降由表4--27查得管道直径*. 实际应用时，根据外网设计要求中所规定的设计供水量及用户面积计算出高温热水管线（或低温热水管线）的设计供水量，再根据表4—27查得高温热水管线（或低温热水管线）的管径。
三.蒸汽热网水力计算:*.电厂外供的蒸汽（气轮机中的一抽蒸汽）压力为1.05兆帕=10.5公斤/平方厘米；，末端选0.7兆帕、0.8兆帕、... ...（视离开电厂的距离而定）*.电厂外供的蒸汽（一抽）为饱和蒸汽（1.05兆帕300度），进入气轮机的蒸汽为过热蒸汽（5.0兆帕450度）。
水力学常用计算公式
1、明渠均匀流计算公式: Q=Aν=AC RiC=n 1R y (一般计算公式)C=n1R 61(称曼宁公式) 2、渡槽进口尺寸(明渠均匀流)gZ 2bh Q ＝z:渡槽进口的水位降(进出口水位差)ε:渡槽进口侧向收缩系数,一般ε＝0、8～0、9 b:渡槽的宽度(米) h:渡槽的过水深度(米) φ:流速系数φ＝0、8～0、95 3、倒虹吸计算公式:Q=mA z g 2(m 3/秒)4、跌水计算公式:跌水水力计算公式：Q ＝εmB 2/30g 2H ，式中：ε—侧收缩系数，矩形进口ε＝0.85～0.95；，B —进口宽度（米）；m —流量系数5、流量计算公式:Q=Aν式中Q ——通过某一断面的流量,m 3／s;ν——通过该断面的流速,m ／h A ——过水断面的面积,m 2。
6、溢洪道计算1)进口不设闸门的正流式开敞溢洪道 (1)淹没出流:Q ＝εσMBH 23＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深23 (2)实用堰出流:Q=εMBH23=侧向收缩系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深23 2)进口装有闸门控制的溢洪道 (1)开敞式溢洪道。
Q ＝εσMBH 23＝侧向收缩系数×淹没系数×流量系数×溢洪道堰顶泄流长度×溢洪水深23 (2)孔口自由出流计算公式为Q=MωH=堰顶闸门自由式孔流的流量系数×闸孔过水断面面积×H 其中:ω=be7、放水涵管(洞)出流计算 1)、无压管流Q=μA 02gH=流量系数×放水孔口断面面积×02gH 2)、有压管流Q ＝μA 02gH=流量系数×放水孔口断面面积×02gH8、测流堰的流量计算——薄壁堰测流的计算 1)三角形薄壁测流堰,其中θ＝90°,即自由出流:Q ＝1、4H 25或Q ＝1、343H 2、47(2-15) 淹没出流:Q ＝(1、4H 25)σ(2-16) 淹没系数:σ=2)13.0(756.0--Hh n+0、145(2-17) 2)梯形薄壁测流堰,其中θ应满足tanθ=41,以及b ＞3H,即自由出流:Q ＝0、42b g 2H 23＝1、86bH 23(2-18)淹没出流:Q ＝(1、86bH 23)σ(2-19) 淹没系数:σ=2(23.1）Hh n --0、127(2-20) 9、水力发电出力计算N=9、81HQη式中N ——发电机出力,kW;H ——发电毛水头,m,为水库上游水位与发电尾水位之差,即H=Z 上-Z 下; Q ——发电流量,m 3／s;η——发电的综合效率系数(包括发电输水管的水头损失因素与发电机组效率系数),小型水库发电一般为0、6—0、7。
第10讲水力计算
第10讲水力计算水力计算是液体在流动过程中受到的力学作用的计算。
在水力学中，液体流动的基本特性通过流体动力学方程进行描述，其中包括连续性方程和动量方程。
水力计算可以应用于各种领域，如水利工程、环境工程、能源工程等，对于优化设计和安全运行具有重要意义。
首先，水力计算中的基本概念是管道流量。
流量是单位时间内通过管道截面的流体质量或体积。
流量的计算可以通过多种方法进行，其中最常见的是使用连续性方程。
连续性方程可以描述液体在管道中的流动性质，它基于流体质量守恒定律。
连续性方程可以表示为：A1V1=A2V2在这个方程中，A1和A2是管道截面的面积，V1和V2是管道中的流速。
根据这个方程，可以计算出在不同截面处的流速和流量。
另一个关键的概念是雷诺数。
雷诺数可以用来判断流动的稳定性和流态的类型。
它由液体的密度、流速和管道直径决定。
