管道流速及水泵简易设计

图表中，体现出以下两点：第一，管径增大时，刻意适当提高水流流速，管径减小时，要适当降低水流速度；第二：在管道较短时，也可以相对增大管道流速。总体来说，管道水流速度最大刻意达到2-3m/s，最小刻意达到0.3m/s，这些要视工程而定。

在流量不变，管径不变，没有支管交汇的管道中各处的流速不变，但是管道压力会随着流动的方向逐渐降低。相反，压力差大的地方，管道流速亦大。

一般说的2kg的压力具体是指2kg/平方厘米，指在1平方厘米的面积上压有2kg的重量。水柱的高度只要把水柱压在1平方厘米上的重量计算出来就是水柱的压力。例如，5米水柱的压力为：5*100*1=500立方厘米，（1000米的水重量为1kg），即5m水柱的压力为0.5kg。管道的压力差和阻力损失在数值上是相同的。

管道的流速与管道长度成正比，与管道流速平方成正比。

表中可以归纳出：第一、精简了DN75以下及DN600以上的管道数据，可见，此部分管道不经常使用；第二、精简了流量的数据，例如DN75的管道，在原书中流量范围是从0.9l/s 到13l/s 的，但是此表中从2开始，且以1为间隔绘制，原书中以0.1为间隔绘制；第三、表中流速取两位小数，阻力取以为小数，在计算中精度已经足够。 在同种管道材质、同种管径、同种输送介质的情况下，管道阻力系数不变。

在流速及管道长度一致的情况下，小管道的阻力大于较大管道的阻力。

一般管道的允许流速均在1m/s左右。可以把DN100管道在1m/s时的流量30m³/h当做估计管道大小的常数来记忆。管径大小与流量的开平方成正比。

上述文字描述及总结均为直管段的沿程阻力损失计算。

例题：图1给水管道系统是由吸水井向沉淀池送水，公包括三台10Sh-13水泵(先不管水泵的型号)，平时使用二台，每台输水量400吨/时，共输水800吨/时(图中只画出最边上的一台水泵)。这800吨/

时的流量要送进三座沉淀池里(图中只画出外边的一座)。沉淀池的流量是按300吨/时考虑的。从吸水井底阀起到水泵止为Dg300管道，从水泵到500ⅹ250异径管止为Dg250管道，从Dg500ⅹ250异径管起到入沉淀池前Dg500ⅹ250三通止为Dg500管道，从沉淀池前Dg500ⅹ250三通起到入沉淀池口止为Dg250管道(图1如下)。

第一：计算从水泵出水管口Dg500ⅹ250异径管起到沉淀池进水口止一段管道的总损失；

第二：计算从水泵吸水口起到水泵出水口Dg500ⅹ250异径管止一段管道的总阻力。

解题过程：

第一、首先计算沿程损失：

DN500管道的总长度L=10+2.7+1.5+400+900+300=1604.2m

DN250管道的总长度l=20+8.5+2+1=31.5m

查表可知DN500、800m³/h时，速度为1.1m/s，沿程阻力为3.4mm/m；DN250、300m³/h时，速度为1.7m/s，沿程阻力位19.1mm/m

即沿程阻力=1604.2*3.4+31.5*19.1=6056mm

接着计算局部损失：

DN500管道上90°弯头数量为7个，45°及60°弯头均为4个；Dg500ⅹ250三通3个，其中一个既不进水也不出水，其余两个中心进水中心出水。DN250管道上，90°弯头3个，闸阀（全开）一个。

查表可知：90°弯头局损系数为15，45°局损系数为10，通过插入法可知，60°局损系数为12.5，闸阀（全开）局损系数为5，Dg500

ⅹ250三通中心同时进水的局损系数为25，不进不出的局损系数为5。由DN500向DN250进水，局损系数为75

即，管道局损=（7*15+4*12.5+4*10+25+5+75）*1.1*1.1+（3*15+5）*1.7*1.7=508mm

即此段管道的总阻力=508+6056=6564mm

其中局部损失/沿程损失=508/6056=8.4%

由此可见，在长距离输水过程中局部损失在阻力损失的比例非常低，近似刻意忽略不计。

第二、首先计算吸水管段的阻力：

DN300管道长度为6.8m，底阀带滤网1个，90°弯头1个，Dg300ⅹ250同心异径管1个，水泵接口一个。

查表可知，90°弯头局损系数为15，底阀带滤网局损系数为300。Dg300ⅹ250同心异径管局损系数为15，水泵接口局损系数为50，400m³/h时，流速为1.6m/s，沿程阻力损失为12.6mm/m，管径为DN250时，流速为2.3m/s。

即吸水管段阻力损失=6.8*12.6+（15+300）*1.6*1.6+2.3*2.3*（50+15）=1240mm。

接着计算水泵出水管段阻力损失：

DN250管道长度5m，Dg200ⅹ250同心异径管1个，Dg500ⅹ250三通1个，闸阀（全开）1个，止回阀1个，90°弯头1个。查表可知，DN250，400m³/h时，流速为2.3m/s，沿程阻力损失为33.9mm/m，管径为DN500，400m³/h时，流速为0.57m/s，Dg200ⅹ250同心异径

管，从小到大局损系数为30，闸阀（全开）局损系数为5，止回阀局损系数为85，90°弯头局损系数为15，Dg500ⅹ250三通，从小到大局损系数为30

即出水管段阻力损失为：

2.3*2.3*（30+5+85+15）+0.57*0.57*30+5*3

3.9=893mm

所以，此段管道总阻力损失=893+1240=2133mm

其中沿程阻力损失=5*33.9+6.8*12.6=255mm

沿程阻力损失/局部阻力损失=255/（2133-255）=13.6%

即是说，在水泵进出水（泵房内）的一段管道的水头损失主要由局部损失贡献，沿程损失所占比例很小，亦可以说，在水泵吸水口至出水口附近的水头损失在2-3m之间，本例中间的水头损失为2.1m。

所以，可以根据管道的长短及其中沿程阻力损失的大小来估计。

部阻力损失的大小：

在管道中，只要确定管道管径、管道的压力差及压力差之间管段长度即可明确管道的流量。但是具体的压力数值反映的内容，通过下述内容体现：

例如，我们假设出水管头部的压力是2kg/平方厘米，出水管尾部的压力为1.5kg/平方厘米，即出水管尾部为15米水柱，这15米水柱可以通过下式体现：

地形扬程+管道阻力扬程+设备扬程=15米