管道水泵计算法.docx

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管道水泵计算法

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默认分类2008-06-2310:

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一、几点说明.1

第一题 这本书有什麽用处？

...1

第二题 管道的直径怎样叫法？

...1

第三题 怎样选择管道材料？

...3

二、管道水力计算.5

第四题 什麽叫做管道的流量？

怎样计算管道的流量？

...5

第五题   在流速相等的条件下，Dg200管子的流量是Dg100管子的流量的几倍？

...6

第六题   有没有简单的方法，可以记住各种管子的大致流量？

...7

第七题   管道里的流速有没有限制？

...7

第八题   管道里的流量不变，他的流速会不会变化？

...8

第九题   压力和流速究竟有什麽关系？

...8

第十题   压力表上的压力大小用公斤表示（例如2公斤的压力），另外，我们又常说多少高水柱压力（例如5米高水柱的压力），它们之间有什么关系？

...9

第十一题   压力差和管道的阻力有什么不同？

...9

第十二题   管子的阻力怎样计算？

...10

第十三题   怎样使用铸铁管水力计算表？

...11

第十四题   表4的铸铁管水力计算表做了哪些简化，会不会影响计算的准确度？

...13

第十五题   从铸铁管水力计算表可以找到那些规律?

.14

第十六题   知道管道阻力的规律有什么用处？

...15

第十七题   怎样具体利用表4进行计算？

...15

第十八题   表4查不到的流量、流速和阻力，应该怎样计算？

...16

第十九题   在实际工作中，究竟怎样体现一段管道的压力差产生一定的管道流速？

...18

第二十题   管道的总阻力包括哪些部分？

...19

第二十一题   管道的局部阻力应该怎样计算？

...19

第二十二题 究竟实际管道的阻力应该怎样计算？

...20

第二十三题 局部水头损失（局部阻力）的计算比较麻烦，有没有简化的计算方法？

...24

第二十四题 在一条用口径的管道上，两头的压力差定了后，管道里的流量和流速也就定了。

   24

那么，管道两头真正的压力究竟反映什么要求？

...24

第二十五题 钢管的阻力能不能用表4来计算？

...25

第二十六题 小管径钢管的阻力怎样计算？

...26

第二十七题 铸铁管水力计算表（表4）对于其它的管材和流动物资的阻力计算由没有用处？

   27

第二十八题 蒸汽管的流量和阻力怎样计算？

...28

第三十题 混凝土排水管道的流量和流速怎样计算？

...31

三、水泵选择.33

第三十一题 什么叫作水泵的总扬程？

...33

第三十二题 什么叫作水泵的吸水扬程？

...33

第三十三题 水泵的型号怎样表示法？

...34

第三十四题 水泵的性能包括哪些项目？

...35

第三十五题 怎样从水泵型号，估计出水泵的流量？

...39

第三十六题 怎样选择水泵的型号？

...40

第三十七题 再作设备计划的时候，管线还未定，怎样选水泵？

...41

第三十八题 离心式水泵为什么能吸水？

...42

四、管件.44

第三十九题 光滑万头的长度（即弯曲部分）怎样定？

怎样计算？

...44

第四十题 焊接弯头的尺寸是怎样定的？

下料总长度怎样计算？

...45

第四十一题 断节的长度怎样计算？

...47

第四十二题 为了在钢管上画出断节，必须先画出断节的展开图来，展开图是怎样画出来的？

   49

第四十三题 应用表18焊接弯头尺寸和表19断节展开尺寸时，应注意哪些问题？

...51

第四十四题 三通和四通的管件展开图怎样画法？

...52

第四十五题 异径管（同圆心的大小头）的展开图怎样画法？

...55

第四十六题 偏心异径管（偏心的大小头）的展开图怎样画法？

...56

第四十七题 为什么要计算钢管受热后膨胀的长度？

应该怎样计算？

...58

第四＋八题 方形伸缩器的尺寸是怎样决定的？

怎样选用？

...58

 一、几点说明

第一题 这本书有什麽用处？

管道工人和新参加管道设计、施工人员、在实际工作中，经常碰到一些管道和水泵方面的设计和计算问题，但在这方面还没有比较通俗的参考书。

作者针对这一情况编写了这本书。

书中除介绍有关管道和水泵的基本知识外，还列出了有关管道和水泵设计、计算的基本数据。

可作为一本简易参考资料使用。

全书共有四十八个题例，包括三个基本内容：

第一、管道简易设计和计算方法，以室外给水铸铁管为主，但也介绍了工业锅炉蒸汽管及其它一些常用管道的计算知识；跌入、水泵的选型；第三、在管道安装过程中经常碰到的一些问题，如钢制管道零件的加工尺寸及蒸汽管道伸缩器的选用数据等，钢制管件包括弯头管、三通管、四通管（以下简称弯头、三通、四通）以及同心、偏心大小头异径管等。