雷诺数的计算公式如下：Re=ρVD/μ在这个公式中，ρ是液体的密度，V是流速，D是管道直径，μ是液体的动力粘度。
根据雷诺数的大小可以判断流动的类型，当雷诺数小于2100时，流动为层流；当雷诺数大于4000时，流动为紊流。
在水力计算中，还有一些重要的参数需要考虑，如流体的黏度、摩擦力、压力损失等。
这些参数可以用来计算管道中的压力分布和阻力损失。
通过计算这些参数，可以评估管道系统的性能和效率，并进行系统优化设计。
此外，水力计算还涉及到水力特性曲线。
水力特性曲线描述了流体在管道中的流动性质和压力变化。
通过绘制水力特性曲线，可以评估管道系统的性能和选择合适的泵或水轮机等设备。
总之，水力计算是液体在流动过程中受到的力学作用的计算。
它涉及到连续性方程、雷诺数、黏度、摩擦力、压力损失等参数的计算。
水利工程、环境工程、能源工程等领域都离不开水力计算的应用，通过水力计算可以优化设计和确保系统的安全运行。
水力计算公式(自编)
水力计算公式
一、采暖热负荷：Q h=q h*A*10-3
Q h:采暖设计热负荷（kW)
q h:采暖热指标（W/m2)
A:建筑面积（m2）
二、采暖全年耗热量：Q h a=0.0864*N*Q h*[（T i-T a）/（T i-T o﹒
Q h a:采暖全年耗热量（GJ)
N:采暖期天数（167)
Q h:采暖设计热负荷（kW)
T i:采暖室内计算温度（℃）
T a:采暖期平均室外温度（℃）
T o﹒h:采暖室外计算温度（℃）
0.0864=3.6(GJ/MWh)/1000*24h
三、热水热力网设计流量：G=3.6*[Q/（c*（T1-T2））]
G:热力网设计流量（T/h)
Q:设计热负荷（kW)
c:水的比热容[kJ/（kg﹒℃）]
T1:热力网供水温度（℃）
T2:热力网回水温度（℃）
四、热水管道内壁当量粗糙度（钢管）：0.0005m
蒸汽管道内壁当量粗糙度（钢管）：0.0002m
五、主干线经济比摩阻：30-70Pa/m
支干线比摩阻：不>300Pa/m,连接一个热力站的支干线比摩六、热水热力网支干线、支线介质流速：不>3.5m/s
七、蒸汽热力网供热介质的最大允许设计流速：
1、过热蒸汽管道：
1）公称直径大于200mm的管道 80（m/s)
2）公称直径小于或等于200mm的管道 50（m/s)
2、饱和蒸汽管道：
1）公称直径大于200mm的管道 60（m/s)
2）公称直径小于或等于200mm的管道 35（m/s)
）/（T i-T o﹒h）]
a
T2））]
支干线比摩阻：可>300Pa/m。
水力计算方法总结
水力计算总结空调水力计算：一、计算管径1.计算出室外井连连箱的管径，一般经验值是DE63的PE管材2主管管径的计算方法：假如是七连箱，先根据机组的总流量和总井数确定出六口井的流量，在根据管径估算表查出相应的钢管管径，然后根据算选的管材选出相应的管材，推算出流（流量=流速*面积）注意流量的单位换算（要除去3600）并且算面积时要用内径算。
表一、管内水流速推荐值（m/s）管径㎜15 20 25 32 40 50 65 80闭式系统0. 4~0.5 0.5~0.6 0.6~0.7 0.7~0.9 0.8~1.0 0.9~1.2 1.1~1.4 1.2~1.6 开式系统0.3~0.4 0.4~0.5 0.5~0.6 0.6~0.8 0.7~0.9 0.8~1.0 0.9~1.2 1.1~1.4 管径㎜100 125 150 200 250 300 350 400 闭式系统 1.3~1.8 1.5~2.0 1.6~2.2 1.8~2.5 1.8~2.6 1.9~2.9 1.6~2.5 1.8~2.6 开式系统 1.2~1.6 1.4~1.8 1.5~2.0 1.6~2.3 1.7~2.4 1.7~2.4 1.6~2.1 1.8~2.3表二、水系统的管径和单位长度阻力损失钢管管径/㎜闭式水系统开式水系统流量/(m³/h) kPa/100m 流量/(m³/h) kPa/100m15 0~0.5 0~60 -- -- 20 0.5~1.0 10~60 -- -- 25 1~2 10~60 0~1.3 0~43 32 2~4 10~60 