管道摩擦阻力计算
管道阻力损失计算
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。
管道阻力计算
管道阻力计算:管道阻力计算公式：R=(λ/D)*(ν^2*γ/2g)。
ν-流速(m/s)；λ-阻力系数；γ-密度(kg/m3)；D-管道直径(m)；P-压力(kgf/m2)；R-沿程摩擦阻力(kgf/m2)；L-管道长度(m)；g-重力加速度=9.8。
压力可以换算成Pa，方法如下：1帕=1/9.81(kgf/m2)。
管路内的流体阻力流体在管路中流动时的阻力可分为摩擦阻力和局部阻力两种。
摩擦阻力是流体流经一定管径的直管时，由于流体的内摩擦产生的阻力，又称为沿程阻力，以hf表示。
局部阻力主要是由于流体流经管路中的管件、阀门以及管道截面的突然扩大或缩小等局部部位所引起的阻力，又称形体阻力，以hj表示。
流体在管道内流动时的总阻力为Σh=hf+hj。
流体阻力的类型如下：由于空气的粘性作用，物体表面会产生与物面相切的摩擦力，全部摩擦力的合力称为摩擦阻力。
与物面相垂直的气流压力合成的阻力称压差阻力。
在不考虑粘性和没有尾涡（见举力线理论）的条件下，亚声速流动中物体的压差阻力为零（见达朗伯佯谬）。
在实际流体中，粘性作用下不仅会产生摩擦阻力，而且会使物面压强分布与理想流体中的分布有别，并产生压差阻力。
对于具有良好流线形的物体，在未发生边界层分离的情形（见边界层），粘性引起的压差阻力比摩擦阻力小得多。
对于非流线形物体，边界层分离会造成很大的压差阻力，成为总阻力中的主要部分。
当机翼或其他物体产生举力时，在物体后面形成沿流动方向的尾涡，与这种尾涡有关的阻力称为诱导阻力，其数值大致与举力的平方成正比。
在跨声速（见跨声速流动）或超声速（见超声速流动）气流中会有激波产生，经过激波有机械能的损失，由此引起的阻力称为波阻，这是另一种形式的阻力。
作加速运动的物体会带动周围流体一起加速，产生一部分附加的阻力，通常用某个假想的附连质量与物体加速度的乘积表示。
船舶在水面上航行时会产生水波，与此有关的阻力称为兴波阻力。
管道阻力的基本计算方法
管道阻力计算空气在风管内的流动阻力有两种形式：一是由于空气本身的黏滞性以及空气与管壁间的摩擦所产生的阻力称为摩擦阻力；另一是空气流经管道中的管件时(如三通、弯头等)，流速的大小和方向发生变化，由此产生的局部涡流所引起的阻力，称为局部阻力。
一、摩擦阻力根据流体力学原理，空气在管道内流动时，单位长度管道的摩擦阻力按下式计算：ρλ242v R R s m ⨯= (5—3)式中 Rm ——单位长度摩擦阻力，Pa ／m ； υ——风管内空气的平均流速，m ／s ；ρ——空气的密度，kg ／m 3； λ——摩擦阻力系数；Rs ——风管的水力半径，m 。
对圆形风管：4DR s =(5—4)式中 D ——风管直径，m 。
对矩形风管)(2b a abR s +=(5—5)式中 a ，b ——矩形风管的边长，m 。
因此，圆形风管的单位长度摩擦阻力ρλ22v D R m ⨯= (5—6)摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管内壁的粗糙度有关。
计算摩擦阻力系数的公式很多，美国、日本、德国的一些暖通手册和我国通用通风管道计算表中所采用的公式如下：)Re 51.27.3lg(21λλ+-=D K (5—7)式中 K ——风管内壁粗糙度，mm ； Re ——雷诺数。
υvd=Re (5—8)式中 υ——风管内空气流速，m ／s ； d ——风管内径，m ；ν——运动黏度，m 2／s 。
在实际应用中，为了避免烦琐的计算，可制成各种形式的计算表或线解图。
图5—2是计算圆形钢板风管的线解图。
它是在气体压力B ＝101．3kPa 、温度t=20℃、管壁粗糙度K ＝0．15mm 等条件下得出的。
经核算，按此图查得的Rm 值与《全国通用通风管道计算表》查得的λ／d 值算出的Rm 值基本一致，其误差已可满足工程设计的需要。
只要已知风量、管径、流速、单位摩擦阻力4个参数中的任意两个，即可利用该图求得其余两个参数，计算很方便。
图5—2 圆形钢板风管计算线解图[例] 有一个10m 长薄钢板风管，已知风量L ＝2400m 3／h ，流速υ＝16m ／s ，管壁粗糙度K ＝0．15mm ，求该风管直径d 及风管摩擦阻力R 。
管道阻力的基本计算方法
管道阻力计算空气在风管内的流动阻力有两种形式：一是由于空气本身的黏滞性以及空气与管壁间的摩擦所产生的阻力称为摩擦阻力；另一是空气流经管道中的管件时(如三通、弯头等)，流速的大小和方向发生变化，由此产生的局部涡流所引起的阻力，称为局部阻力。
一、摩擦阻力根据流体力学原理，空气在管道内流动时，单位长度管道的摩擦阻力按下式计算：ρλ242v R R s m ⨯= (5—3)式中 Rm ——单位长度摩擦阻力，Pa ／m ； υ——风管内空气的平均流速，m ／s ；ρ——空气的密度，kg ／m 3； λ——摩擦阻力系数；Rs ——风管的水力半径，m 。
对圆形风管：4DR s =(5—4)式中 D ——风管直径，m 。
对矩形风管)(2b a abR s +=(5—5)式中 a ，b ——矩形风管的边长，m 。
因此，圆形风管的单位长度摩擦阻力ρλ22v D R m ⨯= (5—6)摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管内壁的粗糙度有关。