第二题 管道的直径怎样叫法？

管道的直径有两种叫法，一种叫它的内径，一种叫它的外径。

铸铁管和一般的钢管（指白铁管或黑铁管，又称水、煤气管）的内径又叫做公称通径，用Dg表示，D是代表直径的意思，g是“公”字拼音的第一个字母。

一般说，管子直径是它的内径，用毫米表示。

例如：

直径100毫米的管子，可以表示成Dg100管子。

但要注意管子的真正内径和它的公称通径往往是不相等的，有的相差比较大。

当我们计算管子横断面的准确面积时，就应该用真正的内径，不能用公称通径。

另外，还有一种叫法，把管子叫成几吋的管子。

吋，读称英寸。

1吋可以折合成25毫米，所以Dg100的管子也叫做4吋管。

表1-1列出白铁管和黑铁管管径的对照尺寸（白铁管指镀锌钢管，黑铁管指一般钢管）。

从表中看出Dg100的管子，真正的内径为106毫米，Dg150毫米的管子，真正内径为156毫米。

表1-2为普通压力铸铁管（简称普压铸铁管）的部分管径的尺寸对照。

由表中可以看出，这种铸铁管的公称通径和它们的真正内径是一致的。

白铁管和黑铁管尺寸              表1-1

公称通径Dg

（毫米）

英制

（吋）

外径

（毫米）

壁厚

（毫米）

真正内径

（毫米）

10

3/8

17

2.26

12.5

15

1/2

21.25

2.75

15.75

20

3/4

26.75

2.75

21.25

25

1

33.5

3.25

27.0

32

11/4

42.25

3.25

33.75

40

11/2

48

3.5

41

50

2

60

3.5

53

65

21/2

75.5

3.75

68.0

80

3

88.5

4

80.5

100

4

114

4

106

150

6

165

4.5

156

                           铸铁管（普通压力）尺寸            表1-2                                               

公称通径

Dg

（毫米）

英制

（吋）

砂型离心铸铁管

砂型立式铸铁管

外径

（毫米）

壁厚

（毫米）

真正内径

（毫米）

外径

（毫米）

壁厚

（毫米）

真正内径

（毫米）

75

3

─

─

─

91.0

8.0

76.0

100

4

─

─

─

117.0

8.5

100.0

150

6

─

─

─

168.0

9.0

150.0

200

8

217.6

8.8

200.0

217.6

9.8

198.0

250

10

268.8

9.4

250.0

268.8

10.4

248.0

300

12

320.2

10.1

300.0

320.2

11.1

298.0

350

14

371.6

10.8

350.0

371.6

11.8

348.0

400

16

423.0

11.5

400.0

423.0

12.5

398.0

450

18

474.4

12.2

450.0

474.4

13.2

448.0

500

20

525.8

12.9

500.0

525.8

13.9

498.0

表1-1和表1-2列出的各种管道，承受的工作压力都是7.5公斤/厘米2,是一种常用的管道，所以叫做普压管。

当工作压力增加或减少，管壁就要相应地加厚或减薄。