1.3~2.0 11~40 40 4~6 10~60 2~4 10~40 50 6~11 10~60 4~8 -- 65 11~18 10~60 8~14 -- 80 18~32 10~60 14~22 -- 100 32~65 10~60 22~45 -- 125 65~115 10~60 45~82 10~40 150 115~185 10~47 82~130 10~43 200 185~380 10~37 130~200 10~24 250 380~560 9~26 200~340 10~18 300 560~820 8~23 340~470 8~15 350 820~950 8~18 470~610 8~13 400 950~1250 8~17 610~750 7~12 450 1250~1590 8~15 750~1000 7~12500 1590~2000 8~13 1000~1230 7~11其他关机计算雷同。
第一课水力计算及实例讲解
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民用户一般直接套用水力计算图表即可，小于2000 户的负荷多采用燃具同时工作系数法来确定计算流量， 大于2000户的多采用高峰系数法来确定计算流量。
管道允许阻力降△Pd＝0.75Pn＋150 Pn－低压灶具的额定用气压力（Pa），要根据不同气种、
不同灶具来确定。
天然气灶具一般为2000Pa，故△Pd＝1650Pa，旧燃规里 根据经验把1650划分成庭院＋户内各分别占多少帕， 新规范里没有明确提出，只是要求分配时要根据情况， 经技术经济比较后确定。
对于高层民用户采用二次调压供气时，应根据低低压调 压器的进口压力范围来确定一二级调压间管道的允许阻 力降。
高差大时，水力计算中应考虑附加压力的影响。
1、设备负荷计算。
要根据燃气压力、温度、热值换算工况流量。需要注意 的是标准状态的定义。商业贸易中所说的标准状态一般 是“20℃、1标准大气压”，而 “0℃、1标准大气压” 的标准状态的概念是用在实验室里的，这就需要在引用 基础参数时查看当地供气公司提供的燃气参数的标注状 态。同时我们计算用的热值应是燃气低热值，而非高热 值，两者的区别就是：高热值多了燃烧产物冷凝成液态 所放出的热量，目前这部分热量在日常生活中是不能利 用的，所以在负荷计算中不能套用高热值。
Re 2100 65 Re 105
p l
1.9106 (1
11.8Q 7104 dv 23Q 105 dv )
Q2 d5
T T0
3、湍流状态（Re＞3500） ⑴ 钢管（PE管计算公式同钢管）：
λ 0.11( K 68 )0.25 d Re
p l
水力公式
长距离输水管道水力计算公式的选用Q E Ic 1.852 .4.87— C h d式中h f ------------------ 沿程损失，m入 ---- 沿程阻力系数I ---- 管段长度，m d ——管道计算内径，m g —重力加速度，m/s 2 C----谢才系数 i —水力坡降；R -------- 水力半径， m Q -------- 管道流量m/s 2 v —流速^ m/sC n ----海澄一一威廉系数其中大西公式，谢才公式对于管道和明渠的水力计算都适用。
海澄-威廉公式影响参 数较小，作为一个传统公式，在国内外被广泛用于管网系统计算。
三种水力计算公式中 与管道内壁粗糙程度相关的系数均是影响计算结果的重要参数。
2. 规范中水力计算公式的规定3. 查阅室外给水设计规范及其他各管道设计规范，针对不同的设计条件，推荐采用的水力计算公式也有所差异，见表1 :表1各规范推荐采用的水力计算公式1.常用的水力计算公式：供水工程中的管道水力计算一般均按照均匀流计算, 算公式有：(DARCY )公式：l v 2 目前工程设计中普遍采用的管道水力计达西 h f谢才d 2g(chezy )公式:(1)v C J R海澄—威廉(HAZEN-WILIAMS )公式:h f 10-674. 公式的适用范围：3. 1达西公式达西公式是基于圆管层流运动推导出来的均匀流沿程损失普遍计算公式，该式适用于任何截面形状的光滑或粗糙管内的层流和紊流。