计算摩擦阻力系数的公式很多，美国、日本、德国的一些暖通手册和我国通用通风管道计算表中所采用的公式如下：)Re 51.27.3lg(21λλ+-=D K (5—7)式中 K ——风管内壁粗糙度，mm ； Re ——雷诺数。
υvd=Re (5—8)式中 υ——风管内空气流速，m ／s ； d ——风管内径，m ；ν——运动黏度，m 2／s 。
在实际应用中，为了避免烦琐的计算，可制成各种形式的计算表或线解图。
图5—2是计算圆形钢板风管的线解图。
它是在气体压力B ＝101．3kPa 、温度t=20℃、管壁粗糙度K ＝0．15mm 等条件下得出的。
经核算，按此图查得的Rm 值与《全国通用通风管道计算表》查得的λ／d 值算出的Rm 值基本一致，其误差已可满足工程设计的需要。
只要已知风量、管径、流速、单位摩擦阻力4个参数中的任意两个，即可利用该图求得其余两个参数，计算很方便。
图5—2 圆形钢板风管计算线解图[例] 有一个10m 长薄钢板风管，已知风量L ＝2400m 3／h ，流速υ＝16m ／s ，管壁粗糙度K ＝0．15mm ，求该风管直径d 及风管摩擦阻力R 。
通风管道阻力的计算与公式
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。
一、摩擦阻力根据流体力学原理，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：ΔPm=λν2ρl/8Rs对于圆形风管，摩擦阻力计算公式可改写为：ΔPm=λν2ρl/2D圆形风管单位长度的摩擦阻力（比摩阻）为：Rs=λν2ρ/2D以上各式中λ————摩擦阻力系数ν————风管内空气的平均流速，m/s;ρ————空气的密度，Kg/m3;l————风管长度，mRs————风管的水力半径，m;Rs=f/Pf————管道中充满流体部分的横断面积，m2；P————湿周，在通风、空调系统中既为风管的周长，m；D————圆形风管直径，m。
矩形风管的摩擦阻力计算我们日常用的风阻线图是根据圆形风管得出的，为利用该图进行矩形风管计算，需先把矩形风管断面尺寸折算成相当的圆形风管直径，即折算成当量直径。
再由此求得矩形风管的单位长度摩擦阻力。
当量直径有流速当量直径和流量当量直径两种；流速当量直径：Dv=2ab/(a+b)流量当量直径：DL=1.3（ab）0.625/(a+b)0.25在利用风阻线图计算是，应注意其对应关系：采用流速当量直径时，必须用矩形中的空气流速去查出阻力；采用流量当量直径时，必须用矩形风管中的空气流量去查出阻力。
二、局部阻力当空气流动断面变化的管件（如各种变径管、风管进出口、阀门）、流向变化的管件（弯头）流量变化的管件（如三通、四通、风管的侧面送、排风口）都会产生局部阻力。
局部阻力按下式计算：Z=ξν2ρ/2ξ————局部阻力系数。
局部阻力在通风、空调系统中占有较大的比例，在设计时应加以注意，为了减小局部阻力，通常采用以下措施：1.弯头布置管道时，应尽量取直线，减少弯头。
通风管道阻力的计算与公式
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。
一、摩擦阻力根据流体力学原理，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：ΔPm=λν2ρl/8Rs对于圆形风管，摩擦阻力计算公式可改写为：ΔPm=λν2ρl/2D圆形风管单位长度的摩擦阻力（比摩阻）为：Rs=λν2ρ/2D以上各式中λ————摩擦阻力系数ν————风管内空气的平均流速，m/s;ρ————空气的密度，Kg/m3;l ————风管长度，mRs————风管的水力半径，m;Rs=f/Pf————管道中充满流体部分的横断面积，m2；P————湿周，在通风、空调系统中既为风管的周长，m；D————圆形风管直径，m。
矩形风管的摩擦阻力计算我们日常用的风阻线图是根据圆形风管得出的，为利用该图进行矩形风管计算，需先把矩形风管断面尺寸折算成相当的圆形风管直径，即折算成当量直径。
再由此求得矩形风管的单位长度摩擦阻力。
当量直径有流速当量直径和流量当量直径两种；流速当量直径：Dv=2ab/(a+b)流量当量直径：DL=1.3（ab）0.625/(a+b)0.25在利用风阻线图计算是，应注意其对应关系：采用流速当量直径时，必须用矩形中的空气流速去查出阻力；采用流量当量直径时，必须用矩形风管中的空气流量去查出阻力。
二、局部阻力当空气流动断面变化的管件（如各种变径管、风管进出口、阀门）、流向变化的管件（弯头）流量变化的管件（如三通、四通、风管的侧面送、排风口）都会产生局部阻力。
局部阻力按下式计算：Z=ξν2ρ/2ξ————局部阻力系数。
局部阻力在通风、空调系统中占有较大的比例，在设计时应加以注意，为了减小局部阻力，通常采用以下措施：1. 弯头布置管道时，应尽量取直线，减少弯头。
管道阻力的基本计算方法
管道阻力的基本计算方法管道阻力是指液体在流动过程中受到的摩擦力和阻力，它是影响管道流量和压力损失的主要因素之一、管道阻力的基本计算方法包括经验公式法、实验法和数值模拟法。
1.经验公式法：经验公式法是根据实际操作经验总结出来的计算方法。
经验公式法包括达西-魏兹巴赫公式、普朗特公式等。
-达西-魏兹巴赫公式：达西-魏兹巴赫公式是最常用的计算管道阻力的经验公式之一，表示为：Rf=λ(L/D)(V^2/2g)其中，Rf是单位长度的管道阻力，λ是阻力系数，L是管道长度，D 是管道内径，V是流速，g是重力加速度。
