水头损失计算
扬程水头损失计算
扬程水头损失计算
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目录
1.扬程水头损失计算的概述
2.扬程水头损失计算的公式
3.扬程水头损失计算的实例
正文
扬程水头损失计算是水利工程中一个重要的环节。
在水利工程中,由于水流经过管道、阀门、泵等设备,会产生一定的阻力,这个阻力会导致水流的速度降低,也就是所谓的水头损失。
扬程水头损失计算就是为了计算这种水头损失的大小。
扬程水头损失计算的公式一般为:H=Σ(L/Q)^0.5*Q^2,其中 H 表示水头损失,L 表示管道的长度,Q 表示水流量。
这个公式是根据达西 - 威斯巴赫定律推导出来的。
举个例子,如果一条管道的长度为 100 米,水流量为 1 立方米/秒,那么通过公式计算,可以得出水头损失为 H=Σ(100/1)^0.5*1^2=1000.5 米。
需要注意的是,这个公式只适用于理想状态,实际情况中还需要考虑到其他因素,如水流温度、管道材质、水流压力等。
因此,实际操作中还需要对公式进行一定的修正。
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扬程水头损失计算
扬程水头损失计算摘要:一、引言二、扬程水头损失的概念三、扬程水头损失的计算方法1.管道摩擦损失2.局部水头损失3.沿程水头损失四、扬程水头损失计算的实例分析五、总结正文:一、引言在水利工程、给排水系统以及工业循环水系统中,扬程水头损失的计算是一项重要的工作。
合理地计算扬程水头损失,可以有效地指导工程设计、施工和运行管理。
本文将对扬程水头损失的计算方法进行详细介绍。
二、扬程水头损失的概念扬程水头损失,是指在流体输送过程中,由于流体的粘滞性、管道的粗糙度以及弯头、阀门等局部阻力等因素,使得流体在管道内流动时产生的压力损失。
这种损失表现为流体流动前后的压力差,通常用米(m)表示。
三、扬程水头损失的计算方法扬程水头损失的计算方法主要包括以下三种:1.管道摩擦损失管道摩擦损失是由于流体与管道内壁之间的摩擦力引起的。
计算公式为:Δh_f = f × (L / D) × (ρ × V^2) / 2其中,Δh_f表示管道摩擦损失,f为摩擦因子,L为管道长度,D为管道直径,ρ为流体密度,V为流体流速。
2.局部水头损失局部水头损失是由于管道中的弯头、阀门、泵等局部阻力引起的。
计算公式为:Δh_j = z × (V^2) / 2其中,Δh_j表示局部水头损失,z为局部阻力损失系数,V为流体流速。
3.沿程水头损失沿程水头损失是由于管道长度、流体粘度等因素引起的。
计算公式为:Δh_c = λ × (L / D) × (ρ × V^2) / 2其中,Δh_c表示沿程水头损失,λ为沿程阻力损失系数,L为管道长度,D为管道直径,ρ为流体密度,V为流体流速。
四、扬程水头损失计算的实例分析以一个简单的实例为例,假设有一段管道长度为100m,直径为100mm,流体为清水,密度为1000kg/m,流速为1m/s。
现在需要计算该管道在输送过程中产生的扬程水头损失。
根据上述公式,可以计算出管道摩擦损失、局部水头损失和沿程水头损失分别为:Δh_f = 0.07 × (100 / 0.1) × (1000 × 1^2) / 2 = 700mΔh_j = 0.5 × (1^2) / 2 = 0.25mΔh_c = 0.65 × (100 / 0.1) × (1000 × 1^2) / 2 = 650m因此,该管道在输送过程中产生的扬程水头损失总和为:Δh_total = Δh_f + Δh_j + Δh_c = 700m + 0.25m + 650m = 1350.25m五、总结扬程水头损失的计算是水利工程、给排水系统以及工业循环水系统设计和运行管理的重要环节。
水头损失系数
水头损失系数水头损失系数,也叫摩擦头损失系数,是指流体沿管道中流动时摩擦力所造成的能量损失,以单位长度管道输送的液体的能量损失值为指标。
在工程中,水头损失系数是一个重要的参量,它与管道的直径、摩擦系数、流量速度等参数有关。
下面将对水头损失系数进行详细解析。
一、什么是水头损失系数?水头损失系数是指在管道中流动的液体,由于沿程中的摩擦阻力和管壁摩擦所造成的能量损失,通常用K表示。
对于各种类型的液体(例如水、油、气体等)和各种类型的管道(例如圆管、方管等),水头损失系数都是不同的。
二、水头损失系数的计算方法1. 粗糙度高时,Darcy-Weisbach公式是比较常用的计算水头损失系数的公式:h_L = f_D * (L / D) * (V^2 / 2g)其中,h_L为单位长度管道输送的流体能量损失值(水头损失量);f_D为Darcy-Weisbach管道摩阻系数;L为管道长度;D为管道直径;V为流速;g为重力加速度。
2. 在一些特殊情况下,可以使用一些简化的公式进行计算。
