管道阻力计算|阀门行业一定要了解
管道阻力计算？这几个赶紧保存起来！1 长管和短管在管道系统中，局部水头损失只占沿程水头损失的10%以下，或管道长度大于1000倍管径时，在水力计算中可略去局部水头损失和出口流速水头，称为长管；否则称为短管。在短管水力计算中应计算局部水头损失和管道流速水头。2 沿程水头损失计算公式2.1 达西公式（适用于圆管满流）
式中：—沿程阻力系数； l—管道长度，m；D—管道内径，m；v—平均流速，m/s；g—重力加速度，m/s22.1.1 沿程阻力系数计算公式2.1.1.1 柯尔勃洛克-齐恩公式
说明公式式中
适用于水力光滑区、紊流过渡区和阻力平方区
Δ—管道内壁的当量粗糙度
2.1.1.2 海曾-威廉(Hazen-Wllliams)公式
序号说明公式式中
1适于较光滑的圆管满管紊流计算，主要用于给水管道水力计算
q—流量，m3/sCW—海曾-威廉粗糙系数
海曾-威廉(Hazen-Wllliams)粗糙系数
管道材料CW管道材料CW
塑料管150新铸铁管、涂沥青或水泥的铸铁管130
石棉水泥管120～140使用5年的铸铁管、焊接钢管120
混凝土管、焊接钢管、木管120使用10年的铸铁管、焊接钢管110
水泥衬里管120使用20年的铸铁管90～100
陶土管110使用30年的铸铁管75～90
2.1.1.3 柯尔勃洛克-怀特(Colebrook-White)公式 柯尔勃洛克-怀特公式适于各种紊流，是适用性和计算精度最高的公式之一。公式为：
式中：—沿程阻力系数；Re—雷诺数，Re=；D—管道内径，m；V—平均流速，m/s；e—管壁当量粗糙度，m；ν—运动粘度，m2/s2.1.1.4
公式式中
k is the pipe equivalent uniform roughness;D is the pipe diameter; is the relative roughness (pure number)
适于紊流区包括水力光滑区、过渡区（又称紊流过渡区）和阻力平方区。
公式适用范围
紊流区钢管及其它光滑管道。钢管取k=0.0001～0.0002 m
2.1.1.5 管壁粗糙度常用管材内壁当量粗糙度e
管壁材料光滑平均粗糙
玻璃拉成的管00.0030.006
钢、PVC或AC0.0150.030.06
有涂层的钢0.030.060.15
镀锌管、陶土管0.060.150.3
铸铁或水泥衬里管0.150.30.6
预应力混凝土管或木管0.30.61.5
脏的污水管道或结瘤的给水主管线61530
某些工业管道的绝对粗糙度
管壁材料绝对粗糙度(ε)
无缝黄铜管、铜管及铅管0.01～0.05
新的无缝钢管或镀锌管0.1～0.2
新的铸铁管0.25～0.42
具有轻度腐蚀的无缝钢管0.2～0.3
具有显著腐蚀的无缝钢管0.5以上
旧的铸铁管0.85以上
焊接钢管0.33
干净玻璃管0.0015～0.01
橡皮软管0.01～0.03
接头平整的水泥管0.33
常见管道的平均绝对粗糙度
管壁材料平均绝对粗糙度e
干净钢、铝管0.0015～0.01
新无缝钢管0.04～0.17
精制镀锌钢管0.25
水泥管0.33
普通镀锌钢管0.39
普通铸铁管0.25～0.42
玻璃管0.0015～0.01
橡皮管0.01～0.03
混凝土管0.8～9.0
Oughness values k for various materials
Materials k (mm)
Smooth pipes of plastic, glass, copper, brass; drawn, extruded, ground finished0.002
Seammless steel pipes, asbestos cement pipes0.05
Welded steel pipes, new0.05～0.1
Welded steel pipes, corroded0.15～0.2
Spun concrete pipes, stoneware pipes, new cast-iron pipes0.2