-普朗特公式：普朗特公式是用于计算气体在管道中流动时的阻力的经验公式，表示为：Rf=λ(L/D)KρV^2其中，K是一修正系数，ρ是气体密度。
2.实验法：实验法是通过实验来测量管道阻力，并将实验结果用于计算。
实验法一般需要进行水力实验或风洞实验，根据实验结果建立经验公式。
-水力实验：水力实验是通过在实验室中建立一段具有标准尺寸的管道，在实验过程中测量流量、压力等参数，从而计算管道阻力。
-风洞实验：风洞实验是用于测量气体在管道中的阻力的方法。
通过在风洞中设置一段具有标准尺寸的管道，在实验过程中测量流动参数，计算管道阻力。
3.数值模拟法：数值模拟法是利用计算机进行流体力学计算，通过数值模拟管道内流体的运动和阻力分布，从而得到管道阻力。
数值模拟法精度较高，能够考虑更多的因素和复杂的条件。
数值模拟法可以利用有限元、有限差分、计算流体力学（CFD）等方法进行计算。
利用计算机软件，将管道的几何形状、边界条件、流体性质等参数输入模拟软件，通过求解流体动力学方程，得到流场图像、速度分布、压力分布等结果，从而计算出管道阻力。
总结起来，管道阻力的基本计算方法包括经验公式法、实验法和数值模拟法。
不同的计算方法适用于不同的情况，工程师可以根据具体需求选择合适的方法进行计算。
(完整版)管道阻力的基本计算方法
管道阻力计算空气在风管内的流动阻力有两种形式：一是由于空气本身的黏滞性以及空气与管壁间的摩擦所产生的阻力称为摩擦阻力；另一是空气流经管道中的管件时(如三通、弯头等)，流速的大小和方向发生变化，由此产生的局部涡流所引起的阻力，称为局部阻力。
一、摩擦阻力根据流体力学原理，空气在管道内流动时，单位长度管道的摩擦阻力按下式计算：ρλ242v R R s m ⨯= (5—3) 式中 Rm ——单位长度摩擦阻力，Pa ／m ；υ——风管内空气的平均流速，m ／s ；ρ——空气的密度，kg ／m 3；λ——摩擦阻力系数；Rs ——风管的水力半径，m 。
对圆形风管：4D R s =(5—4)式中 D ——风管直径，m 。
对矩形风管 )(2b a abR s += (5—5)式中 a ，b ——矩形风管的边长，m 。
因此，圆形风管的单位长度摩擦阻力ρλ22v D R m ⨯= (5—6) 摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管内壁的粗糙度有关。
计算摩擦阻力系数的公式很多，美国、日本、德国的一些暖通手册和我国通用通风管道计算表中所采用的公式如下：)Re 51.27.3lg(21λλ+-=D K (5—7)式中 K ——风管内壁粗糙度，mm ；Re ——雷诺数。
υvd=Re (5—8)式中 υ——风管内空气流速，m ／s ；d ——风管内径，m ；ν——运动黏度，m 2／s 。
在实际应用中，为了避免烦琐的计算，可制成各种形式的计算表或线解图。
图5—2是计算圆形钢板风管的线解图。
它是在气体压力B ＝101．3kPa 、温度t=20℃、管壁粗糙度K ＝0．15mm 等条件下得出的。
经核算，按此图查得的Rm 值与《全国通用通风管道计算表》查得的λ／d 值算出的Rm 值基本一致，其误差已可满足工程设计的需要。
只要已知风量、管径、流速、单位摩擦阻力4个参数中的任意两个，即可利用该图求得其余两个参数，计算很方便。
图5—2 圆形钢板风管计算线解图[例] 有一个10m 长薄钢板风管，已知风量L ＝2400m 3／h ，流速υ＝16m ／s ，管壁粗糙度K ＝0．15mm ，求该风管直径d 及风管摩擦阻力R 。
管道阻力计算
（3）三通汇流要防止出现引射现象, 尽可能做到各分支管内流速相等. 分支管道中心线夹角要尽可能小, 一般要求不大于30°。
如图6-1-3。三通内流速不同的两股气流汇合时的碰撞，以及气流速度改变时形成涡流是造成局部阻力的原因。两股气流在汇合过程中的能量损失一般是不相同的，它们的局部阻力应分别计算。
令
则
（6-1-11）
Dv称为边长为a×b的矩形风管的流速当量直径。
（2）流量当量直径
设某一圆形风管中的空气流量与矩形风管的空气流量相等，并且单位长度摩擦阻力也相等，则该圆形风管的直径就称为此矩形风管的流量当量直径，以DL表示。根据推导，流量当量直径可近似按下式计算。
（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；
（3）管壁粗糙度的修正
在通风空调工程中，常采用不同材料制作风管，各种材料的粗糙度K见表6-1-1。
当风管管壁的粗糙度K≠0.15mm时，可按下式修正。
Rm=KrRmo Pa/m （6-1-9）
Kr=（Kv）0.25 （6-1-10）
（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。当实际使用条件下上述条件不相符时，应进行修正。
管道阻力计算公式
管道阻力计算公式管道阻力是指液体在管道内流动时所受到的阻碍力，也可以理解为液体通过管道时所需要克服的摩擦力。
管道阻力是流体力学中一个重要的参数，它不仅与管道的长度、直径、粗糙度等几何因素有关，还与流体的运动速度、粘度等流体性质相关。
下面将介绍一些常见的管道阻力计算公式。
1.低雷诺数情况的定泄流量计算公式：当雷诺数小于4000时，可以使用定泄流量公式进行计算。
定泄流量公式基于液体流动的黏滞机制，其计算公式如下：Q=(π/128)*d^4*(2gΔh/ρ)^0.5其中，Q为流量，单位为立方米/秒；d为管道直径，单位为米；g为重力加速度，单位为米/秒^2；Δh为两点之间的液位高度差，单位为米；ρ为流体的密度，单位为千克/立方米。