公式中沿程阻力系数入值的确定是水头损失计算的关键，一般采用经验公式计算得出。
舍维列夫公式，布拉修斯公式及柯列勃洛克（C.F.COLEBROOK公式均是针对工业管道条件计算入值的著名经验公式。
舍维列夫公式的导出条件是水温10C，运动粘度1.3*10-6m/s,适用于旧钢管和旧铸铁管,紊流过渡区及粗糙度区.该公式在国内运用教广.1 2 51柯列勃洛可公式丁2 9（- 吕（△为当量粗糙度，Re为雷诺数）是根据大量工业管道试验资料提出的工业管道过渡区入值计算公式，该式实际上是泥古拉兹光滑区公式和粗糙区公式的结合，适用范围为4OOOvRev10.大量的试验结果表明柯列勃洛克公式与实际商用圆管的阻力试验结果吻合良好，不仅包含了光滑管区和完全粗糙管区，而且覆盖了整个过渡粗糙区，该公式在国外得到及为广泛的应用.布拉修斯公式是1912年布拉修斯总结光滑管的试验资料提出的,适用Re条件为4000vRev10, —般用于紊流光滑管区的计算.3.2谢才公式该式于1775年由CHEZY提出，实际是达西公式的一个变形，式中谢才系数C一般1 1由经验公式C -R e y计算得出,其中y丄时称为曼宁公式,y值采用n 6y 2訪0.13 0.75阿你0.1）（n为粗糙系数）公式计算时称为巴浦洛夫斯基,这两个公式应用范围均较广.就谢才公式本身而言，它适用于有压或无压均匀流动的各阻力区，但由于计算谢才系数C的经验公式只包括反映管壁粗糙状况的粗糙系数n和水力半径R,而没有包括流速及运动年度，也就是与雷诺数Re无关，因此该式一般仅适用于粗糙区.曼宁公式的适用条件为nv0.02,Rv0.5m;巴浦洛夫斯基公式的适用条件为0.1m w R< 3m;0.011 < n W 0.04. 3.3海澄-威廉公式是在直径W 3.66m工业管道的大量测试数据基础上建立的著名经验公式，适用于常温的清水输送管道，式中海澄-威廉系数Ch与不同管材的管壁表面粗糙程度有关.因为该式参数取值简单，易用,也是得到广泛应用的公式之一.此公式适用范围为光滑区至部分粗糙度区，对应雷诺数Re范围介于104-2*10 6.通过对各相关规范所推荐计算公式的比较，除混凝土管仍然推荐采用谢才公式外,其它管材大多推荐采用达西公式.在新版《室外给水设计规范》中取消舍维列夫公式的相关条文，笼统米用达西公式,但未明确要求计算入值采用的经验公式.由于舍维列夫公式是建立在对旧钢管及旧铸铁管研究的基础上，然而现在一般采用的钢或铸铁材质管道，内壁通常需进行防腐内衬，经过涂装的管道内壁表面均比旧钢管，旧铸铁管内壁光滑得多，也就是△值小得多，采用舍维列夫公式显然也就会产生较大得计算误差，该公式得适用范围相应较窄.经过内衬得金属管道采用柯列勃洛克公式或谢才公式计算更为合理.PVC-U,PE等塑料管道,或者内衬塑料得金属管道,因为其内壁△值很低,一般处于0.0015-0.015,管道流态大多位于紊流光滑区,采用适用光滑区得布拉修斯公式以及柯列勃洛克公式一般均能够得到与实际接近得计算结果.因此，《埋地硬聚氯乙稀给水管道工程技术规程》及《埋地聚乙稀给水管道工程技术规程》中对塑料管道水力计算公式均是合理得且与《室外给水设计规范》并不矛盾.海澄-威廉公式可以适用于各种不同材质管道得水力计算，其中海澄-威廉系数Ch得取值应根据管材确定.对于内衬水泥砂浆或者涂装有比较光滑得内防腐涂层得管道，其海澄-威廉系数应该参考类似工程经验参数或者实测数据，合理取用.因此，无论采用达西公式，谢才公式或者海澄-威廉公式计算，不同管材得差异均表现在管内壁表面当量粗糙程度得不同上，各公式中与粗糙度相关系数得取值是影响计算结果得重要因素.值得一提得是，同种材质管道由于采用不同得加工工艺,其内表面得粗糙度也可能有所差异，这一因素在设计过程种也应重视（常用管材得粗糙度系数参考值见表2）表2常见管材粗糙度相关系数参考值5.\ /pl根据雷诺数计算公式Re ——，雷诺数与流速V,管径d成正比,与运动粘度成反比，因此对应v管道得不同设计条件应对所使用计算公式得适用范围进行复核.保证计算得准确性.大多说供水工程得设计按照水温10C，运动粘度1.3*10-5 m2/s得条件考虑,因此雷诺数实际受流速及管道口径得影响.