例如,对于长直管道来说,可以使用Hazen-Williams公式:h_L = 4.73 * C_H * (L / D_H) * (Q / C_H)^1.85其中,C_H为Hazen-Williams系数;D_H为水力直径,等于管道内径除以1.30;Q为流量。
三、水头损失系数的影响因素1. 管道直径。
通常情况下,管道直径越小,水头损失系数越大。
2. 管道粗糙度。
管道内壁越粗糙,水头损失系数也越大。
3. 流量速度。
流量速度越大,水头损失系数也越大。
4. 管道长度。
管道长度越长,水头损失系数也越大。
四、水头损失系数的应用水头损失系数是工程应用中的重要参量,它能够有效地反映液体输送过程中所造成的能量损失大小。
在一些工程计算中,需要根据水力特性参数和流体输送特性参数来计算水头损失系数,以便精确地确定输送管道的直径和所需的扬程,从而保证液体输送系统的安全、高效运行。
管道水头损失计算
管道水头损失计算,应包括沿程水头损失和局部水头损失:1沿程水头损失,可按下式计算:
h1=iL
式中h1——沿程水头损失,m;
L——计算管段的长度,m
i——单位管长水头损失,m/m
1)UPVC、PE等塑料管的单位管长水头损失,可按下式计算:
i=0.000915Q1.774/d4.774
式中Q——管段流量,m3/s;
d——管道内径,m。
2)钢管、铸铁管的单位管长水头损失,可按下式计算:当v<1.2m/s时i =0.000912v2(1+0.867/v)0.3/d1.3
当v≥1.2m/s时i=0.00107v2/d1.3
式中v——管内流速,m/s;
d——管道内径,m。
3)混凝土管、钢筋混凝土管的单位管长水头损失,可按下式计算:
i=10.294n2Q2/d5.333
式中Q——管段流量,m3/s;
d ——管道内径,m;
n——粗糙系数,根据管道内壁光滑程度确定,可为
0.013~0.014。
2输水管和配水管网的局部水头损失,可按其沿程水头损失的5%~10%计算。
格栅水头损失计算公式
格栅水头损失计算公式
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目录
1.格栅水头损失的定义与影响因素
2.格栅水头损失的计算公式
3.生物膜处理工艺及其应用
4.客户问题受理流程及处理方式
5.超滤系统运行的主要影响因素
正文
一、格栅水头损失的定义与影响因素
格栅水头损失是指格栅前后的水位差,其值与污水的过栅流速有关。
格栅是一种用于污水处理的预处理设备,通过拦截污水中的固体颗粒,以保证后续处理工艺的顺利进行。
在格栅前后,由于污水的流速发生变化,会导致水位差的产生,这就是格栅水头损失。
二、格栅水头损失的计算公式
格栅水头损失的计算公式如下:
水头损失 = (水位差 * 过栅面积) / 污水流量
其中,水位差是指格栅前后的水位差,过栅面积是指格栅的有效过滤面积,污水流量是指通过格栅的污水流量。
三、生物膜处理工艺及其应用
生物膜处理工艺是一种利用生物膜对污水中的有机物质进行降解的
污水处理方法。
生物膜是由大量的微生物聚集而成,具有较高的生物活性和降解效率。
生物膜处理工艺主要包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化等。
四、客户问题受理流程及处理方式
客户问题受理后,首次响应的人员是定级人员。
如果定级人员不具备问题严重度分析能力,则应咨询专家。
对于问题的处理,可以根据问题类型和严重程度采取不同的处理方式,如在线解决、现场处理、升级处理等。
五、超滤系统运行的主要影响因素
超滤系统运行的主要影响因素有污水的浓度、温度、运行周期、膜的有清洗等。
其中,污水的浓度和温度会影响超滤膜的过滤效果;运行周期和膜清洗频率会影响超滤系统的运行效率和稳定性。
管道水头损失计算
管道水头损失计算,应包括沿程水头损失和局部水头损失。
1. 沿程水头损失,可按下式计算:
h1= iL
式中h1—沿程水头损失,m;
L—计算管段的长度,m;
i—单位管长水头损失,m/m;
1) PVC-U、PE等硬塑料管的单位管长水头损失,可按下式计算:
i=0.000915Q 1.774/d 4.774
式中 Q—管段流量,m3/s;
d—管道内径,m;
2) 钢管、铸铁管的单位管长水头损失,可按下列公式计算:
当ν<1.2m/s时,i=0.000912v2(1+0.867/v)0.3/d 1.3(6.0.12-3)
当ν≥1.2m/s时,i=0.00107v2/d 1.3(6.0.12-4)
式中 v—管内流速,m/s;
d—管道内径,m;
3) 混凝土管、钢筋混凝土管的单位管长水头损失,可按下式计算:
i=10.294n2Q2/d5.333 (6.0.12-5)
式中 Q—管段流量,m3/s;
d—管道内径,m;
n—粗糙系数,应根据管道内壁光滑程度确定,可为0.013~0.014.