各种壁面当量粗糙度
管道种类加工及使用情况Δ(mm)
玻璃、铜铅管、铝管新的、光滑的、整体拉制的0.001～0.010.0015～0.060.0050.03
无缝钢管1. 新的、清洁的、敷设良好的2. 用过几年后加以清洗的、涂沥青的、轻微腐蚀的、污垢不多的0.02～0.050.15～0.30.030.2
焊接钢管和铆接钢管1 小口径焊接钢管（只有纵向焊缝的钢管）1.1 清洁的1.2 经清洗后锈蚀不显著的旧管1.3 轻度腐蚀的旧管1.4 中等腐蚀的旧管2 大口径钢管2.1 纵缝和横缝都是焊接的 0.03～0.10.1～0.20.2～0.70.8～1.5 0.3～1.0 0.050.150.51.0 0.7
镀锌钢管1 1 镀锌面光滑洁净的新管2 镀锌面一般的新管3 用过几年的旧管0.07～0.10.1～0.20.4～0.7 0.150.5
铸铁管2 1 新管3 2 涂沥青的新管4 3 涂沥青的旧管0.2～0.50.1～0.150.12～0.30.3 0.18
混凝土管及钢筋混凝土管5 1 无抹灰面层6 1.1 钢模板，施工质量好，接缝平衡7 1.2 木模板，施工质量一般8 2 有抹灰面层并经抹光9 3 有喷浆面层10 3.1 表面用钢丝刷过并经仔细抹光11 3.2 表面用钢丝刷刷过，但未经抹光 0.3～0.91.0～1.80.25～1.8 0.7～2.8 0.71.20.7 1.28.0
橡胶软管12 0.03
某些管道表面的平均绝对粗糙度Δ值
管壁表面特征Δ，mm管壁表面特征Δ，mm
清洁无缝钢管、铝管0.0015～0.01新铸铁管0.25～0.42
新精制无缝钢管0.04～0.15普通铸铁管0.50～0.85
通用输油管0.14～0.15生锈铸铁管1.00～1.50
普通钢管0.19结水垢铸铁管1.5～3.0
涂沥青钢管0.12～0.21光滑水泥管0.3～0.8
普通镀锌钢管0.39粗糙水泥管1～2
旧钢管0.5～0.6橡皮软管0.01～0.03
Equivalent uniform roughness k for pipes
Commercial pipe (new) materialEquivalent unifrom roughness, k, of the aurface
Glass, drawn vbrass, copper or leadSmooth
Steel0.05
Asphalted cast iron0.12
Galvanized iron0.15
Cast iron0.25
Concrete0.3 to 3.0
Riveted steel1.0 to 10.0
编者注：上述e、、k、的意义与GB/T 1031中的相同。2.1.1.6 流态和摩擦系数2.1.1.6.1 舍维列夫公式舍维列夫公式适于旧铸铁管和旧钢管满管紊流，常用于给水管道水力计算，公式为：
流态摩擦系数
≥9.2*105 (1/m)阻力平方区
＜9.2*105 (1/m)紊流过渡区
谢维列夫公式适于新钢管满管紊流。公式为：
流态摩擦系数
水力光滑区
＜2.4*105 (1/m)紊流过渡区
≥2.4*105 (1/m)阻力平方区
2.1.1.6.2 常用计算水力摩阻的经验公式
流态类别Re范围常用的经验公式
层流Re≤2000
紊流水力光滑
混合摩擦
水力粗糙
＝＝2.1.1.6.3
流态类别Re范围常用的经验公式
临界区或临界过渡区2000＜Re＜4000
2.1.1.6.3 流态名词说明
序号名词英文
1层流Laminar flow
2紊流湍流turbulent
3层流转变为紊流的过渡区Critical zone
4紊流水力光滑Smooth pipes
5混合摩擦紊流过渡Transition zone
6水力粗糙阻力平方Complete turbulence, rough pipes
2.2 Strickler method
说明公式式中
This formula is often used today in structural engineering.