2.磁级法计算公式：对于封闭管道中直流液体的流动，可以使用磁级法计算管道阻力。
磁级法是通过测量管道内液体的压降来计算管道阻力的，其公式如下：ΔP=f*(L/d)*(ρv^2/2)其中，ΔP为管道内压降，单位为帕斯卡；f为阻力系数，没有单位；L为管道长度，单位为米；d为管道直径，单位为米；ρ为流体的密度，单位为千克/立方米；v为液体的流速，单位为米/秒。
3.流量-压降关系公式：不同流速下液体在管道内的流动会产生不同的压降。
利用实验数据可以得到流量-压降关系公式，通过该公式可以根据所需流量反推出相应的压降。
具体公式如下：ΔP=(ρ/2)*K*Q^2其中，ΔP为管道内压降，单位为帕斯卡；ρ为流体的密度，单位为千克/立方米；K为压降系数，没有单位；Q为流量，单位为立方米/秒。
4.英国工程学文献公式：提出了一种通用的计算管道阻力的公式，即英国工程学文献公式。
ΔP=4f*(L/d)*(ρv^2/2)其中，ΔP为管道内压降，单位为帕斯卡；f为阻力系数，没有单位；L为管道长度，单位为米；d为管道直径，单位为米；ρ为流体的密度，单位为千克/立方米；v为液体的流速，单位为米/秒。
总结：以上就是一些常见的管道阻力计算公式。
管道阻力计算
管道阻力的计算公式为：r =（λ/ D）*（ν^ 2 *γ/ 2G）。
ν-速度（M / s）; λ-电阻系数；γ-密度（kg / m3）; D-管道直径（米）；P-压力（kgf / m2）; R-沿途的摩擦阻力（kgf / m2）；L-管道长度（米）；G-重力加速度= 9.8。
压力可以按以下方式转换为PA：1 pa = 1 / 9.81（kgf / m2）。
管道中的流体阻力管道中流体的流动阻力可分为摩擦阻力和局部阻力。
摩擦阻力是指当流体流过一定直径的直管时，由流体内部摩擦引起的阻力，也称为摩擦阻力，以HF表示。
局部阻力主要是由流经管件，阀门的流体以及管道横截面的突然膨胀或减小引起的，也称为主体阻力，由HJ表示。
管道中流体的总阻力为∑H = HF + HJ。
开发资料：流体阻力的类型如下：由于空气的粘性作用，物体表面会产生与物体表面相切的摩擦。
所有摩擦力的合力称为摩擦阻力。
耐压降性称为由垂直于物体表面的气压引起的耐压差性。
在不考虑粘度和不存在尾流的情况下，亚音速流中物体的抗压降特性为零（请参见提升线理论）。
在实际流体中，不仅会产生摩擦阻力，而且表面上的压力分布也会与理想流体中的压力分布不同，并且会产生压差阻力。
对于具有良好流线形形状的物体，由于没有边界层分离（请参见边界层）的情况，由粘度引起的压降阻力远小于由摩擦引起的压降阻力。
对于非流线型物体，边界层的分离将导致很大的压降阻力，这成为总阻力的主要部分。
当机翼或其他物体产生升力时，沿着流动方向在物体后面会形成尾流涡流。
与尾涡相关的电阻称为感应电阻，其值与升力的平方大致成比例。
在跨音速流（见跨音速流）或超音速流（见超音速流）中，会产生冲击波，冲击波后会产生机械能的损失，所产生的阻力称为波阻，这是波的另一种形式。
抵抗性。
处于加速运动中的物体将带动周围的流体一起加速，从而导致一部分附加阻力，这通常由虚拟附着质量与物体加速度的乘积表示。
船舶在水上航行时会产生水波，与之相关的阻力称为造波阻力。
(完整版)管道阻力的基本计算方法
管道阻力计算空气在风管内的流动阻力有两种形式：一是由于空气本身的黏滞性以及空气与管壁间的摩擦所产生的阻力称为摩擦阻力；另一是空气流经管道中的管件时(如三通、弯头等)，流速的大小和方向发生变化，由此产生的局部涡流所引起的阻力，称为局部阻力。
一、摩擦阻力根据流体力学原理，空气在管道内流动时，单位长度管道的摩擦阻力按下式计算：242v R R s m(5—3) 式中Rm ——单位长度摩擦阻力，Pa ／m ；υ——风管内空气的平均流速，m ／s ；ρ——空气的密度，kg ／m 3；λ——摩擦阻力系数；Rs ——风管的水力半径，m 。
对圆形风管：4D R s(5—4)式中D ——风管直径，m 。
对矩形风管)(2b a ab R s(5—5)式中a ，b ——矩形风管的边长，m 。
因此，圆形风管的单位长度摩擦阻力22v D R m (5—6)摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管内壁的粗糙度有关。
计算摩擦阻力系数的公式很多，美国、日本、德国的一些暖通手册和我国通用通风管道计算表中所采用的公式如下：)Re 51.27.3lg(21D K (5—7)式中K ——风管内壁粗糙度，mm ；Re ——雷诺数。
vd Re(5—8) 式中υ——风管内空气流速，m ／s ；d ——风管内径，m ；ν——运动黏度，m 2／s 。
在实际应用中，为了避免烦琐的计算，可制成各种形式的计算表或线解图。
图5—2是计算圆形钢板风管的线解图。
它是在气体压力B ＝101．3kPa 、温度t=20℃、管壁粗糙度K ＝0．15mm 等条件下得出的。
经核算，按此图查得的Rm 值与《全国通用通风管道计算表》查得的λ／d 值算出的Rm 值基本一致，其误差已可满足工程设计的需要。
只要已知风量、管径、流速、单位摩擦阻力4个参数中的任意两个，即可利用该图求得其余两个参数，计算很方便。
(完整版)管道阻力的基本计算方法.doc
管道阻力计算空气在风管内的流动阻力有两种形式：一是由于空气本身的黏滞性以及空气与管壁间的摩擦所产生的阻力称为摩擦阻力；另一是空气流经管道中的管件时 (如三通、弯头等 )，流速的大小和方向发生变化，由此产生的局部涡流所引起的阻力，称为局部阻力。