2.输水管和配水管网的局部水头损失,可按其沿程水头损失的5%~
10%计算(局部水头损失一般可不作详细计算,只进行估算。
局部水头损失估算系数应根据管线上弯头、三通、附属设施等局部损失点的数量确定,局部损失点多时取高值)。
环状管网水力计算时,水头损失闭合差绝对值,小环应小于0.5m,大环应小于1.0m。
水头损失计算公式
水头损失计算公式引言:在液体管道中,流体在经过管道时会发生水头损失。
水头损失是指流体在管道中因为各种原因而丧失的能量。
准确计算水头损失对于设计和操作管道系统非常重要。
本文将介绍水头损失计算的公式和方法。
一、水头损失的定义水头损失是指流体在管道中由于摩擦、弯头、阀门等因素而丧失的能量。
水头损失通常以单位长度的压力损失来计算,单位为Pa/m 或m/m。
二、液体流体力学方程在计算水头损失之前,我们需要了解液体流体力学方程。
液体流体力学方程描述了流体在管道中流动时的基本性质。
根据液体流体力学方程,可以得到以下公式:1. 流量公式:Q = A * V其中,Q为流量,单位为m^3/s;A为管道的横截面积,单位为m^2;V为流速,单位为m/s。
2. 流速公式:V = Q / A3. 流体速度的变化公式:ΔV = (V2 - V1) / L其中,ΔV为速度变化,V1和V2分别为起始点和终点的流速,L 为两点之间的距离。
三、直管段水头损失计算对于直管段,水头损失可以通过以下公式计算:H = f * (L / D) * (V^2 / 2g)其中,H为水头损失,单位为m;f为阻力系数;L为管道长度,单位为m;D为管道直径,单位为m;V为流速,单位为m/s;g为重力加速度,单位为m/s^2。
阻力系数f可以根据管道的材质、粗糙度和雷诺数等因素确定。
常用的计算方法有:1. 弗朗西斯公式:f = (0.79 / (-1.8 * log((ε / (3.7 * D)) + (5.74) / (Re^0.9))))^2其中,ε为管道壁面相对光滑程度,单位为m;Re为雷诺数,单位为无量纲。
2. 柯克劳公式:f = (0.25 / (l og((ε / D) / 3.7 + 5.74 / Re^0.9)))^2四、弯头和阀门的水头损失计算对于弯头和阀门等管道附件,水头损失可以通过以下公式计算:H = K * (V^2 / 2g)其中,K为局部阻力系数。
水头损失公式
水头损失公式
水头损失计算公式:水管管路的水头损失=沿程水头损失+局部水头损失。
水流在运动过程中单位质量液体的机械能的损失称为水头损失。
产生水头损失的原因有内因和外因两种,外界对水流的阻力是产生水头损失的主要外因,液体的粘滞性是产生水头损失的主要内因,也是根本原因。
液体在流动的过程中,在流动的方向、壁面的粗糙程度、过流断面的形状和面积均不变的均匀流段上产生的流动阻力称之为沿程阻力,或称为摩擦阻力。
沿程阻力的影响造成流体流动过程中能量的损失或水头损失。
沿程阻力均匀地分布在整个均匀流段上,与管段的长度成正比,一般用hf表示。
水表水头损失计算公式
水表水头损失计算公式一、水头损失的概念水头损失是指水流通过管道或管线时,由于摩擦、阻力等因素导致的动能和压力的损失。
水头损失是衡量管道输水效果的重要指标,合理计算水头损失可以帮助我们评估管道系统的运行状况和效率,进而优化设计和维护管道系统。
二、水头损失的计算公式水头损失的计算公式有多种,常用的有以下几种:1. 瑞诺数公式:用于计算水流在管道中的阻力损失。
公式如下:hf = f × (L/D) × (V^2/2g)其中,hf为单位长度管道的水头损失,f为摩阻系数,L为管道长度,D为管道直径,V为水流速度,g为重力加速度。
