各种管道水头损失的简便计算公式.doc

各种管道水头损失的简便计算公式 在给水工程应用中经常要用到水头损失的计算公式，一般情况下计算水头损失都是从水力摩阻系数λ等基本参数出发，一步一步的代入计算。其实各个公式之间是有一定的联系的，有的参数在计算当中可以抵消。如果公式中只剩下流速、流量、管径这些基本参数，那么就会给计算者省去不少的麻烦。在此我们充分利用了各参数之间以及水头损失与水温的关系，将公式整理简化，供大家参考。 　　1、PVC-U、PE的水头损失计算 　　根据《埋地硬聚氯乙烯给水管道工程技术规程》规定，塑料管道沿程水头损失hf应按下式计算： 　　 (式1-1) 　　式中λ—水力摩阻系数; 　　L—管段长度(m); 　　di—管道内径(m); 　　v—平均流速(m/s); 　　g—重力加速度，9.81m/s2。 　　因考虑到在通常的流速条件下，常用热塑性塑料给水管PVC-U、PE管一般处于水力光滑区，管壁绝对当量粗糙度对结果的影响非常小或没有影响，故水力摩阻系数λ可按下式计算： 　　 (式1-2) 　　式中Re—雷诺数。 　　雷诺数Re应按下式计算： 　　 (式1-3) 　　式中γ—水的运动粘滞度(m3/s)，在不同温度时可按表1采用。 　　表1水在不同温度时的γ值(×10-6) 0 5 10 15 20 25 30 40 γ（m3/s） 1.78 1.52 1.31 1.14 1.00 0.89 0.80 0.66 ??? 从前面的计算可知，若要计算水头损失，需将表1中的数据代入，并逐步计算，最少需要3个公式，计算较为繁琐。为将公式和计算简化，以减少工作量，特推导如下：??? 因具体工程水温的变化较大，水力计算中通常按照基准温度计算，然后根据具体情况，决定是否进行校正。冷水管的基准温度多选择10℃。??? 当水温为10℃时的γ=1.31×10-6 m3/s，代入式1-3得（式1-4）将式1-4代入式1-2（式1-5）再将式1-5代入式1-1得（式1-6）取L为单位长度时，hf即等同于单位长度的水头损失i，所以（式1-7）又因为（式1-8）（式1-9）（式1-10）??? 现可用式1-7或式1-10代替式式1-1、式1-2和式1-3，式1-7适用于流速为已知的条件下，式1-10适用于规定流量的条件下。通过简化公式，大大减少了计算量，计算起来更加方便快捷。 2?、钢管、铸铁管道的水头损失 计算均匀流沿程水头损失的基本公式—达西公式（式2-1）式中λ—水力摩阻系数；L—管段长度（m）；di—管道内径（m）；v—平均流速（m/s）；g—重力加速度，9.81m/s2。??? 根据舍维列夫进行的钢管及铸铁管的实验，提出了计算过渡区及阻力平方区的阻力，新钢管（式2-2）注：此公式适用于以m计。将式2-2代入式2-1得：（式2-3）取L=1m，即沿程水头损失hf为管道单位长度的水力坡降i，可得（式2-4）对新铸铁管（式2-5）同理可得：（式2-6）注：此公式适用于以m计。对旧钢管及旧铸铁管当v＜1.2m/s以m计。（式2-7）当v≥1.2m/s以m计。（式2-8）同以上推导过程：当v＜1.2m/s（式2-9）当v≥1.2m/s（式2-10）3、混凝土管、钢筋混凝土管的水头损失： 对于钢筋混凝土管，通常采用谢才公式计算水力坡度：（式3-1）式中R—水力半径对于圆管（式3-2）C—谢才系数（式3-3）n—粗糙系数，0.013-0.014。将式3-2、式3-3代入3-1式得：（式3-4）?当n=0.013时，（式3-5）由（式3-6）（式3-7）得：（式3-8）同理当n=0.014时（式3-9） 4、结论 计算热塑性塑料管道PVC-U、PE管的水头损失可用式1-7或式1-10代替式1-1、式1-2和式1-3，式1-7适用于流速为已知的条件下，式1-10适用于规定流量的条件下。计算钢管和铸铁管水头损失可用式2-4、式2-6、式2-9和式2-10等简化公式。计算混凝土管和钢筋混凝土管水头损失可用式3-5、式3-8或式3-9代替式3-1、式3-2和式3-3等简化公式。通过简化公式，大大减少了计算量，计算起来更加方便快捷。 注：以上公式中的i值均为水温为10℃时的水头损失，如果水温不是10℃，i值均应乘以修正系数K1，见表2： 表2水温修正系数表 水温℃ 0 4 5 10 15 20 25 30 40 K1 1.08 1.05 1.03 1.00 0.96 0.93 0.91 0.89 0.85 =0.4???????????????ζ=1.5??????????????????ζ=1.3?