但这种高压和低压的管道，它们的外径和公称通径相同的普压管的外径是一样的，所以，管壁的加厚或减薄只是引起真正内径的缩小和加大。

内径大致相同的同一种管道，它们的外径都是相同的，这使管道尺寸的一般规律。

这也就是公称通径和真正内径不一致的原因。

再铸铁管和一帮昂观众，由于壁厚变化不大，公称通径的数值比较简单，用起来也方便，所以采用公称通径的叫法。

但由于管壁变化幅度较大的管道，一般就不采用公称通径的叫法了。

无缝钢管就是典型例子。

同一外径的无缝钢管，它的壁厚有十几种的规格。

例如，外径108毫米的无缝钢管，壁厚从3毫米一直到9毫米，真正的内径在102～90毫米范围内变化，这样，就没有一个合适的尺寸可以代表内径。

所以无缝钢管的规格一般用“外径ⅹ壁厚”来表示。

例如108ⅹ4和108ⅹ6的无缝钢管，外径皆为108毫米，壁厚分别为4及6毫米。

管壁很厚的无缝钢管只用在压力很高的管道上。

其管壁厚度都在3.5～8毫米范围内，而且只应用于蒸汽管道和制造管道零件。

可参考表10及表18等的无缝钢管尺寸。

为什麽不按公称通径加工管子的内径呢？

因为，加工管子时把管子的外径制造成一样大小好做接头，但当管子承受的压力不同的时候，就要改变管壁的厚度，这样，管子的内径就相应地发生变化了。

所以，不要按公称通径加工管子的内径。

第三题 怎样选择管道材料？

表2是一个选择管道的参考资料。

表中：

白铁管指镀锌钢管，黑铁管指一般钢管；Pg表示公称压力（P代表压力，g代表“公”字拼音的第一个字母），单位为公斤/厘米2；t表示摄氏温度的度数；Pg最高为13公斤/厘米2，指一般工业锅炉的压力。

某一种管材所适用的范围，在表中由不同的面积形状反映出来。

例如，室外管道输送公称压力9～13公斤/厘米2的饱和蒸汽，从Dg25到Dg150应用无缝钢管；从Dg25到Dg150的白铁管和黑铁管可以用于室内、外的凝结水和室内给水；Dg25和Dg50的白铁管和黑铁管可以用于室内、外的热水和给水;Dg80以上的室外给水管应用铸铁管和石棉水泥管；Dg80到Dg150的热水管应用无缝钢管。

                          管道材料的选择                         表2

流动

压力Pg（kg/cm2）

室内或

Dg公称通径（毫米）

物资

及水温t

室外

25

50

80

100

150

200

250

300

400

500

饱和蒸汽

Pg≤8

室内

螺旋缝电焊钢管

Pg＝9～13

室外

无缝钢管

凝

结

水

室内

白

铁

管

Pg≤8

或

室外

热

水

Pg≤8

t≤130℃

室内及

室外

黑

铁

管

无缝钢管

给

水

Pg≤10

T≤50℃

室内

室外

稀酸

稀碱液

Pg＝

2.5~6.0

室内

硬聚氯乙烯

雨水

无

压

室内

铸铁管

室外

陶土管

生产污水

室内

排水铸铁管

钢筋混凝土

室外

混凝土管

陶土管、陶瓷管

生活污水

室内

排水铸铁管、陶土管

室外

陶土管、混凝土管

二、管道水力计算

第四题 什麽叫做管道的流量？

怎样计算管道的流量？

一根水管，在一定的时间内，流过一定体积的水，这个水的立方米的数值就是管子的流量。

例如，在一小时内流过1立方米的水，就叫做1小时1立方米的流量，用米3/时表示流量的单位（时间也可改用1秒，1分甚至1天，体积也可以改用升或毫升等，这样可以组成其它的流量单位，如米3/秒、升/秒等）。

