在管道系統中,局部水頭損失只占沿程水頭損失的10%以下,或管道長(cháng)度大于1000倍管徑時(shí),在水力計算中可略去局部水頭損失和出口流速水頭,稱(chēng)為長(cháng)管;否則稱(chēng)為短管。在短管水力計算中應計算局部水頭損失和管道流速水頭。
式中:
—沿程阻力系數;
l—管道長(cháng)度,m;
D—管道內徑,m;
v—平均流速,m/s;
g—重力加速度,m/s2
說(shuō)明 | 公式 | 式中 |
適用于水力光滑區、紊流過(guò)渡區和阻力平方區 | Δ—管道內壁的當量粗糙度 |
序號 | 說(shuō)明 | 公式 | 式中 |
1 | 適于較光滑的圓管滿(mǎn)管紊流計算,主要用于給水管道水力計算 | q—流量,m3/s CW—海曾-威廉粗糙系數 |
海曾-威廉(Hazen-Wllliams)粗糙系數
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 | 120~140 | 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 | 90~100 |
陶土管 | 110 | 使用30年的鑄鐵管 | 75~90 |
柯?tīng)柌蹇?span style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important; font-family: Calibri;">-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:
式中:
—沿程阻力系數;
Re—雷諾數,Re=;
D—管道內徑,m;
V—平均流速,m/s;
e—管壁當量粗糙度,m;
ν—運動(dòng)粘度,m2/s
公式 | 式中 |
k is the pipe equivalent uniform roughness; D is the pipe diameter; is the relative roughness (pure number) |
適于紊流區包括水力光滑區、過(guò)渡區(又稱(chēng)紊流過(guò)渡區)和阻力平方區。
公式 | 適用范圍 |
紊流區鋼管及其它光滑管道。鋼管取k=0.0001~0.0002 m |
2.1.1.5 管壁粗糙度
常用管材內壁當量粗糙度e
管壁材料 | 光滑 | 平均 | 粗糙 |
玻璃拉成的管 | 0 | 0.003 | 0.006 |
鋼、PVC或AC | 0.015 | 0.03 | 0.06 |
有涂層的鋼 | 0.03 | 0.06 | 0.15 |
鍍鋅管、陶土管 | 0.06 | 0.15 | 0.3 |
鑄鐵或水泥襯里管 | 0.15 | 0.3 | 0.6 |
預應力混凝土管或木管 | 0.3 | 0.6 | 1.5 |
臟的污水管道或結瘤的給水主管線(xiàn) | 6 | 15 | 30 |
某些工業(yè)管道的絕對粗糙度
管壁材料 | 絕對粗糙度(ε) |
無(wú)縫黃銅管、銅管及鉛管 | 0.01~0.05 |
新的無(wú)縫鋼管或鍍鋅管 | 0.1~0.2 |
新的鑄鐵管 | 0.25~0.42 |
具有輕度腐蝕的無(wú)縫鋼管 | 0.2~0.3 |
具有顯著(zhù)腐蝕的無(wú)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 | 0.0015~0.01 |
橡皮軟管 | 0.01~0.03 |
接頭平整的水泥管 | 0.33 |
常見(jiàn)管道的平均絕對粗糙度
管壁材料 | 平均絕對粗糙度e |
干凈鋼、鋁管 | 0.0015~0.01 |
新無(wú)縫鋼管 | 0.04~0.17 |
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 | 0.25~0.42 |
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 finished | 0.002 |
Seammless steel pipes, asbestos cement pipes | 0.05 |
Welded steel pipes, new | 0.05~0.1 |
Welded steel pipes, corroded | 0.15~0.2 |
Spun concrete pipes, stoneware pipes, new cast-iron pipes | 0.2 |