一、摩擦阻力根据流体力学原理，空气在管道内流动时，单位长度管道的摩擦阻力按下式计算：v2R m4R s 2 (5— 3)式中Rm——单位长度摩擦阻力，Pa／m；υ——风管内空气的平均流速，m／ s；ρ——空气的密度，kg／ m3；λ——摩擦阻力系数；Rs——风管的水力半径，m。
对圆形风管：R s D4 (5— 4)式中D——风管直径， m。
对矩形风管R sab2(a b) (5— 5)式中a， b——矩形风管的边长， m。
因此，圆形风管的单位长度摩擦阻力R mv2D 2 (5— 6)摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管内壁的粗糙度有关。
计算摩擦阻力系数的公式很多，美国、日本、德国的一些暖通手册和我国通用通风管道计算表中所采用的公式如下：1 2 lg( K 2.51 )3.7D Re (5— 7)式中K ——风管内壁粗糙度，mm；Re——雷诺数。
Re vd(5—8)式中υ——风管内空气流速，m／ s；d——风管内径，m；ν——运动黏度，m2／ s。
在实际应用中，为了避免烦琐的计算，可制成各种形式的计算表或线解图。
图5— 2 是计算圆形钢板风管的线解图。
它是在气体压力B＝101． 3kPa、温度 t=20 ℃、管壁粗糙度K ＝ 0．15mm 等条件下得出的。
经核算，按此图查得的Rm 值与《全国通用通风管道计算表》查得的λ／ d 值算出的Rm 值基本一致，其误差已可满足工程设计的需要。
只要已知风量、管径、流速、单位摩擦阻力 4 个参数中的任意两个，即可利用该图求得其余两个参数，计算很方便。
图 5— 2 圆形钢板风管计算线解图[例 ]有一个10m长薄钢板风管，已知风量L ＝ 2400m3／ h，流速υ＝ 16m／ s，管壁粗糙度 K ＝ 0． 15mm，求该风管直径 d 及风管摩擦阻力R。
管道摩擦阻力计算
长距离输水管道水力计算公式的选用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，目前工程设计中普遍采用的管道水力计算公式有:达西（DARCY ）公式：gd v l h f 22**=λ（1）谢才（chezy ）公式：i R C v **= （2）海澄－威廉（HAZEN-WILIAMS ）公式：87.4852.1852.167.10dC lQ h h f ***= （3） 式中h f ------------沿程损失，mλ―――沿程阻力系数 l ――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，mQ ―――管道流量m/s 2 v----流速 m/sC n ----海澄――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4． 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λ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λ值的著名经验公式。
舍维列夫公式的导出条件是水温10℃，运动粘度1.3*10-6 m 2/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. 柯列勃洛可公式)Re 51.27.3lg(21λλ+∆*-=d (Δ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λ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4000<Re<108.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25.0Re 316.0=λ是1912年布拉修斯总结光滑管的试验资料提出的,适用条件为4000<Re<105,一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 一般由经验公式y e R n C *=1计算得出,其中61=y 时称为曼宁公式,y 值采用)1.0(75.013.05.2---=n R n y (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n<0.02,R<0.5m;巴浦洛夫斯基公式的适用条件为0.1m ≤R ≤3m;0.011≤n ≤0.04.3.3 海澄-威廉公式是在直径≤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*106.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,笼统采用达西公式,但未明确要求计算λ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Δ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Δ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.管径对选择计算公式得影响 根据雷诺数计算公式vVdRe ,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10℃,运动粘度1.3*10-5 m 2/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PVC-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λ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.。