管子里的流量，是由管子的横断面的面积和水流的速度相乘得来的。

每小时的流量公式如下：

流量=3600ⅹ管子面积ⅹ流速

管子面积=3.14ⅹ（半径）2

或                     管子面积=0.785ⅹ（半径）2

式中 流量单位为米3/时；流速单位为米/秒；半径或直径单位为米；3600是1小时折合成的秒数。

因为面积（米2）ⅹ流速（米/秒）的结果得米3/秒，指1秒钟内的流量，因此，折合成1小时的流量米3/时，就要乘上3600这个数。

例1 Dg100的管子，流速为1米/秒时，流量是多少？

解 流量=3600ⅹ管子面积ⅹ流速。

先把直径换算成米，管子面积=米2。

则 流量=3600ⅹ0.00785ⅹ1=28.3米3/时

注意，上式不仅适用于水，也适用于其它液体或气体。

如果管道里流的是水，我们计算的就是多少米3/时的水，如果流的是蒸汽，我们算得的就是多少米3/时的蒸汽。

流量，也可以用重量来表示。

因为1米3的水恰好是1吨，所以我们又把水管的1米3/时的流量，说成1吨/时的流量。

例1，如果说的是水管，28.3吨/时。

但如果说的是蒸汽管，就不能把1米3/时说成1吨/时了，因为1立方米蒸汽只有几公斤重，而且蒸汽的重量是随它的压力变化的，例如，压力为10公斤/厘米2的蒸汽，每立方米只有3.5公斤重，1米3/时的蒸汽流量只合5.5公斤/时。

因此，如果28.3米3/时，是蒸汽流量，就应该说成28.3ⅹ5.5=156公斤/时。

从上式可知，在管子直径已定的情况下，如果管子里的流速变化的时候，流量也要跟着变化。

变化的关系如下式：

例2   Dg100的管子，当流速为1米/秒，流量为28.3吨/时，求流速2米/秒时，流量是多少？

解：

则：

第五题   在流速相等的条件下，Dg200管子的流量是Dg100管子的流量的几倍？

由于直径200是直径100的两倍，所以，有人往往会误认为Dg200管子的流量也是Dg100管子流量的两倍，这是错误的。

正确答案：

Dg200管子的流量是Dg100管子流量的4倍。

这是从下列公式推算出来的：

Dg200管子和Dg100管子分别代表大管子和小管子，所以：

上面公式，实际是管道流量公式的一个应用，因为从流量公式可得

大管子流量=3600ⅹ0.785ⅹ（大管子直径）2ⅹ流速

小管子流量=3600ⅹ0.785ⅹ（小管子直径）2ⅹ流速

利用数学的演算方法，把两个公式的两边相除，得：

然后再用小管子流量乘等式的两边，就得大管子流量的计算公式。

这一公式还可以写成：

因此，我们知道，在流速相等的情况下，一根Dg200管子可以顶4根Dg100管子使用，一根

Dg500管子可以顶4根Dg250管子使用（这里没有考虑阻力不相等的问题,参看第十五题）。

同样计算：

这也就是说，一根Dg200管子可以顶16根Dg50管子使用。

从上述情况看出，当两根管子流速相等时，两根管子的流量各自与其直径的平方成正比。

第六题   有没有简单的方法，可以记住各种管子的大致流量？

有的，如果我们记住Dg100为30吨/时，再利用管径与流量的关系，其他管径的管子流量就可以推算出来了。

如Dg200管子的流量为22ⅹ30=120吨/时，Dg300管子的流量为32ⅹ30=270吨/时，Dg50管子的流量为Dg25的管子流量为

这30吨/时的流量是怎样来的？

我们已知，当流速为1米/秒时，Dg100管子的流量是28.8吨/时，那麽流量30吨/时的流速，只比1米/秒稍大一些，因此粗算时，我们可以认为流速也是1米/秒，这样好记又好算。