以塑料管道为例，在正常设计流速范围条件下，管道内径大于100mm 时，虽然管道仍然处于紊流光滑区，但其雷诺数Re>105，也就是说已经超出了布拉修斯公式得适用范围，而且误差大小与雷诺数成正比.对P—C-U 管，采用布拉修斯公式与柯列勃洛克公式对比计算，当管内径为500mm，流速1.5 m/s时，采用布拉修斯公式得出得水力坡降比柯列波列克得结果低11%以上.采用《埋地硬聚氯乙稀给水管道工程技术规程》推荐得修正公式与柯式对比计算，修正公式计算结果，小口径管偏安全，中等口径与柯式符合较好，大口径管得负误差达5%以上.因此笔者认为，大口径塑料管或采用塑料内衬管不宜采用布拉修斯公式计算，而更宜于采用如柯列波洛克公式等适用条件更宽得其它经验公式，或应通过试验等对其进行修正.与上述情况类似，采用谢才公式计算时，如果管道内径大于2m时则不采用曼宁公式计算谢才系数.如果采用巴甫洛夫斯基公式，其适用管径可以达到12m，对一般输水工程管道已完全足够了.海澄-威廉公式的数据基础是WILLIAMS和HAZEN在大量工业管道现场或试验测量或得的.该公式因为简单易用，被广泛运用在管网水力计算中，国内外不少管道水力计算软件均采用该公式编制.由此可见,对于口径大于2m得管道应尽量避免采用海澄-威廉公式计算以策安全.6. 值得提出得是，上述所有水力计算公式中采用得管径均为计算内径，各种管道均应采用管道净内空直径计算，对于采用水泥砂浆内衬得金属管道应考虑内衬层厚度得影响.大口径管道计算应尽量避免采用海澄-威廉公式，建议采用柯列勃洛克公式计算大量试验结果证明该公式计算结果与实际工业管道符合性好，水力条件适用范围广，虽然运用该式需要进行多次迭代计算才能得到入值，较为麻烦，不过运用计算机简单编程既能方便地得到较为准确地结果，手工计算时也可以通过查表或者查询蓦迪图辅助计算.。
水力计算基本公式
水力计算基本公式水力计算是涉及水流和流体力学的计算过程。
其基本公式包括渠道流量公式、摩擦阻力公式和水力损失公式等。
下面将详细介绍这些基本公式及其应用。
1.渠道流量公式渠道流量公式是用来计算水流通过给定横截面的流量的公式。
根据不同的渠道形状和流量条件，可以使用相应的公式。
以下是几种常见的渠道流量公式：1.1矩形渠道流量公式：Q=b*h*v式中，Q为流量，b为矩形渠道的宽度，h为水深，v为流速。
1.2圆形渠道流量公式：Q=π*r^2*v式中，Q为流量，r为圆形渠道的半径，v为流速。
1.3梯形渠道流量公式：Q=(a+b)*h*v/2式中，Q为流量，a和b为梯形渠道上下底的长度，h为水深，v为流速。
2.摩擦阻力公式摩擦阻力公式用于计算水流通过渠道时所受到的阻力。
常用的摩擦阻力公式有曼宁公式和切比雪夫公式。
2.1曼宁公式：h=(1/n)*(Q/A)^2*l/(2*g)式中，h为渠道水深（摩擦阻力损失），n为曼宁摩擦系数，Q为流量，A为横截面面积，l为渠道长度，g为重力加速度。
2.2切比雪夫公式：h=α*(Q^2/A^2)*l/(2*g)式中，h为渠道水深（摩擦阻力损失），α为切比雪夫系数，Q为流量，A为横截面面积，l为渠道长度，g为重力加速度。
3.水力损失公式水力损失公式用于计算水流通过管道或渠道时所产生的能量损失。
常见的水力损失公式有弗朗西斯公式和达西-魏本巴赫公式。
3.1弗朗西斯公式：h=(f*l*v^2)/(2*g*d)式中，h为水力损失，f为摩擦阻力系数，l为管道或渠道长度，v为流速，g为重力加速度，d为管道或渠道的直径或水深。
3.2达西-魏本巴赫公式：h=(f*l*v^2)/(2*g*d)式中，h为水力损失，f为达西-魏本巴赫摩擦系数，l为管道或渠道长度，v为流速，g为重力加速度，d为管道或渠道的直径或水深。
这些基本公式在水力学相关领域中都有广泛的应用，通过对水流的流速、渠道形状和摩擦阻力等因素的计算，可以帮助工程师设计和优化水利工程。
水力计算及实例讲解
2、管道水力计算中，设备阻力降要考虑，尤其是低压供 气的情况。 日常工作中需要考虑的设备阻力降包括：流量计、过滤 器、电磁阀及其他一些管径或流向发生巨大变化的管道 设备。这部分阻力降在低压管道中所占比例很大，如忽 略，可能会造成用气设备前的压力、流量满足不了设备 正常燃烧的要求。 3、设备选型计算要重视。 设备选型不光要考虑压力、流量、计量精度满足，同时 还要考虑价格因素，有些人不重视设备选型计算，其实 调压计量设备在整个管网系统中是很重要的环节，且对 工程造价有很大的影响。