c=velocity (m/s)k1=pressure loss coefficientI=pressure loss per meter pipe lengthRH=hydraulic radius==
Strickler k1 values
Materialsk1
Steel pipes
Heavily corroede60
Moderately corroded85
Welded, new95
Smooth≥100
Plastic pipes
Pipes with asphalt or cement mortar surfacing
Conecrete pipes
Cast in steel shuttering90～100
Cast in timber shuttering65～70
Penstocks(55)～85～(95)
2.3 海曾-威廉公式2.3.1 Hazen and Williams method
公式式中
HV=friction losses in the pipeline (m)L=pipeline length (m)DH=hydraulic diameter= (m)DH=d1 for circular-section pipes with full flow (m)Q=rate of flow through pipe (m3/s)C=Hazen and Williams factor
Hazen and Williams roughness values C for circular-section pipoes
C
Extremely smooth pipelines140
Very smooth pipelines130
Concrete pipes120
New steel pipes (riveted) and tiled channels110
Normal castr pipes, 10-year-okd steel pipes and old100
Very rough pipelines60
2.3.2
序号说明公式式中
2i=105Ch-1.85dj-4.87qg1.85i—管道单位长度水头损失，kPa/mdj—管道计算内径，mqg—流量，m3/sCh—海曾-威廉粗糙系数
3冷却水管有结垢，推荐采用哈森-威廉的经验公式进行计算
本公式仅在流体的粘度约为1.1 mPa·s（水在15.5℃时的数值）时，其值才准确。在0℃时可能使计算出的摩擦压力降增大20%，100℃时可能减小20%。其它流体当粘度和水近似时，也可用此公式计算。ΔPf—摩擦压力降，kPaVf—冷却水体积流量，m3/hd—管道内径，mmCHW—海曾-威廉系数L—管道长度，m
序号说明公式式中
4For water flowing under turbulent conditions
S = hydraulic gradient or frictional head loss per unt length of pipe, (m/m)V = average pipe velocity, m/sC = friction factor for the this formular = hydraulic radius (liquid area divided by wetted perimeter) or D/4 for a full pipe, (m)
海曾-威廉(Hazen-Wllliams)系数
管道材料Ch管道材料Ch
塑料管、内衬（涂）塑管140铜管、不锈钢管130
内衬水泥、树脂的铸铁管130普通钢管、铸铁管100
海曾-威廉(Hazen-Wllliams)系数
管道材料CHW管道材料CHW
铸铁管100衬水泥铸铁管120
碳钢管112玻璃纤维增强塑料管150
海曾-威廉(Hazen-Wllliams)系数C
管道材料AgeSize, inC
Welded steelAny age12 and over84120119118
Concrete or concrete-lined Large sizes, good workmanship, steel formsLarge sizes, good workmanship, wooden formsCentrifugally spun140120135
2.4 舍维列夫公式2
序号说明公式式中
1适用于石棉水泥管
V—流速，m/sd—管道内径，m
2适用于塑料管（硬聚氯乙烯管、聚丙烯管、聚乙烯管）
2.5
说明公式式中
适用于有压管道沿程水头损失hf—沿程水头损失，md—管道内径，mmQ—流量，m3/hL—管道长度，m
f, m, b值见下表：
管道种类fmb
混凝土管1.749*10625.33
旧钢管、旧铸铁管6.25*1051.95.1
石棉水泥管1.455*1051.854.879
硬塑料管0.9487*1051.774.77
铝质管及铝合金管0.861*1051.744.74
地面铺设移动软管hf值为硬塑料管的1.1～1.5倍
2.6 沿程水头损失计算公式的适用范围2.6.1 海曾-威廉公式适用于较光滑的管道，特别是当e≤0.25 mm (CW≥130)时，该公式较其他公式有较高的计算精度；2.6.2 舍维列夫公式在1.0≤e≤1.5 mm之间给出了令人满意的结果，这说明建立舍维列夫公式时试验所用旧铸铁管或旧钢管的当量粗糙度在1.0～1.5 mm之内，这正是旧金属管道常见的粗糙度范围。因此，对通常条件下的旧金属管道，选用舍维列夫公式具有较好的实用效果。但是，由于舍维列夫公式没有考虑管壁粗糙程度的影响，对于管壁光滑或特别粗糙的管道，是不适用的。2.6.3 柯尔勃洛克-怀特公式适于各种紊流，是适用性和计算精度最高的公式之一。
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