2. 达西公式:用于计算水流通过管道时的摩擦阻力损失。
公式如下:hf = f × (L/D) × (V^2/2g)其中,hf为单位长度管道的水头损失,f为达西摩擦系数,L为管道长度,D为管道直径,V为水流速度,g为重力加速度。
3. 流量公式:用于计算流量对管道水头损失的影响。
公式如下:hf = (ΔP/ρg) + (V^2/2g)其中,hf为单位长度管道的水头损失,ΔP为管道两端压力差,ρ为水的密度,g为重力加速度,V为水流速度。
4. 管道局部阻力公式:用于计算流经管道局部缩流、弯头等部位的水头损失。
具体公式根据不同的局部阻力形式而定,常见的有弯头阻力公式、缩流阻力公式等。
三、水头损失计算的注意事项在进行水头损失计算时,需要注意以下几个方面:1. 确定管道参数:包括管道长度、直径、摩阻系数或达西摩擦系数等参数,需要根据实际情况进行测量或参考相关文献资料。
2. 确定水流速度:水流速度是计算水头损失的重要参数,可通过流量计、压力计等设备进行测量或根据设计要求进行估算。
3. 选择合适的公式:根据具体情况选择适用的水头损失计算公式,避免使用错误或不适用的公式。
4. 考虑局部阻力:在计算水头损失时,要考虑流经管道局部缩流、弯头等部位的阻力损失,根据实际情况选择相应的公式进行计算。
格栅水头损失计算公式
格栅水头损失计算公式摘要:1.格栅水头损失的定义与影响因素2.格栅水头损失的计算公式3.生物膜处理工艺及其应用4.客户问题受理与处理流程5.超滤系统运行的主要影响因素正文:一、格栅水头损失的定义与影响因素格栅水头损失是指格栅前后的水位差,其值与污水的过栅流速有关。
格栅是一种用于污水处理的预处理设备,主要用于拦截污水中的大颗粒杂质,防止这些杂质进入后续处理环节,造成设备损坏或影响处理效果。
在格栅前后,由于水流经过格栅,会产生一定的阻力,导致水位差,即水头损失。
二、格栅水头损失的计算公式格栅水头损失的计算公式如下:水头损失(H)= (P1 - P2)/ ρg其中,P1 为格栅前水位压力,P2 为格栅后水位压力,ρ为水的密度,g 为重力加速度。
三、生物膜处理工艺及其应用生物膜处理工艺是一种利用生物膜对有机物进行降解的污水处理方法。
生物膜是由大量微生物聚集在载体表面形成的一层生物活性膜,具有较高的生物活性和降解效率。
生物膜处理工艺主要包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化等。
四、客户问题受理与处理流程客户问题受理后,首次响应的人员(在线工程师、代表处/办事处现场工程师)是问题的定级人员。
他们根据问题的严重程度和复杂性,将问题划分为不同的级别,并根据级别采取相应的处理措施。
如果他们不具备问题严重度分析能力,则应咨询专家进行评估。
五、超滤系统运行的主要影响因素超滤系统是一种用于污水处理的高效过滤技术,其运行效果受多种因素影响。
主要包括:1.进水水质:进水水质的优劣直接影响超滤系统的运行效果,特别是水中的悬浮物、有机物和微生物等。
2.膜材料与结构:超滤膜的材料和结构影响其过滤效果和寿命。
不同的膜材料和结构适用于不同的水质条件。
3.操作条件:包括压力、流量、温度等,这些条件对超滤系统的运行效果和寿命有重要影响。
4.运行周期:超滤系统的运行周期会影响膜的污染程度和清洗效果。
合理的运行周期可以提高膜的使用寿命。
5.膜清洗:超滤膜在运行过程中会受到污染,需要定期进行清洗。
管道水头损失计算
管道水头损失计算
沿程和局部水头损失之和为总水头损失:
hw=hf+hj (3)
式中:
hw—管道的总水头损失,m hf —管道沿程水头损
失,m;
hj —管道局部水头损失,m.