目
录
水力计算基本步骤 水力计算基本公式 水力计算注意事项
水力计算实例讲解
水力计算基本步骤
1、与用户协商确定用气地点பைடு நூலகம்设备型号、适用气种、负荷、 用气压力等技术参数（需要书面确认，避免基础数据出问 题）； 2、制定供气方案及路线图，并与用户沟通确认（初步进行设 备选型）； 3、根据管线布置图编号； 4、计算各管段计算流量； 5、初选管径，计算各管段实际阻力损失△P； 6、根据允许阻力降△Pd来调整管段管径； 7、设备选型计算。
式中 Re—雷诺数； △P—燃气管道摩擦阻力损失（Pa）； λ—燃气管道摩擦阻力系数； l—燃气管道的计算长度（m）； Q—燃气管道的计算流量（m3/h）； d—管道内径（mm）； ρ—燃气的密度（kg/m3）； T—设计中所采用的燃气温度（K）； T0—标准状态的温度（K）；
ν—标准状态时燃气的运动粘度（m2/s）； K—管壁内表面的当量绝对粗糙度。
管道允许阻力降△Pd＝0.75Pn＋150 Pn－低压灶具的额定用气压力（Pa），要根据不同气种、 不同灶具来确定。 天然气灶具一般为2000Pa，故△Pd＝1650Pa，旧燃规里 根据经验把1650划分成庭院＋户内各分别占多少帕，新 规范里没有明确提出，只是要求分配时要根据情况，经 技术经济比较后确定。 对于高层民用户采用二次调压供气时，应根据低低压调 压器的进口压力范围来确定一二级调压间管道的允许阻 力降。 高差大时，水力计算中应考虑附加压力的影响。
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室内热水供暖系统的水力计算本章重点• 热水供热系统水力计算基本原理。
• 重力循环热水供热系统水力计算基本原理。
• 机械循环热水供热系统水力计算基本原理。
本章难点• 水力计算方法。
• 最不利循环。
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当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其与管壁间的摩擦，就要损失能量；而当流体流过管道的一些附件 ( 如阀门、弯头、三通、散热器等 ) 时，由于流动方向或速度的改变，产生局部旋涡和撞击，也要损失能量。
前者称为沿程损失，后者称为局部损失。
因此，热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式表示：Δ P ＝Δ P y + Δ P i ＝R l + Δ P i Pa 〔 4 — 1 〕式中Δ P ——计算管段的压力损失， Pa ；Δ P y ——计算管段的沿程损失， Pa ；Δ P i ——计算管段的局部损失， Pa ；R ——每米管长的沿程损失， Pa ／ m ；l ——管段长度， m 。
在管路的水力计算中，通常把管路中水流量和管径都没有改变的一段管子称为一个计算管段。
任何一个热水供暖系统的管路都是由许多串联或并联的计算管段组成的。
每米管长的沿程损失 ( 比摩阻 ) ，可用流体力学的达西．维斯巴赫公式进行计算Pa/m （ 4 — 2 ）式中一一管段的摩擦阻力系数；d ——管子内径， m ；——热媒在管道内的流速， m ／ s ；一热媒的密度， kg ／ m 3 。
在热水供暖系统中推荐使用的一些计算摩擦阻力系数值的公式如下：( — ) 层流流动当 Re ＜ 2320 时，可按下式计算；（ 4 — 4 ）在热水供暖系统中很少遇到层流状态，仅在自然循环热水供暖系统的个别水流量极小、管径很小的管段内，才会遇到层流的流动状态。
( 二 ) 紊流流动当 Re ＜ 2320 时，流动呈紊流状态。
在整个紊流区中，还可以分为三个区域：• 水力光滑管区摩擦阻力系数值可用布拉修斯公式计算，即（ 4 — 5 ）当雷诺数在 4000 一 100000 范围内，布拉修斯公式能给出相当准确的数值。
• 过渡区流动状态从水力光滑管区过渡到粗糙区 ( 阻力平方区 ) 的一个区域称为过渡区。
