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1、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 公式这里：Q 断面水流量（ m/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：
2、hf 沿程水头损失（ mm/s ）f Darcy-Weisbach 水头损失系数（无量纲）l 管道长度（ m）d 管道内径（ mm）v 管道流速（ m/s ）2g 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 510%，因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算 方法。1.1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，
3、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，工程设计宜采用耳值做 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表1。沿程水头损失水力计算公式和摩阻系数表1符号意义'雷诺数h:管道沿程水(1)紊流过渡区10<3<500(2)a头损失v :平均流速d:管道内径Y水的运动粘滞系数兀沿程摩阻系数:管道当量粗紊
4、流粗糙区>500X糙度q：管道流量Ch:海曾-威廉系数C:谢才系数R:水力半径n:粗糙系数i :水力坡降I :管道计算长度达西公式是管道沿程水力计算基本公式，是一个半理论半经验的计算通式，它适用于流态的不同区间，其中摩阻系数入可采用柯列布鲁克公式计算，克列布鲁克公式考虑的因素多， 适用范围广泛，被认为紊流区入的综合计算公式。利用达西公 式和柯列布鲁克公式组合进行管道沿程水头损失计算精度高， 但计算方法麻烦，习惯上多用在紊流的阻力过渡区。海曾一威廉公式适用紊流过渡区，其中水头损失与流速的 1.852次方成比例(过渡区水头损失 hxV1.752.0)。该式计 算方法简捷，在美国做为给水系统配
5、水管道水力计算的标准 式，在欧洲与日本广泛应用，近几年我国也普遍用做配水管网 的水力计算。谢才公式也应是管道沿程水头损失通式，且在我国应用时 间久、范围广，积累了较多的工程资料。但由于谢才系数 C 采用巴甫洛夫公式或曼宁公式计算确定，而这两个公式只适用 于紊流的阻力粗糙区，因此谢才公式也仅用在阻力粗糙区。另外舍维列夫公式，前一段时期也广泛的用做给水管道水 力计算，但该公式是由旧钢管和旧铸铁管管材试验资料确定 的。而现在国内采用的金属管道已普遍采用水泥砂浆和涂料做 内衬，条件已发生变化，因此舍维列夫公式也基本不再采用。 1.2输配水管道沿程水头损计算的实用公式输配水管道沿程水头计算时，先采用口判
6、别水流的阻力 特征用，再选择相应的公式计算，科学合理，但操作麻烦，特 别在流速是待求的未知数时，需要采用试算的方法确定雷诺数 (Re)很不方便。为了使输配水管道水力计算能满足工程设 计的需要，又可以方便的选择计算公式和进行简捷的计算，根 据多年来管道水力计算的经验，室外给水设计规范 GBJ13-86修编报批稿，依据管材的不同和流速的常用范围，确定输配水管道沿程水头损失计算公式如下:(1) 塑料管口(2) 混凝土管(渠)及采用水泥砂浆内衬的金属管道I |ere +吨 m l m- “a(3) 输配水管道、配水管网水力平差计算I1|m Mida2.1管道摩阻系数的属性及应用条件每个管道沿程水力计算
7、公式都有相应的摩阻系数和确定 方法，表达形式也不一样。摩阻系数是一个未知数，应由试验 确定。但实际应用时，一般都依据不同的管材和其不同的内壁 光滑程度，参考已有的资料，由设计人员计算时选择采用。该 数值非常重要，但随意性很大，而且取值的结果直接影响水力 计算成果的精度。因此了解和熟悉摩阻系数的属性，掌握取值 的方法和技巧，也同样是做好管道沿程水力计算的关键。(1)当量粗糙度当量粗糙度是自然(也有称工业)管道，根据水力试验 的成果，运用达西公式和尼古拉兹公式计算出的理论值。每种 管材都有一个确定的当量粗糙度，且不因流态不同而改变，在 判别水流流态和选择其他计算公式参数时，经常用到当量粗糙(2)摩
8、阻系数入摩阻系数入可应用在不同的阻力特征区，不同区间入的数值不一样。在紊流的光滑区，入数值仅与雷诺数（Re）有关， 且随雷诺数（Re）的增大而减小；在紊流过渡区，入与雷诺数（Re）和相对粗糙度（）两个因素有关；在紊流粗糙区仅 和相对粗糙度（）有关，只要管材与管径确定（即相对粗 糙度 /确定），在该区入数值应为定值。（3）粗糙系数n粗糙系数n是采用巴甫洛夫公式和曼宁公式计算谢才公式C时的参数，它适用于紊流的粗糙区，在该区可根据管材 内壁光滑程度，选择相应的n值，但一般情况n的取值范围宜 大于0.010,否则计算成果误差较大。（4）海曾一威廉系数Ch海曾一威廉系数适用紊流过渡区，Ch取值范围宜大于
9、 120,否则计算成果误差较大。2.2相应的紊流阻力特征区内不同摩阻系数间的对应关系（其中y采用巴甫洛夫公式）（2）紊流粗糙区计算，若y=1/6即为曼宁公式，这时庙3.1室外给水设计规范GBJ13-86修编建议沿程水头损失摩阻系数（、n、Ch）取值见表2管道沿程水头损失（n Ch ）值表2管道种类数粗糙系曾:海 （mm）（当 量粗糙度）1 1廉系 数）水泥砂浆内0.011 120衬0.012130钢管、铸铁管涂料内衬0.0105 0.0115130140旧钢管、旧 铸铁管（未 做内衬）0.014 0.018预应力砼管0.012 1101 1混凝土管（PCP）0.013130预应力钢筒0.011 120砼管（PCCP）|0.0125I140现浇矩形混 凝土管（渠） 道0.012 0.014化学管材（聚 乙烯管、聚氯 乙烯管、玻璃 钢夹砂管1401500.010 0.0301等），内衬涂塑管结论：沿程水头损失计算是输配水管道设计的基础， 正确 的选用计算公式和采用适宜的摩阻系数，计算成果才能真实的 反映管道的水力特性。为保证输配水管道工程设计质量，提高 工程的经济效益和规范水力计算方法