管道摩擦阻力计算
管道摩擦阻力计算管道摩擦阻力可以分为两个部分：一部分是由于液体与管壁之间的摩擦力造成的阻力，另一部分是由于液体与管道内的流体之间的摩擦力造成的阻力。
计算管道摩擦阻力需要考虑流体的流动性质、管道的几何形状以及管壁的粗糙度等因素。
f=(λ*L*V^2)/(2*D*g)其中，f是单位长度的摩擦阻力，λ是摩擦阻力系数，L是管道长度，V是流体速度，D是管道直径，g是重力加速度。
摩擦阻力系数λ是根据实际情况进行测定的，它与流体的黏度、管道壁面的粗糙度以及管道的几何形状有关。
一般来说，管道摩擦阻力系数可以通过图表或经验公式得到。
根据实际情况可能需要进行实验测量或查阅相关文献来获取准确的摩擦阻力系数。
在实际应用中，需要根据具体的管道系统参数来计算摩擦阻力。
首先需要确定管道的几何形状和尺寸，包括管道的直径、长度以及管道径向的变化等。
然后需要确定流体的性质，主要包括流体的密度、动力黏度和流速等。
最后确定管道壁面的粗糙度，这可以通过表观粗糙度或雷诺数来确定。
在计算摩擦阻力时，需要注意以下几点：1.确保使用正确的单位。
通常使用国际单位制（SI）来进行计算，包括米、千克和秒等。
2.选择正确的公式和图表。
根据具体的情况选择适用的公式和图表进行计算和查阅。
3.考虑流量条件。
摩擦阻力与流体流速的平方成正比，因此流速的变化会对摩擦阻力产生重要影响。
4.考虑管道壁面的粗糙度。
管道壁面的粗糙度越大，摩擦阻力也越大。
通常可以使用平均粗糙度来进行计算。
除了管道摩擦阻力系数，还可以使用“摩阻因子”来描述管道摩擦阻力。
摩阻因子是指流体通过管道时所需施加的力与流体通过的管道长度之间的比值。
在管道系统设计和运行中，减小管道摩擦阻力可以提高流体输送的效率。
通过优化管道的几何形状、选择合适的管材和减小管壁的粗糙度等措施可以减小管道摩擦阻力。
此外，根据实际工况和要求进行合理的管道尺寸选择和调整，也是减小管道摩擦阻力的一个重要手段。
总之，管道摩擦阻力的计算是设计和运行管道系统中的一个重要内容。
管道阻力计算
第三节 管道阻力空气在风管内的流动阻力有两种形式：一是由于空气本身的黏滞性以及空气与管壁间的摩擦所产生的阻力称为摩擦阻力；另一是空气流经管道中的管件时(如三通、弯头等)，流速的大小和方向发生变化，由此产生的局部涡流所引起的阻力，称为局部阻力。
一、摩擦阻力根据流体力学原理，空气在管道内流动时，单位长度管道的摩擦阻力按下式计算：ρλ242v R R s m ⨯= (5—3) 式中 Rm ——单位长度摩擦阻力，Pa ／m ；υ——风管内空气的平均流速，m ／s ；ρ——空气的密度，kg ／m 3；λ——摩擦阻力系数；Rs ——风管的水力半径，m 。
对圆形风管：4D R s =(5—4)式中 D ——风管直径，m 。
对矩形风管 )(2b a abR s += (5—5)式中 a ，b ——矩形风管的边长，m 。
因此，圆形风管的单位长度摩擦阻力ρλ22v D R m ⨯= (5—6) 摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管内壁的粗糙度有关。
计算摩擦阻力系数的公式很多，美国、日本、德国的一些暖通手册和我国通用通风管道计算表中所采用的公式如下：)Re 51.27.3lg(21λλ+-=D K (5—7)式中 K ——风管内壁粗糙度，mm ；Re ——雷诺数。
υvd=Re (5—8)式中 υ——风管内空气流速，m ／s ；d ——风管内径，m ；ν——运动黏度，m 2／s 。
在实际应用中，为了避免烦琐的计算，可制成各种形式的计算表或线解图。
图5—2是计算圆形钢板风管的线解图。
它是在气体压力B ＝101．3kPa 、温度t=20℃、管壁粗糙度K＝0．15mm 等条件下得出的。
经核算，按此图查得的Rm 值与《全国通用通风管道计算表》查得的λ／d 值算出的Rm 值基本一致，其误差已可满足工程设计的需要。
只要已知风量、管径、流速、单位摩擦阻力4个参数中的任意两个，即可利用该图求得其余两个参数，计算很方便。
图5—2 圆形钢板风管计算线解图[例] 有一个10m 长薄钢板风管，已知风量L ＝2400m 3／h ，流速υ＝16m ／s ，管壁粗糙度K ＝0．15mm ，求该风管直径d 及风管摩擦阻力R 。
管道摩擦阻力计算