过渡区的摩擦阻力系数值，可用洛巴耶夫公式来计算，即（ 4 — 6 ）过渡区的范围，大致可用下式确定：Re 1 =11 或＝ 11 m/s (4 — 7)Re 2 =445 或=445 m/s （ 4 — 8 ）式中、 Re 1 ——流动从水力光滑管区转到过渡区的临界速度和相应的雷诺数值；、 Re 2 ——流动从过渡区转到粗糙区的临界速度和相应的雷诺数值。
3. 粗糙管区（阻力平方区）在此区域内，摩擦阻力系数值仅取决于管壁的相对粗糙度。
粗糙管区的摩擦阻力系数值，可用尼古拉兹公式计算（ 4 — 9 ）对于管径等于或大于 40mm 的管子，用希弗林松推荐的、更为简单的计算公式也可得出很接近的数值：（ 4 — 10 ）此外，也有人推荐计算整个紊流区的摩擦阻力系数值的统一的公式。
下面介绍两个统一的计算公式——柯列勃洛克公式 (1 — 11) 和阿里特苏里公式 (4 — 12) 。
（ 4 — 11 ）（ 4 — 12 ）室内热水供暖系统的水流量 G ，通常以 kg ／ h 表示。
热媒流速与流量的关系式为m/s （ 4 — 13 ）式中 G ——管段的水流量， kg ／ h 。
管段的局部损失，可按下式计算：Pa (4 — 15)式中——管段中总的局部阻力系数。
二、当量局部阻力法和当量长度法在实际工程设计中，为了简化计算，也有采用所谓“当量局部阻力法”或“当量长度法”进行管路的水力计算。
当量局部阻力法 ( 动压头法 ) 当量局部阻力法的基本原理是将管段的沿程损失转变为局部损失来计算。
设管段的沿程损失相当于某一局部损失，则(4 — 16)式中——当量局部阻力系数。
当量长度法当量长度法的基本原理是将管段的局部损失折合为管段的沿程损失来计算。
如某一管段的总局部阻力系数为，设它的压力损失相当于流经管段l d 米长度的沿程损失，则m （ 4 — 20 ）式中l d 一一管段中局部阻力的当量长度， m 。
水力计算基本公式 (4 — 1) ，可表示为：Pa (4 — 21)式中l zh ——管段的折算长度， m 。
当量长度法一般多用在室外热力网路的水力计算上。
第二节重力循环双管系统管路水力计算方法和例题如前所述，重力循环双管系统通过散热器环路的循环作用压力的计算公式为Pa (4 — 24)式中——重力循环系统中，水在散热器内冷却所产生的作用压力， Pa ；g ——重力加速度， g ＝ 9.81m /s 2 ；H ——所计算的散热器中心与锅炉中心的高差， m ；、一供水和回水密度， kg ／ m 3 ；一水外循环环路中冷却的附加作用压力， Pa 。
应注意：通过不同立管和楼层的循环环路的附加作用压力值是不同的，应按附录 3-2 选定。
重力循环异程式双管系统的最不利循环环路是通过最远立管底层散热器的循环环路，计算应由此开始。
[ 例题 4-1] 确定重力循环双管热水供暖系统管路的管径 ( 见图 4 — 1) 。
热媒参数：供水温度= 95 ℃ ，回水温度＝70 ℃ 。
锅炉中心距底层散热器中心距离为 3m ，层高为 3m 。
每组散热器的供水支管上有一截止阀。
[ 解 ] 图 4 —1 为该系统两个支路中的一个支路。
图上小圆圈内的数字表示管段号。
圆圈旁的数字：上行表示管段热负荷 (W) ，下行表示管段长度 (m) 。
散热器内的数字表示其热负荷 (W) 。
罗马字表示立管编号。
计算步骤：1 ．选择最不利环路由图 4 —1 可见，最不利环路是通过立管 I 的最底层散热器 I l (1500W) 的环路。
这个环路从散热器 I l 顺序地经过管段①、②、③ 、④、⑤ 、⑥，进入锅炉，再经管段⑦、⑧、⑨、⑩ 、 11 12 13 14 15 16 进入散热器Ⅰ 1 。
2 ．计算通过最不利环路散热器 I l 的作用压力，根据式 (4 — 24)Pa根据图中已知条件：立管 I 距锅炉的水平距离在 30 一 50m 范围内，下层散热器中心距锅炉中心的垂直高度小于 15m 。
因此，查附录 3 — 2 ，得＝ 350Pa 。
根据供回水温度，查附录 3-1 ，得=977.81kg/m 3 , =961.92 kg/m 3 , 将已知数字代入上式，得3 ．确定最不利环路各管段的管径 d 。
