管路阻力計算公式

1、管道阻力計算（第1版）目錄1 長管和短管 .22 沿程水頭損失計算公式 .22.1達(dá)西公式（適用于圓管滿流） 2 .22.1.1 沿程阻力系數(shù)計算公式 .22.1.1.1 柯爾勃洛克 齊恩公式 12 .22.1.1.2 海曾 威廉 (HazenWllliams)公式 3 .22.1.1.3 柯爾勃洛克 懷特 (ColebrookWhite) 公式 .32.1.1.4 14 ，17 .32.1.1.5 管壁粗糙度 .42.1.1.6 流態(tài)和摩擦系數(shù) .72.1.1.6.1 舍維列夫公式 .72.1.1.6.2 常用計算水力摩阻的經(jīng)驗公式 13 .82.1.1.6.3 17 .82.1.1.6.3

2、 流態(tài)名詞說明 .82.2 Strickler method 11 .92.3海曾 威廉公式 .92.3.1 Hazen and Williams method 11.92.3.2.102.4舍維列夫公式 2 12 .112.5 15 .122.6沿程水頭損失計算公式的適用范圍 2 .123. 參考資料 (略) .131 長管和短管在管道系統(tǒng)中，局部水頭損失只占沿程水頭損失的 10%以下，或管道長度大于 1000 倍管徑時，在水力計算中可略去局部水頭損失和出口流速水頭，稱為長管；否則稱為短管。在短管水力計算中應(yīng)計算局部水頭損失和管道流速水頭 1 。長沙三昌泵業(yè)有限公司主導(dǎo)產(chǎn)品為高揚(yáng)程泵，其配套

3、的管道系統(tǒng)主要為長管，所以本文主要說明長管的計算。2 沿程水頭損失計算公式2.1 達(dá)西公式（適用于圓管滿流）2lv2hf=D 2g式中：沿程阻力系數(shù)；l管道長度， m；D管道內(nèi)徑， m；v平均流速， m/s；g重力加速度， m/s2沿程阻力系數(shù)計算公式柯爾勃洛克 齊恩公式 12說明公式適用于水力光滑區(qū)、紊11.142lg21.25流過渡區(qū)和阻力平方區(qū)dRe0. 9海曾 威廉 (HazenWllliams)公式 3序號說明公式適于較光滑的圓管滿管紊流 13.16gD0. 131計算，主要用于CW1.852 q0.148給水管道水力計算式中管道內(nèi)壁的當(dāng)量粗糙度式中備注q流量，m3/sCW海曾- 威

4、廉粗糙4系數(shù)海曾 威廉 (HazenWllliams)粗糙系數(shù) 4管道材料CW管道材料CW塑料管150新鑄鐵管、涂瀝青或水泥的鑄鐵管130石棉水泥管120140使用 5 年的鑄鐵管、焊接鋼管120混凝土管、焊接鋼管、木管120使用 10 年的鑄鐵管、焊接鋼管110水泥襯里管120使用 20 年的鑄鐵管90100陶土管110使用 30 年的鑄鐵管7590柯爾勃洛克 懷特 (ColebrookWhite)公式柯爾勃洛克 懷特公式適于各種紊流，是適用性和計算精度最高的公式之一。公式為：1 2lg(e+4.462)3.7DRe0.875式中：沿程阻力系數(shù)；Re雷諾數(shù)， Re=VD ；D管道內(nèi)徑， m；

5、V平均流速， m/s；e管壁當(dāng)量粗糙度， m；運(yùn)動粘度， m2/s， 17公式式中備注k is the pipe equivalent uniform roughness;1 2lg2.51kD is the pipe diameter;14Re3.7DkD is the relative roughness(pure number)適于紊流區(qū)包括水力光滑區(qū)、過渡區(qū)（又稱紊流過渡區(qū)）和阻力平方區(qū)。公式適用范圍備注0.11 68k0.25紊流區(qū)鋼管及其它光滑管道。 鋼管取 k=0.0001170.0002 mReD2.1.1.5 管壁粗糙度常用管材內(nèi)壁當(dāng)量粗糙度 e 4管壁材料光滑平均粗糙玻璃拉