长距离输水管道水力 【2 】盘算公式的选用1． 常用的水力盘算公式：供水工程中的管道水力盘算一般均按照平均流盘算,今朝工程设计中广泛采用的管道水力盘算公式有:达西（DARCY ）公式：gd v l h f 22**=λ（1）谢才（chezy ）公式：i R C v **= （2）海澄－威廉（HAZEN-WILIAMS ）公式：87.4852.1852.167.10d C l Q h h f ***= （3）式中h f ------------沿程损掉,m λ―――沿程阻力系数 l――管段长度,m d-----管道盘算内径,m g----重力加快度,m/s 2 C----谢才系数 i----水力坡降; R―――水力半径,mQ―――管道流量m/s 2 v----流速 m/sC n ----海澄――威廉系数个中大西公式,谢才公式对于管道和明渠的水力盘算都实用.海澄－威廉公式影响参数较小,作为一个传统公式,在国表里被广泛用于管网体系盘算.三种水力盘算公式中 ,与管道内壁光滑程度相干的系数均是影响盘算成果的主要参数.2．规范中水力盘算公式的划定3．查阅室外给水设计规范及其他各管道设计规范,针对不同的设计前提,推举采用的水力盘算公式也有所差异,见表1：表1 各规范推举采用的水力盘算公式4．公式的实用规模：3．1达西公式达西公式是基于圆管层流活动推导出来的平均流沿程损掉广泛盘算公式,该式实用于任何截面外形的滑腻或光滑管内的层流和紊流.公式中沿程阻力系数λ值的肯定是水头损掉盘算的症结,一般采用经验公式盘算得出.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前提盘算λ值的有名经验公式. 舍维列夫公式的导出前提是水温10℃,活动粘度1.3*10-6 m 2/s,实用于旧钢管和旧铸铁管,紊流过渡区及光滑度区.该公式在国内应用教广.柯列勃洛可公式)Re 51.27.3lg(21λλ+∆*-=d (Δ为当量光滑度,Re 为雷诺数)是依据大量工业管道实验材料提出的工业管道过渡区λ值盘算公式,该式现实上是泥古拉兹滑腻区公式和光滑区公式的联合,实用规模为4000<Re<108.大量的实验成果表明柯列勃洛克公式与现实商用圆管的阻力实验成果吻合优越,不仅包含了滑腻管区和完整光滑管区,并且笼罩了全部过渡光滑区,该公式在国外得到及为广泛的应用.布拉修斯公式25.0Re 316.0=λ是1912年布拉修斯总结滑腻管的实验材料提出的,实用前提为4000<Re<105,一般用于紊流滑腻管区的盘算. 3.2 谢才公式该式于1775年由CHEZY 提出,现实是达西公式的一个变形,式中谢才系数C 一般由经验公式y e R n C *=1盘算得出,个中61=y 时称为曼宁公式,y 值采用)1.0(75.013.05.2---=n R n y (n 为光滑系数)公式盘算时称为巴浦洛夫斯基,这两个公式应用规模均较广.就谢才公式本身而言,它实用于有压或无压平均流淌的各阻力区,但因为盘算谢才系数C 的经验公式只包括反应管壁光滑状态的光滑系数n 和水力半径R,而没有包括流速及活动年度,也就是与雷诺数Re 无关,是以该式一般仅实用于光滑区.曼宁公式的实用前提为n<0.02,R<0.5m;巴浦洛夫斯基公式的实用前提为0.1m ≤R ≤3m;0.011≤n ≤0.04.3.3 海澄-威廉公式是在直径≤3.66m工业管道的大量测试数据基本上树立的有名经验公式,实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光滑程度有关.因为该式参数取值简略,易用,也是得到广泛应用的公式之一.此公式实用规模为滑腻区至部分光滑度区,对应雷诺数Re规模介于104-2*106.经由过程对各相干规范所推举盘算公式的比较,除混凝土管仍然推举采用谢才公式外,其它管材大多推举采用达西公式.在新版《室外给水设计规范》中撤消舍维列夫公式的相干条则,笼统采用达西公式,但未明白请求盘算λ值采用的经验公式.因为舍维列夫公式是树立在对旧钢管及旧铸铁管研讨的基本上,然而如今一般采用的钢或铸铁材质管道,内壁平日需进行防腐内衬,经由涂装的管道内壁表面均比旧钢管,旧铸铁管内壁滑腻得多,也就是Δ值小得多,采用舍维列夫公式显然也就会产生较大得盘算误差,该公式得实用规模响应较窄.经由内衬得金属管道采用柯列勃洛克公式或谢才公式盘算更为合理.PVC-U,PE等塑料管道,或者内衬塑料得金属管道,因为其内壁Δ值很低,一般处于0.0015-0.015,管道流态大多位于紊流滑腻区,采用实用滑腻区得布拉修斯公式以及柯列勃洛克公式一般均可以或许得到与现实接近得盘算成果.是以,《埋地硬聚氯乙稀给水管道工程技巧规程》及《埋地聚乙稀给水管道工程技巧规程》中对塑料管道水力盘算公式均是合理得且与《室外给水设计规范》并不抵触.海澄-威廉公式可以实用于各类不同材质管道得水力盘算,个中海澄-威廉系数Ch得取值应依据管材肯定.对于内衬水泥砂浆或者涂装有比较滑腻得内防腐涂层得管道,其海澄-威廉系数应当参考相似工程经验参数或者实测数据,合理取用.是以,无论采用达西公式,谢才公式或者海澄-威廉公式盘算,不同管材得差异均表如今 管内壁表面当量光滑程度得不同上,各公式中与光滑度相干系数得取值是影响盘算成果得主要身分.值得一提得是,同种材质管道因为采用不同得加工工艺,其内表面得光滑度也可能有所差异,这一身分在设计进程种也应看重(常用管材得光滑度系数参考值见表2) 表2 常见管材光滑度相干系数参考值5.管径对选择盘算公式得影响 依据雷诺数盘算公式v VdRe ,雷诺数与流速v,管径d 成正比,与活动粘度成反比,是以对应管道得不同设计前提应对所应用盘算公式得实用规模进行复核.保证盘算得精确性. 大多说供水工程得设计按照水温10℃,活动粘度1.3*10-5m 2/s 得前提斟酌,是以雷诺数现实受流速及管道口径得影响.以塑料管道为例,在正常设计流速规模前提下,管道内径大于100mm 时,固然管道仍然处于紊流滑腻区,但其雷诺数Re>105,也就是说已经超出了布拉修斯公式得实用规模,并且误差大小与雷诺数成正比.对PVC-U管,采用布拉修斯公式与柯列勃洛克公式比较盘算,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成果低11%以上.