同样，记住Dg100管子流量30吨/时的流速是1米/秒，其他流速的流量，也可以利用流速和流量的关系算出来。

例如，当流速提高为2米/秒时，流量就是，当流速降为0.5米/秒时，流量就是因此，Dg100管子的流量算出来，其它管径的流量也就同样可以算出来。

第七题   管道里的流速有没有限制？

管道里流速的大小是一个经济问题，同样的管子，管子大流速就小，这时虽然输送水的电费低了（参看下面流速与阻力的关系），但管子的费用就高了。

相反，如果管子很小，虽然管子价钱低了，但经常输送水的电费高了。

所以，这中间有一个最合算的流速（见表3）。

                    流速一般限制范围                     表3

适   用   条   件

流速（米/秒）

室外长距离管线

Dg>500

Dg<500

1~1.5

0.5~1

水泵出水管

Dg>200

Dg<200

2~2.5

1.5~2

水泵吸水管

Dg>200

Dg<200

1.2~1.5

1~1.2

车间一般管线

1.5~2

表3的流量限制反映两条规律，第一、管径大的，流速可以用得高一点；第二、管道短的，流速也可以用得高一点。

这时在一般条件下的参考。

在特殊的情况下无论大官或小管，流速最大可以到2米/秒～3米/秒，也可以小到0.3米/秒。

这要结合施工情况和管道长度以及水泵等具体工程条件灵活掌握。

第八题   管道里的流量不变，他的流速会不会变化？

这个问题应该附加两个条件才提得明确，第一、管子直径没有变化；跌入、在管道上没有支管进水，也没有支管出水。

有了这两个条件可以得出答案：

在这条管道上，任何一处的流速都是相等的，并且不会变化。

为什麽流速不变呢？

因为流量是由流速和面积决定的，流量、流速和面积是互相配套的，这三个因素中，流量和面积不变，流速也不会发生变化。

这个问题的提出是因为：

当管子流水的时候，管道上每一处的压力都是不同的（从压力表上可以看出来），往往会使人错误认为，流速和压力一样，也会跟着变化。

第九题   压力和流速究竟有什麽关系？

管道里的压力是顺着水流的方向逐渐变小的。

但是，管道的流速在流量不变的时候却是不变的。

我们讨论压力与流速的关系，实际是指管道上两点间的压力差和两点间流速的关系。

因为，当管道两点间的长度固定不变后，决定管道两点间的流速是两点的压力差，而不是某一出单独的压力绝对大小值。

压力差大的时候，流速就一定大。

反之，流速减小，压力差也一定变小了。

在弄清楚压力差和流速的关系前，应该先把压力的概念和单位搞清。

第十题   压力表上的压力大小用公斤表示（例如2公斤的压力），另外，我们又常说多少高水柱压力（例如5米高水柱的压力），它们之间有什么关系？

我们一般说2公斤压力，这只是为了说起来方便，但不确切，严格地说，应该是2公斤/厘米2，这是指在一个平方厘米的面积上压有2公斤的力量，包括了一个面积的因素在里面。

说得更确切一点，这是一个压力强度。

知道这个压力强度之后，在任何大小面积上，压的力量就可以算出来了。

例如，在2厘米2上就有2ⅹ2=4公斤力量，在10厘米2的面积上就有2ⅹ10=20公斤力量。

水柱的高度，怎样能折合成公斤/厘米2的压力单位呢？

这只要把压在1厘米2面积上水柱的重量算出来就成了。

例如，5米水柱在1厘米2面积上的体积为500（厘米）ⅹ1（厘米2）=500厘米3，重量为0.5公斤（因为1000厘米3水就是1升水，中1公斤），所以5米水柱就折合成0.5公斤/厘米2的压力。

