各种管道水头损失的简便计算公式.docx
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各种管道水头损失的简便计算公式
各种管道水头损失的简便计算公式
(879)
摘要:
从计算水头损失的最根本公式出发,将各种管道的计算公式加以推导,得出了计算水头损失的简便公式,使得管道工程设计人员从繁琐的计算中解脱出来,提高了工作效率。
关键词:
水头损失塑料管钢管铸铁管混凝土管钢筋混凝土管
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入等基本参数出发,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-UPE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)
式中入一水力摩阻系数;
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,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-UPE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,故水力摩阻系数入可按下式计算:
式1-2)
式中Rb雷诺数雷诺数Re应按下式计算:
(式1-3)
式中y—水的运动粘滞度(m3/s),在不同温度时可按表1米用
表1水在不同温度时的丫值(X10-6)
水温C
0
5
10
15
20
25
30
40
丫(m3/s)
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10C。
当水温为10C时的Y=xi0-6m3/s,代入式1-3
(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
(式1-6)
,所以
取L为单位长度时,hf即等同于单位长度的水头损失i
式1-7)
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)
式中入一水力摩阻系数;
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,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)
以m计。
注:
此公式适用于
式2-3)
将式2-2代入式2-1得:
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2-6)
同理可得:
注:
此公式适用于以m计。
对旧钢管及旧铸铁管
当vvs
同以上推导过程:
当vvs
(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
式3-3)
c—谢才系数
n—粗糙系数,将式3-2、式3-3代入3-1式得:
式3-4)
当n二时,
式3-5)
式3-7)
式3-9)
同理当n=时
4、结论计算热塑性塑料管道PVC-UPE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10C时的水头损失,如果水温不是10C,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C
0
4
5
10
15
20
25
30
40
K1
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