6、成的管00.0030.006鋼、 PVC或 AC0.0150.030.06有涂層的鋼0.030.060.15鍍鋅管、陶土管0.060.150.3鑄鐵或水泥襯里管0.150.30.6預(yù)應(yīng)力混凝土管或木管0.30.61.5臟的污水管道或結(jié)瘤的給水主管線61530某些工業(yè)管道的絕對粗糙度7管壁材料絕對粗糙度 ()無縫黃銅管、銅管及鉛管0.010.05新的無縫鋼管或鍍鋅管0.1 0.2新的鑄鐵管0.250.42具有輕度腐蝕的無縫鋼管0.20.3具有顯著腐蝕的無縫鋼管0.5 以上舊的鑄鐵管0.85 以上焊接鋼管0.33干凈玻璃管0.00150.01橡皮軟管0.010.03接頭平整的水泥管0.33常見管道

7、的平均絕對粗糙度8管壁材料平均絕對粗糙度 e干凈鋼、鋁管0.00150.01新無縫鋼管0.040.17精制鍍鋅鋼管0.25水泥管0.33普通鍍鋅鋼管0.39普通鑄鐵管0.250.42玻璃管0.00150.01橡皮管0.010.03混凝土管0.89.0Oughnessvaluesk for various materials 10Materialsk (mm)Smooth pipes of plastic, glass,copper,brass;drawn, extruded, ground finished0.002Seammlesssteel pipes, asbestoscement pi

8、pes0.05Welded steel pipes,new0.10.05Welded steel pipes, corroded0.15 0.2Spunconcrete pipes, stoneware pipes, new castiron pipes0.2各種壁面當(dāng)量粗糙度 12管道種類加工及使用情況(mm)玻璃、銅新的、光滑的、整體拉制的0.0010.010.005鉛管、鋁管0.00150.060.031.新的、清潔的、敷設(shè)良好的0.020.050.03無縫鋼管2.用過幾年后加以清洗的、涂瀝青的、輕微腐蝕的、0.150.30.2污垢不多的1小口徑焊接鋼管（只有縱向焊縫的鋼管）1.1 清潔

9、的0.030.10.05焊接鋼管和1.2 經(jīng)清洗后銹蝕不顯著的舊管0.1 0.20.151.3 輕度腐蝕的舊管0.2 0.70.5鉚接鋼管1.4 中等腐蝕的舊管0.8 1.51.02大口徑鋼管2.1 縱縫和橫縫都是焊接的0.3 1.00.71鍍鋅面光滑潔凈的新管0.070.1鍍鋅鋼管2鍍鋅面一般的新管0.1 0.20.153用過幾年的舊管0.4 0.70.51新管0.2 0.50.3鑄鐵管2涂瀝青的新管0.1 0.153涂瀝青的舊管0.120.30.181無抹灰面層1.1鋼模板，施工質(zhì)量好，接縫平衡0.3 0.90.7混凝土管及1.2木模板，施工質(zhì)量一般1.21.0 1.8鋼筋混凝土2有抹灰面

10、層并經(jīng)抹光0.70.251.8管3有噴漿面層3.1表面用鋼絲刷過并經(jīng)仔細(xì)抹光0.7 2.81.23.2表面用鋼絲刷刷過，但未經(jīng)抹光8.0橡膠軟管0.03某些管道表面的平均絕對粗糙度值 13管壁表面特征， mm管壁表面特征， mm清潔無縫鋼管、鋁管0.00150.01新鑄鐵管0.250.42新精制無縫鋼管0.040.15普通鑄鐵管0.500.85通用輸油管0.140.15生銹鑄鐵管1.001.50普通鋼管0.19結(jié)水垢鑄鐵管1.53.0涂瀝青鋼管0.120.21光滑水泥管0.30.8普通鍍鋅鋼管0.39粗糙水泥管12舊鋼管0.50.6橡皮軟管0.010.03Equivalent uniform

11、roughnessk for pipes 14Commercialpipe (new) materialEquivalent unifrom roughness,k, of the aurfaceGlass,drawn vbrass,copper or leadSmoothSteel0.05Asphalted castiron0.12Galvanizediron0.15Castiron0.25Concrete0.3 to 3.0Rivetedsteel1.0 to 10.0編者注：上述 e、k、的意義與 GB/T1031 中的 Ra 相同。流態(tài)和摩擦系數(shù)舍維列夫公式舍維列夫公式適于舊鑄鐵管和舊

12、鋼管滿管紊流，常用于給水管道水力計算，公式為：V 平均流速運(yùn)動粘度流態(tài)摩擦系數(shù)備注9.2*10 5 (1/m)阻力平方區(qū) 0.021d0.310 .3129.2*105 (1/m)紊流過渡區(qū)1.5 * 106Vd0.3謝維列夫公式適于新鋼管滿管紊流。公式為： 17V 平均流速運(yùn)動粘度流態(tài)摩擦系數(shù)備注水力光滑區(qū) 1.15*1.180.250.226Re0.230.2262.4*105(1/m) 1.15*1.186V紊流過渡區(qū)d0.226 1.9* 102.4*105(1/m)阻力平方區(qū) 1.15*1.180.1210.226Re常用計算水力摩阻的經(jīng)驗公式13流態(tài)類別Re 范圍層流Re2000水