UPVC管材的沿程水头损失计算常采用谢才公式:
hf= (L/c2R)v2(4)
式中:
L—管道的长度,m
c—谢才系数;
R—管道的水力半径,m.
局部水头损失计算公式为:
hj= & (v2/2g )(5)
式中:
& —管道局部阻力系数;
g—重力加速度,9.81m/s2.
<<室外给水设计规范>>给的
hf=hl+hj=iL(1+10%)
式中:hf ——水头损失(m)
hl ——沿程水头损失(m)
hj ——局部水头损失(m);一般hj=5-10%hl
L――管道长度(m)
i ——水力坡度:
聚乙(丙)烯给水管
i=0.000915 X(QX.774/d 计人4.774 );
钢管给水管
i=0.000912 X v A2 (1+0.867/v )A0.3/d 计A1.3 (v<1.2m⑸
i=0.0 00107X vA2/d 计A1.3 (v>=1.2m/s)
式中:v ---------------------------- 管内流速(m/s)
d计一一水管计算内径(m)
管道糙率经验值
铸铁管一般0.014,钢管0.012 , upvc 管0.009 , RPR管0.0084,水泥管0.013 0.015。
管道总水头损失计算公式
管道总水头损失计算公式
管道总水头损失由沿程水头损失和局部水头损失两部分组成。
沿程水头损失的计算公式有多种,其中一种常用的经验公式适用于硬质塑料管道(PVC):Hf = ×104×(/)×L,式中:Hf为沿程水头损失(m);L、Q、d分别为管道长度(m)、流量(m3/h)和管道内径(mm)。
局部水头损失的计算公式为:Hj =ζ v2/2g,式中:Hj为局部水头损失(m);ζ为局部阻力损失系数,与管件、阀门的类型与大小有关;v、g分别为管道中水的流速(m/s)和重力加速度(/s2)。
在实际设计工作中,
一般先计算出沿程水头损失Hf,然后取局部水头损失Hj = 10% Hf,以满
足设计要求。
以上内容仅供参考,如需更准确的信息,建议查阅流体力学相关书籍或咨询该领域的专家。
水头损失计算
流量Q = 10/3600 = 0.002778 m3 / S;每米水头损失I = 105×(130-1.85)×(0.1-4.85)×(0.1-4.87)×(0.0027781.85)= 0.018kpa / M; 1300米管道水头损失= 1300×0.018 / 9.8 = 2.39 m;如果使用30%来估计本地人头损失,则总人头损失为2.39×1.3 = 3.11M;管道速度v = 0.002778 /(3.14×0.1×0.1×0.25)= 0.35 M / g / v = 0.002778 /(3.14×0.1×0.1×0.1×0.25)= 0.35 M / 3 / v = 0.35 M / v = 0秒。
供水管道的水头损失可以根据以下公式计算:i = 105Ch-1.85dj-4.87qg1.85哪里:I-每单位管道长度的水头损失(kPa / M);DJ-计算出的管道内径(米);QG-设计供水流量(m3 / s);Ch-海城-William系数。
各种塑料管和带衬里(涂层)塑料管的Ch = 140;铜管和不锈钢管的Ch = 130;衬有水泥和树脂的铸铁管ch = 130;普通钢管和铸铁管ch = 100。
加:水流中每单位质量液体的机械能损失称为压头损失。
头部丢失的原因有两个:内部原因和外部原因。
外部对水流的阻力是造成水头损失的主要原因,液体的粘度是造成水头损失的主要内部原因和根本原因。
在液体流动的过程中,在流动方向,壁面粗糙度,流动截面形状和面积相同的均匀流动部分上产生的流动阻力称为摩擦阻力。
沿途阻力的影响导致流体流动过程中的能量损失或压头损失。
阻力均匀分布在整个均匀流段中,并且与管道段的长度成比例。
阻力的另一种类型发生在流域变化迅速的盆地,能量损失主要集中在盆地和附近的盆地。
局部水头损失计算ppt课件
注意: ξ是对应于某一流速水头而言,在选用时应注意二者的关系,以免用错了流速水头。若不加特殊标明者,一般ξ值皆相应于局部阻力后的流速水头而言。
*
不同边界条件常见的局部水头损失系数表
*
不Hale Waihona Puke 边界条件常见的局部水头损失系数表*
弯管段局部损失系数确定