采用《埋地硬聚氯乙稀给水管道工程技巧规程》推举得修改公式与柯式比较盘算,修改公式盘算成果,小口径管偏安全,中等口径与柯式相符较好,大口径管得负误差达5%以上.是以笔者以为,大口径塑料管或采用塑料内衬管不宜采用布拉修斯公式盘算,而更宜于采用如柯列波洛克公式等实用前提更宽得其它经验公式,或应经由过程实验等对其进行修改.与上述情形相似,采用谢才公式盘算时,假如管道内径大于2m时则不采用曼宁公式盘算谢才系数.假如采用巴甫洛夫斯基公式,其实用管径可以达到12m,对一般输水工程管道已完整足够了.海澄-威廉公式的数据基本是WILLIAMS和HAZEN在大量工业管道现场或实验测量或得的.该公式因为简略易用,被广泛应用在管网水力盘算中,国表里不少管道水力盘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-威廉公式盘算以策安全.6.值得提出得是,上述所有水力盘算公式中采用得管径均为盘算内径,各类管道均应采用管道净内空直径盘算,对于采用水泥砂浆内衬得金属管道应斟酌内衬层厚度得影响.大口径管道盘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盘算,大量实验成果证实该公式盘算成果与现实工业管道相符性好,水力前提实用规模广,固然应用该式须要进行多次迭代盘算才能得到λ值,较为麻烦,不过应用盘算机简略编程既能便利地得到较为精确地成果,手工盘算时也可以经由过程查表或者查询蓦迪图帮助盘算.。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
长距离输水管道水力计算公式的选用
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，目前工程设计中普遍采用的管道水力计算公式有:
达西（DARCY ）公式：
g
d v l h f 22
**=λ
（1）
谢才（chezy ）公式：
i R C v **= （2）
海澄－威廉（HAZEN-WILIAMS ）公式：
87
.4852.1852.167.10d
C l
Q h h f ***= （3） 式中h f ------------沿程损失，m
λ―――沿程阻力系数 l ――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/s
C n ----海澄――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
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λ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λ值的著名经验公式。
舍维列夫公式的导出条件是水温10℃，运动粘度1.3*10-6 m2/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.
柯列勃洛可公式
)Re 51
.27.3lg(
21
λ
λ
+∆*-=d (Δ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λ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4000<Re<108.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25
.0Re 316
.0=
λ是1912年布拉修斯总结光滑管的试验资料提出的,适用条件为4000<Re<105,一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 一般由经验公式y e R n C *=
1计算得出,其中6
1
=y 时称为曼宁公式,y 值采用)1.0(75.013.05.2---=n R n y (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n<0.02,R<0.5m;巴浦洛夫斯基公式的适用条件为0.1m ≤R ≤3m;0.011≤n ≤0.04.
3.3 海澄-威廉公式是在直径≤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*106. 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,笼统采用达西公式,但未明确要求计算λ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Δ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Δ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
根据雷诺数计算公式v
Vd
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10℃,运动粘度1.3*10-5 m 2/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PVC-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λ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.。