13、力光滑3000 Re 59.88 / 7混合摩擦59.7 Re 665765lg8 / 7紊流665765lg常用的經(jīng)驗公式備注64=Re 0.31644 Re1.111 1.8lg 6.8Re3.7d12水力粗糙Re 2r0d2.1.1.6.3172 lg3.7d流態(tài)類別Re 范圍臨界區(qū)或臨界過渡區(qū)e2000R4000流態(tài)名詞說明常用的經(jīng)驗公式備注=0.00253 Re序號名詞英文備注1層流Laminarflow162紊流湍流turbulent3層流轉(zhuǎn)變?yōu)镃ritical zone16紊流的過渡區(qū)4水力光滑Smooth pipes16紊5混合摩擦紊流過渡Transition zone13,

14、16流6水力粗糙阻力平方Complete turbulence, rough pipes1, 162.2 Strickler method 11說明公式式中備注Thisformula isc=velocity (m/s)often usedI= H vc2k1=pressure loss coefficienttoday in= 24 / 3I=pressureloss per meter pipe lengthstructuralLk1RHRH=hydraulicradius= A = crosssectionalareaengineering.UwettedperimeterStrickl

15、er k1 valuesMaterialsk1Steel pipesHeavilycorroede60Moderately corroded85Welded, new95SmoothPlasticpipes100Pipeswith asphalt or cement mortar surfacingConecretepipesCastin steel shuttering90 100Castin timber shuttering65 70Penstocks(55)85(95)2.3 海曾 威廉公式公式式中備注HV=10.64 Q1.85LCd14.87HV=friction losses i

16、n the pipeline (m)L=pipeline length (m)DH=hydraulic diameter= 4A(m)UDH=d1 for circularsection pipes with full flow (m)3C=Hazenand Williams factorHazenand Williams roughnessvaluesCfor circularsection pipoesCExtremelysmooth pipelines140Very smooth pipelines130Concretepipes120New steel pipes (riveted)

17、and tiled channels110Normal castr pipes, 10yearokd steel pipes and old100Veryrough pipelines60序號說明公式2i=105Ch1.85 dj 4.87qg1.851.85LV fPf=1.095*1010d 4.8655CHW本公式僅在流體的粘度約為1.1冷卻水管有結(jié)mPa s（水在 15.5時的數(shù)值）垢，推薦采用哈3時，其值才準(zhǔn)確。在 0時可能使森威廉的經(jīng)驗20%，計算出的摩擦壓力降增大公式進(jìn)行計算式中備注i 管道單位長度水頭損失，kPa/mdj 管道計算內(nèi)徑，m6qg流量，m3/sCh海曾- 威廉粗糙

18、系數(shù)Pf摩擦壓力降，kPaVf 冷卻水體積流3量，m/h9d管道內(nèi)徑，mm100時可能減小20%。其它流體CHW海曾- 威廉系數(shù)當(dāng)粘度和水近似時，也可用此公式L管道長度，m計算。序號說明公式式中備注S= hydraulic gradient or frictionalhead lossper unt length of pipe,For water(m/m)V = averagepipe velocity, m/sflowing underV1/ 0.544C= friction factor for the this16turbulentS=0.630.8492Crformulacondit

19、ionsr = hydraulic radius (liquid areadivided by wetted perimeter) orD/4 for a full pipe, (m)海曾 威廉 (HazenWllliams)系數(shù) 6管道材料Ch塑料管、內(nèi)襯（涂）塑管140內(nèi)襯水泥、樹脂的鑄鐵管130管道材料Ch銅管、不銹鋼管130普通鋼管、鑄鐵管100海曾 威廉 (HazenWllliams)系數(shù) 9管道材料CHW管道材料CHW鑄鐵管100襯水泥鑄鐵管120碳鋼管112玻璃纖維增強(qiáng)塑料管150海曾 威廉 (HazenWllliams)系數(shù) C16管道材料AgeSize,inC12 and over120Welded steelAny age81194118Largesizes,good workmanship, steelforms140Concreteor concretelinedLargesizes,good workmanship, wooden forms120Centrifugally spun1352.