如:30°弯管,R/d=0.5, ζ90=1.2, 30°弯管a值为0.55,则转弯处局部损失系数为0.55×1.2=0.66
*
局部水头损失计算举例
【案例分析与计算】:
图中共有三处产生局部水头损失,即管道进口处、管径缩小处和 闸阀处,如图中所示。
1.进口处
*
局部水头损失计算举例
【案例分析与计算】:
2.缩小处
*
局部水头损失计算举例
【案例分析与计算】:
3.闸阀处
4.总的局部水头损失
*
水力分析计算
局部水头损失计算
*
局部水头损失计算公式
式中ξ为局部水头损失系数 ,v为断面平均流速。
局部水头损失就是由于水流边界发生不连续突然改变,由于水流 的惯性导致水流与边壁的脱离现象而产生的水头损失。
局部水头损失产生的边界条件各种各样,相当复杂,目前还没有 理论计算公式,通常用一个流速水头与一个局部水头损失系数的 乘积来表示,即
水头损失计算式
15
公式二:PVCU管
Q D 0.000477544 0.042 引水流量 m3/s 管内径 m 1.719157004 m3/h
L I=0.000875Q1.761/D4.761 hw=1.1il 人 p=p1(1+0.012)15
4300 管长 m 0.004451026 比降 21.0533536581001 总损失 m 300 现有人数 358.7805921 设计人数 设计人总用水量 35.87805921 5.381708882 (管损、不可预见) 0.001194 m3/s 41.25976809 (日总用水量) 4.3 m3/h 1.719157 (日平均时用水量)
日最高时用水量
沿程水头损失 hi=il 25.47134316
反推管径 22.5 0.5 20 0.022727273 0.00 0.077
0.004166667
水头损失计算公式 公式一:PE管
引水流量 (自流工程用)
Q(m3/s) D(m) L(m) I=0.000915Q1.774/D4.774 hw=1.1il
0.0016667 0.0408来自550 0.046311533 28.0184774706734
m3/d 52.34 内径径D(m)
m3/h 6
dj(mm)
54.05213266 (设计大牲畜头数) 0 (设计小牲畜头数) (设计大牲畜)用水量 0.78 (设计小牲畜)用水量 (管损、不可预见) 9.8119177 (日总用水量) 57.224702 5.960906479 (日最高时用水量) m3/h 47.687252 (日平均时用水量) 0.001656 m3/s
D 0.0188 Q V
水头损失计算课后习题答案
水头损失计算课后习题答案水头损失计算课后习题答案水头损失是指流体在流动过程中由于各种因素而损失的能量,它是流体力学中一个重要的概念。
在工程实践中,准确计算水头损失对于设计和运行管道系统至关重要。
下面是一些关于水头损失计算的课后习题及其答案,希望对大家的学习有所帮助。
习题一:一根直径为10厘米的水管,长度为100米,内壁粗糙度为0.01毫米。
水流速度为2米/秒。
根据Darcy-Weisbach公式计算水头损失。
答案:根据Darcy-Weisbach公式,水头损失可以通过以下公式计算:hL = f * (L/D) * (V^2/2g)其中,hL为水头损失,f为摩擦系数,L为管道长度,D为管道直径,V为流速,g为重力加速度。
首先,我们需要计算摩擦系数f。
根据Colebrook-White公式,可以得到:1/√f = -2 * log10((ε/D)/3.7 + 2.51/(Re * √f))其中,ε为管道粗糙度,Re为雷诺数。
雷诺数可以通过以下公式计算:Re = (V * D) / ν其中,ν为水的运动粘度。
根据给定的数据,我们可以计算出雷诺数:ν = 1.004 * 10^-6 m^2/sRe = (2 * 0.1) / (1.004 * 10^-6) = 1992.03接下来,我们可以使用迭代法求解摩擦系数f。
假设初始值为f = 0.02,代入Colebrook-White公式进行迭代计算,直至收敛。
通过迭代计算,我们得到f的值为0.025。
最后,代入公式计算水头损失:hL = 0.025 * (100 / 0.1) * (2^2 / (2 * 9.8)) = 0.255 米因此,水头损失为0.255米。