各種壁面當量粗糙度
管道種類(lèi) | 加工及使用情況 | Δ(mm) | |
玻璃、銅 鉛管、鋁管 | 新的、光滑的、整體拉制的 | 0.001~0.01 0.0015~0.06 | 0.005 0.03 |
無(wú)縫鋼管 | 1. 新的、清潔的、敷設良好的 2. 用過(guò)幾年后加以清洗的、涂瀝青的、輕微腐蝕的、污垢不多的 | 0.02~0.05 0.15~0.3 | 0.03 0.2 |
焊接鋼管和鉚接鋼管 | 1 小口徑焊接鋼管(只有縱向焊縫的鋼管) 1.1 清潔的 1.2 經(jīng)清洗后銹蝕不顯著(zhù)的舊管 1.3 輕度腐蝕的舊管 1.4 中等腐蝕的舊管 2 大口徑鋼管 2.1 縱縫和橫縫都是焊接的 |
0.03~0.1 0.1~0.2 0.2~0.7 0.8~1.5
0.3~1.0 |
0.05 0.15 0.5 1.0
0.7 |
鍍鋅鋼管 | 1 1 鍍鋅面光滑潔凈的新管 2 鍍鋅面一般的新管 3 用過(guò)幾年的舊管 | 0.07~0.1 0.1~0.2 0.4~0.7 |
0.15 0.5 |
鑄鐵管 | 2 1 新管 3 2 涂瀝青的新管 4 3 涂瀝青的舊管 | 0.2~0.5 0.1~0.15 0.12~0.3 | 0.3
0.18 |
混凝土管及鋼筋混凝土管 | 5 1 無(wú)抹灰面層 6 1.1 鋼模板,施工質(zhì)量好,接縫平衡 7 1.2 木模板,施工質(zhì)量一般 8 2 有抹灰面層并經(jīng)抹光 9 3 有噴漿面層 10 3.1 表面用鋼絲刷過(guò)并經(jīng)仔細抹光 11 3.2 表面用鋼絲刷刷過(guò),但未經(jīng)抹光 |
0.3~0.9 1.0~1.8 0.25~1.8
0.7~2.8 |
0.7 1.2 0.7
1.2 8.0 |
橡膠軟管 | 12 | 0.03 |
某些管道表面的平均絕對粗糙度Δ值
管壁表面特征 | Δ,mm | 管壁表面特征 | Δ,mm |
清潔無(wú)縫鋼管、鋁管 | 0.0015~0.01 | 新鑄鐵管 | 0.25~0.42 |
新精制無(wú)縫鋼管 | 0.04~0.15 | 普通鑄鐵管 | 0.50~0.85 |
通用輸油管 | 0.14~0.15 | 生銹鑄鐵管 | 1.00~1.50 |
普通鋼管 | 0.19 | 結水垢鑄鐵管 | 1.5~3.0 |
涂瀝青鋼管 | 0.12~0.21 | 光滑水泥管 | 0.3~0.8 |
普通鍍鋅鋼管 | 0.39 | 粗糙水泥管 | 1~2 |
舊鋼管 | 0.5~0.6 | 橡皮軟管 | 0.01~0.03 |
Equivalent uniform roughness k for pipes
Commercial pipe (new) material | Equivalent unifrom roughness, k, of the aurface |
Glass, drawn vbrass, copper or lead | Smooth |
Steel | 0.05 |
Asphalted cast iron | 0.12 |
Galvanized iron | 0.15 |
Cast iron | 0.25 |
Concrete | 0.3 to 3.0 |
Riveted steel | 1.0 to 10.0 |
編者注:上述e、、k、的意義與GB/T 1031中的相同。
舍維列夫公式適于舊鑄鐵管和舊鋼管滿(mǎn)管紊流,常用于給水管道水力計算,公式為:
流態(tài) | 摩擦系數 | |
≥9.2*105 (1/m) | 阻力平方區 | |
<9.2*105 (1/m) | 紊流過(guò)渡區 |
謝維列夫公式適于新鋼管滿(mǎn)管紊流。公式為:[17]
流態(tài) | 摩擦系數 | |
水力光滑區 | ||
<2.4*105 (1/m) | 紊流過(guò)渡區 | |
≥2.4*105 (1/m) | 阻力平方區 |
流態(tài)類(lèi)別 | Re范圍 | 常用的經(jīng)驗公式 | |
層流 | Re≤2000 | ||
紊流 | 水力光滑 | ||
混合摩擦 | |||
水力粗糙 |
==
流態(tài)類(lèi)別 | Re范圍 | 常用的經(jīng)驗公式 |
臨界區或臨界過(guò)渡區 | 2000<Re<4000 |
序號 | 名詞 | 英文 | ||
1 | 層流 | Laminar flow | ||