这里提出了一个重要的换算问题，10米水柱压力折合成多少公斤/厘米2？

10米水柱在1厘米2面积上的体积为10ⅹ100厘米ⅹ1厘米2=1000厘米3=1升，重1公斤，所以10水柱压力恰好折合为1公斤/厘米2的压力。

1公斤/厘米2的压力相当于10米水柱的压力，这时一个重要换算关系。

根据这个关系，我们就可以进行许多压力的换算。

例如，0.1公斤压力折合成0.1ⅹ10米=1水柱的压力，100毫米水柱（即为0.1米水柱）的压力折合成0.1ⅹ1/10=0.01公斤的压力。

为什麽要用水柱高来表示压力呢？

这有两个原因：

一个是为了便于计算阻力（这在以下问题中解答）。

另一个是使我们对于压力有一个概念。

例如，一个10米水深的池子，池子底上的压力就是10米水柱。

同样，如果水管的压力是1公斤/厘米2，也就是10米水柱的压力。

这个10米水柱高怎样体现呢？

我们如果在水管的垂直方向接一根管子，就可以看见这根垂直管子里的水位上升到10米的高度。

这就给出了一个形象的概念。

总的说来，公斤/厘米2这个压力单位给的是一个抽象的概念。

米（水柱）这个压力单位给出了一个形象的概念。

水力学上又把水柱高度叫做水头，所以，把5米水柱的压力也就说成5米水头。

第十一题   压力差和管道的阻力有什么不同？

我们在管道上某一点接一个压力表，所测得的读数就是那一点的压力。

在水流动的时候，管道上的压力是沿着水流的方向逐渐变小的。

例如，在水泵的Dg150出水管上压力是2公斤/厘米2，但到距这点200米远的地方压力，可能下降成1.5公斤/厘米2。

这2-1.5=0.5公斤/厘米2就是两点间的压力差。

这个压力差相当于5米水柱，所以，把5米水柱的压力也就说成5米水头。

这5米水柱到哪里去了呢？

因为，水在这200米管道里流动的过程中，水与管壁的摩擦以及水域水之间的摩擦而消耗掉了。

所以，水力学把这5米水柱的压力差叫做水头损失。

它反映了长200米管道的阻力，或者说，在长200米的Dg150管道的水流过程中，由于管道的阻力，产生了5米的水头损失。

管道的阻力和压力差（或水头损失）在数值大小上是相等的，但管道阻力指的是本质的东西，压力差指的是阻力所产生的现象。

由于管道阻力只能通过压力差才能测出来，所以说，压力差与流速的关系，实际是指管子阻力与流速的关系。

也就是说，必须知道一段管道两头的压力差和这段管道的长度，才能算出管子每1米的阻力和这段管道里的流速来。

必须指出，决定流速是管道两点间的压力差，而不是某一处的压力大小。

因此，如果压力差不变（也就是管道的阻力不变），流速也就不变。

如上例，这段长200米的Dg150管道两头的压力，如果分别换成4公斤/厘米2及3.5公斤/厘米2或者10公斤/厘米2及9.5公斤/厘米2，由于压力差仍然是0.5公斤/厘米2，所以管子里的流速也就保持不变。

至于2公斤/厘米2、4公斤/厘米2及10公斤/厘米2这些压力本身所引起的差异，我们在第二十三题讨论

第十二题   管子的阻力怎样计算？

管子的阻力是用试验求得的，如公式：

管道阻力=管道长度ⅹ管道1米的阻力

管道1米的阻力=阻力系数ⅹ（流速）2

第一个公式，说明管道的阻力和它的长度成正比例。

10米管子的阻力就是1米管子的10倍。

所以，1米管子的阻力知道了，乘上管长，就得出管道的总阻力。

第二个公式，说明怎样计算1米管子的阻力。

从公式可以看出1米管子的阻力与流速的平方成正比例。

阻力系数是通过试验求得的，它本身可以写成一个复杂的公式。

如两根管子的材料（包括管壁粗糙度相同）、管径和在馆子里流动的物质（例如都是水）以及温度都是一样的话，那么用试验求出的阻力系数大小也是不变的。

如果管子里流动的物质不变，管径变了或者管子里面管壁的粗糙程度也变了，那么阻力系数也就变了。

同样一根管子，虽然它的管径和