习题二:一条长为500米的水管,内径为20厘米,水流速度为1.5米/秒。
根据Hazen-Williams公式计算水头损失。
答案:Hazen-Williams公式用于计算流体在管道中的水头损失,公式如下:hL = 10.67 * (Q/C)^1.852 * L^1.852 / D^4.87其中,hL为水头损失,Q为流量,C为Hazen-Williams系数,L为管道长度,D为管道直径。
水头损失知识点总结
水头损失知识点总结水头损失是指水流在运动过程中由于各种因素导致能量损失的现象。
水头损失是水力工程中一个重要的问题,对于水利工程的设计和运行都有着重要的影响。
下面我们来总结一些关于水头损失的知识点。
一、水头损失的类型1. 摩擦水头损失摩擦水头损失是指水流在管道内或河道中由于流体与管壁或河床之间的摩擦力而引起的水头损失。
摩擦水头损失与管道的材质、管道壁面的光滑程度、管道内径、流速等因素密切相关。
2. 弯头水头损失弯头水头损失是指水流通过管道弯头处时由于流体受到离心力的作用而引起的水头损失。
弯头水头损失与弯头的半径、弯头的结构形式、流速等因素有关。
3. 收缩水头损失收缩水头损失是指水流通过管道由于管道截面突然变小而引起的水头损失。
收缩水头损失与管道截面的几何形状、流速等因素有关。
4. 扩散水头损失扩散水头损失是指水流通过管道由于管道截面突然变大而引起的水头损失。
扩散水头损失与管道截面的几何形状、流速等因素有关。
5. 突流水头损失突流水头损失是指水流通过管道由于管道截面突然变化而引起的由于突流引起的水头损失。
突流水头损失与管道截面突变的程度、流速等因素有关。
二、水头损失的计算1. 摩擦水头损失的计算摩擦水头损失可以根据达西公式来计算,达西公式描述了水流通过管道时的摩擦水头损失与管道内径、管壁光滑程度、流速等因素的关系。
摩擦水头损失还可以通过摩擦系数和雷诺数计算。
2. 弯头水头损失的计算弯头水头损失可以通过经验公式或者流体力学理论来计算,通常可以使用K值来表示弯头的阻力系数,根据流速和弯头的半径来计算弯头水头损失。
3. 收缩水头损失的计算收缩水头损失可以通过收缩系数来计算,收缩系数可以通过实验测定或者理论计算得出。
4. 扩散水头损失的计算扩散水头损失可以通过扩散系数来计算,扩散系数可以通过实验测定或者理论计算得出。
5. 突流水头损失的计算突流水头损失可以通过突流系数来计算,突流系数可以通过实验测定或者理论计算得出。
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关于水头损失计算的整合与研究
摘要:
在世纪液体恒定总流量方程式中的hw,表示液体在流动过程中单位重量液体克服阻力做功所消耗的机械能,称之为水头损失(Loss head)或能量损失,它是液流机械能损耗的基本度量指标。
造成水头损失的外因是:影响相对运动与水流阻力强度的固体边界状况;水头损失内因是:相对运动与摩擦阻力的水流粘滞性,也是根本原因。
产生水头损失的方式是:液体与固体边壁之间、液层与液层之间或液体质点之间的摩擦、碰撞和混掺。
关键词:水头损失计算
一:概念分析
1 :沿程水头损失:克服沿程阻力做功而引起的水头损失。
局部水头损失:水流克服局部阻力做功引起的水头损失。
2:水流阻力与水头损失
水流阻力和水头损失是两个不同而又相关联的重要概念,确定它们的性质、大小和变化规律在工程实践中有十分重要的意义。
(I)水流阻力是由于固体边界的影响和液体的粘滞性作用,使液体与固体之间、液体内有相对运动的各液层之间存在的摩擦阻力的合力,水流阻力必然与水流运动方向相反。
(2)水流在运动过程中克服水流阻力而消耗的能量称为水头损失。
其中边界对水流的阻力是产生水头损失的外因,液体的粘滞性是产生水头损失的内因,也是根本原因。
(3)根据边界条件的不同把水头损失分为两类:对于平顺的边界,水头损失与流程成正比的称为沿程水头损失,用hf 表示;由局部边界急剧改变导致水流结构改变、流速分布改变并产生旋涡区而引起的水头损失称为局部水头损失,用hj 表示。
(4)对于在某个流程上运动的液体,它的总水头损失hw 遵循叠加原理即:
hw =刀hf +E hj (4—l)
(5 )为了反映过流断面面积和湿周对水流阻力和水头损失的综合影响,引入水力半径的概念,即:
R = A/c (4 —2)
水力半径是水力学中应用广泛的重要水力要素。
3:层流和紊流
1883 年雷诺通过实验发现:流速不同时水流流动形态不同。
当流速较小时,液体质点作有条不紊、互不混掺的运动,这种流动形态称为层流;当流速较大时,质点运动轨迹曲折杂乱,各流层的质点互相混掺,形成大量大小不一的涡体,这种流动形态称为紊流;紊流中各处的流速、压强等运动要素值均随时间作不规则变化的现象称为紊流脉动。
由于紊流的脉动性,在研究紊流时,把运动要素值视为由时均值和脉动值迭加而成。
时均值是指在足够长的时间间隔内所取的时间平均值。
在水力学分析中,流线、恒定流等概念均具有时均值意义。
雷诺数和临界雷诺数密度为p、粘性系数为n的液体,在直径为d的管中以断面平
均流速v流动时,可以用无因次数Re vd/反映管流的惯性力和粘性力的相对比值,Re 称为雷诺数。
雷诺数小时,粘性力相对大,对紊动干扰起约束作用,因而易于保持层流状态;雷诺数大时则相反,易于成为紊流状态。
水流从紊流状态转为层流状态时的流速vc 称为临界流速,以临界流速构成的雷诺数Rec vcd/称为临界雷诺数。
雷诺实验证明,Rec为一常数,约为2000。
对
于圆管有压流动,当
Re vd/ n <200时为层流;
Re vd/ n >200时为紊流。
对于明渠流,雷诺数为Re vR/ n,式帜二A/ x称为水力半径;A为过水断面面积;x 为湿周,即在过水断面上水与固体界壁相接触的周界长度;临界雷诺数为Rec vcR/ n 500,当
Re vR/ n <50时为层流;
Re vR/ n >50时一般为紊流。
以上判别流态标准,限于断面形状不变的长直管渠中的均匀流动。
二:水头损失计算方法
1:沿程阻力和沿程水头损失
水流在固体边界的断面形状和尺寸、固壁表面粗糙状况等沿程不发生变化的长直流段内所产生的阻力,称为沿程阻力。
相应的单位能量损失,称为沿程水头
损失。
当流动为层流时,沿程阻力是各流层之间的粘滞切应力。
根据牛顿内摩擦 定律粘滞切应力(T )的大小为
difv
裁 ⑴
由均匀流的能量方程和动量方程可得沿程阻力与沿程水头损失之间的关系式为 公式(2)称为均匀流基本方程。
式中 丫为液体重度;I 为流段的长度
对圆管层流的沿程水头损失计算公式
当流动为紊流时,液体内部除了在各流层之间存在粘滞切应力 T 1外,还有由于 液体质点的横向混掺而引起的紊动切应力 T 2 (又称惯性切应力)。
因此,总的切 应力为
T = T 1+ T 2 (4)
由于对紊流理论的研究至今尚未成熟, 关于紊动切应力的计算,各研究者所提出 的理论仍都是半经验性的,其中有代表性的理论是L.普朗特在1925年提出的动 量传递理论。
对于紊流沿程水头损失的计算,目前仍只能用经验公式,常用的经验公式是 1857年H.-P.-G.达西根据长直圆管有压流动的观测资料总结出的经验公式
(5)
式中入为沿程阻力系数,无因次数,其值与雷诺数及管壁相对粗糙度
△ /d 有关;
△是管壁粗糙凸起高度,称为绝对粗糙度。
达西公式也适用于层流。
2 :局部阻力和局部水头损失 水流在固体边界的断面形状、尺寸或纵向方向发生急剧变化的地方,往往发
Yd 2
32
生主流与边壁脱离的现象,在分离点后面形成旋涡区。
在旋涡区及其下游一局部流段内水流紊动剧烈,产生较大的惯性阻力及粘性阻力,称为局部阻力。
相应的单位能量损失,称为局部水头损失hj。
局部水头损失按下式计算
式中E为局部阻力系数,无因次数,E值的大小与局部阻碍的几何形状、尺寸、边壁的粗糙有关。
局部阻碍的形式繁多,水力现象极其复杂,目前除了少数几种情况(如圆管断面突然扩大)外,三值尚只能由实验确定。
如果两个局部障碍距离很近,会发生局部障碍之间的相互干扰,总的局部水头损失不等于这两个局部水头损失的和,而是可能出现大幅度的增大或减小。
在整个流段中所产生的水头损失hl等于各流段全部沿程水头损失hf和全部局部水头损失hj之和,即
hl =艺hf +艺hj+…
3 :绕流阻力
水流绕物体流动时,水流受到物体的作用而产生的阻力,称为绕流阻力。
流阻力包括摩擦阻力和形状阻力(或称压差阻力)两部分。
绕流阻力 F 计算
式中CD为绕流阻力系数,无因次,其值由实验确定;p为水流密度;v0 物体干扰的来流流速;A为物体在垂直于来流流速方向上的投影面积按下式为未受。