(1) 求单位长度平均比摩阻根据式 (4 — 23)式中——最不利环路的总长度， m ；=2+8.5+8+8+8+8+15+8+8+8+8+11+3+3= 106.5m——一沿程损失占总压力损失的估计百分数；查附录 4 — 6 ，得=50% 将各数字代入上式，得Pa/m(2) 根据各管段的热负荷，求出各管段的流量，计算公式如下：kg/h式中 Q ——管段的热负荷， W ；——系统的设计供水温度，℃——系统的设计回水温度，℃(3) 根据 G 、 R pj ，查附录表 4 — 1 ，选择最接近 R pj 的管径。
将查出的 d 、 R 、和 G 值列入表 4 — 2 的第 5 、 6 、 7 栏和第 3 栏中。
例如，对管段②， Q ＝ 7900W ，当＝25 ℃时， G ＝0.86 × 7900 ／ (95 — 70) ＝ 272kg ／ h 查附录表 4 —1 ，选择接近的管径。
如取 DN32 ，用补插法计算，可求出；=0.08m ／ s ， R=3.39Pa ／ m 。
将这些数值分别列入表 4 — 2 中。
4 ．确定长度压力损失。
将每一管段 R 与 l 相乘，列入表 4 — 2 的第 8 栏中。
5 ．确定局部阻力损失 z(1) 确定局部阻力系数ζ 根据系统图中管路的实际情况，列出各管段局部阻力管件名称 ( 见表 4 —3) 。
利用附录表 4 — 2 ，将其阻力系数ζ值记于表 4 — 3 中，最后将各管段总局部阻力系数ζ列入表 4 — 2 的第 9 栏。
应注意：存统计局部阻力时，对于三通和四通管件的局部阻力系数，应列在流量较小的管段上。
(2) 利用附录表 4 — 3 ，根据管段流速，可查出动压头值，列入表 4 — 2 的第 10 栏中。
根据，将求出的值列入表 4 — 2 的第 11 栏中。
6 ．求各管段的压力损失。
将表 4-2 种第 8 栏与第 11 栏相加，列入表 4-2 第 12 栏中。
7 ．求环路总压力损失，即＝ 712pa 。
8 ．计算富裕压力值。
考虑由于施工的具体情况，可能增加一些在设计计算中未计入的压力损失。
因此，要求系统应有 10 ％以上的富裕度。
式中％一一系统作用压力的富裕率；——通过最不利环路的作用压力， Pa ；——通过最不利环踏的压力损失， Pa 。
9 ．确定通过立管Ⅰ第二层散热器环路中各管段的管径。
(1) 计算通过立管 I 第二层散热器环路的作用压力＝ 9 ．81 × 6(977 ． 81 — 961 ． 92) 十 350＝ 1285Pa(2) 确定通过立管 I 第二层散热器环路中各管段的管径。
1) 求平均比摩阻根据并联环路节点平衡原理 ( 管段 15 、 16 与管段 1 、 14 为并联管路 ) ，通过第二层管段 15 、 16 的资用压力为＝ l 285 — 818 十 32＝ 499Pa管段 15 、 16 的总长度为 5m ，平均比摩阻为＝0.5 × 499 ／ 5 ＝ 49.9Pa ／ m2) 根据同样方法，按 15 和 16 管段的流量 G 及，确定管段的 d ，将相应的 R 、值列入表 4-2 中。
(3) 求通过底层与第二层并联环路的压降不平衡率。
此相对差额在允许±15 ％范围内。
10 ．确定通过立管 I 第三层散热器环路上各管段的管径，计算方法与前相同。
计算结果如下：（ 1 ）通过立管 I 第三层散热器环路的作用压力＝ 9 ．81 × 9(977 ． 81 — 961 ． 92) 十 350＝ 1753Pa（ 2 ）管段 15 、 17 、 18 与管段 13 、 14 、 l 为并联管路。
通过管段 15 、 17 、 18 的资用压力为＝ 1753 — 818+41＝ 976Pa（ 3 ）管段 15 、 17 、 18 的实际压力损失为 459+159 ． 1 十 119 ． 7 ＝ 738Pa 。
（ 4 ）不平衡率 x 13 ＝ (976 — 738) ／ 976 ＝ 24 ． 4 ％＞ 15 ％因 17 、 18 管段已选用最小管径，剩余压力只能用第三层散热器支管上的阀门消除。
11 ．确定通过立管Ⅱ各层环路各管段的管径。
作为异程式双管系统的最不利循环环路是通过最远立管 I 底层散热器的环路。