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/s2
2.1.1 沿程阻力系数计算公式2.1.1.1 柯尔勃洛克-齐恩公式2.1.1.2 海曾-威廉(Hazen-Wllliams)公式 | | | |
| 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 | | |
海曾-威廉(Hazen-Wllliams)粗糙系数
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/s
2.1.1.4 | |
| 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。
| |
| 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
某些工业管道的绝对粗糙度
常见管道的平均绝对粗糙度
Oughness values k for various materials
| |
Smooth pipes of plastic, glass, copper, brass; drawn, extruded, ground finished | |
Seammless steel pipes, asbestos cement pipes | |
| |
Welded steel pipes, corroded | |
Spun concrete pipes, stoneware pipes, new cast-iron pipes | |
各种壁面当量粗糙度
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| | | |
| 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 | | |
| 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 | 0.03~0.1 0.1~0.2 0.2~0.7 0.8~1.5 0.3~1.0 | |
| 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 | | |
| 2 1 新管 3 2 涂沥青的新管 4 3 涂沥青的旧管 | | |
| 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 | 0.3~0.9 1.0~1.8 0.25~1.8 0.7~2.8 | |
| | | 0.03 |
某些管道表面的平均绝对粗糙度Δ值
Equivalent uniform roughness k for pipes
Commercial pipe (new) material | Equivalent unifrom roughness, k, of the aurface |
Glass, drawn vbrass, copper or lead | |
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| |
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:
谢维列夫公式适于新钢管满管紊流。公式为:[17]
2.1.1.6.2 常用计算水力摩阻的经验公式==
2.1.1.6.3 [17] 2.1.1.6.3 流态名词说明 | | |
| | | Laminar flow |
| | | |
| | | Critical zone |
| | | | Smooth pipes |
| | | |
| | | Complete turbulence, rough pipes |
2.2 Strickler method [11] | | |
This formula is often used today in structural engineering. | | c=velocity (m/s) k1=pressure loss coefficient I=pressure loss per meter pipe length RH=hydraulic radius== |
Strickler k1 values
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| | |
| Moderately corroded | |
| Welded, new | |
| Smooth | |
|
Pipes with asphalt or cement mortar surfacing |
| |
| | |
| Cast in timber shuttering | |
| | (55)~85~(95) |
2.3 海曾-威廉公式2.3.1 Hazen and Williams method [11] | |
| 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 pipelines | |
| |
| |
New steel pipes (riveted) and tiled channels | |
Normal castr pipes, 10-year-okd steel pipes and old | |
| |
2.3.2 | | | |
| | i=105Ch-1.85dj-4.87qg1.85 | i—管道单位长度水头损失,kPa/m dj—管道计算内径,m qg—流量,m3/s Ch—海曾-威廉粗糙系数 |
| 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,kPa Vf—冷却水体积流量,m3/h d—管道内径,mm CHW—海曾-威廉系数 L—管道长度,m |
| | | |
| For water flowing under turbulent conditions | | S = hydraulic gradient or frictional head loss per unt length of pipe, (m/m) V = average pipe velocity, m/s C = friction factor for the this formula r = hydraulic radius (liquid area divided by wetted perimeter) or D/4 for a full pipe, (m) |
海曾-威廉(Hazen-Wllliams)系数[6]
海曾-威廉(Hazen-Wllliams)系数[9]
海曾-威廉(Hazen-Wllliams)系数C [16]
| | | |
| | | |
Concrete or concrete-lined | Large sizes, good workmanship, steel forms Large sizes, good workmanship, wooden forms Centrifugally spun | |
2.4 舍维列夫公式2 [12]2.5 说明 | | |
| | hf—沿程水头损失,m d—管道内径,mm Q—流量,m3/h L—管道长度,m |
f, m, b值见下表:
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。