2 | 紊流 | 湍流 | turbulent | |
3 | 層流轉變?yōu)?/span> 紊流的過(guò)渡區 | Critical zone | ||
4 | 紊 流 | 水力光滑 | Smooth pipes | |
5 | 混合摩擦 | 紊流過(guò)渡 | Transition zone | |
6 | 水力粗糙 | 阻力平方 | Complete turbulence, rough pipes |
說(shuō)明 | 公式 | 式中 |
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
Materials | k1 | |
Steel pipes | ||
Heavily corroede | 60 | |
Moderately corroded | 85 | |
Welded, new | 95 | |
Smooth | ≥100 | |
Plastic pipes | ||
Pipes with asphalt or cement mortar surfacing | ||
Conecrete pipes | ||
Cast in steel shuttering | 90~100 | |
Cast in timber shuttering | 65~70 | |
Penstocks | (55)~85~(95) |
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 pipelines | 140 |
Very smooth pipelines | 130 |
Concrete pipes | 120 |
New steel pipes (riveted) and tiled channels | 110 |
Normal castr pipes, 10-year-okd steel pipes and old | 100 |
Very rough pipelines | 60 |
序號 | 說(shuō)明 | 公式 | 式中 |
2 | i=105Ch-1.85dj-4.87qg1.85 | i—管道單位長(cháng)度水頭損失,kPa/m dj—管道計算內徑,m qg—流量,m3/s Ch—海曾-威廉粗糙系數 | |
3 | 冷卻水管有結垢,推薦采用哈森-威廉的經(jīng)驗公式進(jìn)行計算 | 本公式僅在流體的粘度約為1.1 mPa·s(水在15.5℃時(shí)的數值)時(shí),其值才準確。在0℃時(shí)可能使計算出的摩擦壓力降增大20%,100℃時(shí)可能減小20%。其它流體當粘度和水近似時(shí),也可用此公式計算。 | ΔPf—摩擦壓力降,kPa Vf—冷卻水體積流量,m3/h d—管道內徑,mm CHW—海曾-威廉系數 L—管道長(cháng)度,m |
序號 | 說(shuō)明 | 公式 | 式中 |
4 | 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)系數[6]
管道材料 | Ch | 管道材料 | Ch |
塑料管、內襯(涂)塑管 | 140 | 銅管、不銹鋼管 | 130 |
內襯水泥、樹(shù)脂的鑄鐵管 | 130 | 普通鋼管、鑄鐵管 | 100 |
海曾-威廉(Hazen-Wllliams)系數[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 | 玻璃纖維增強塑料管 | 150 |
海曾-威廉(Hazen-Wllliams)系數C [16]
管道材料 | Age | Size, in | C |
Welded steel | Any age | 12 and over 8 4 | 120 119 118 |
Concrete or concrete-lined | Large sizes, good workmanship, steel forms Large sizes, good workmanship, wooden forms Centrifugally spun | 140 120 135 |
序號 | 說(shuō)明 | 公式 | 式中 |
1 | 適用于石棉水泥管 | V—流速,m/s d—管道內徑,m | |
2 | 適用于塑料管(硬聚氯乙烯管、聚丙烯管、聚乙烯管) |
說(shuō)明 | 公式 | 式中 |
適用于有壓管道沿程水頭損失 | hf—沿程水頭損失,m d—管道內徑,mm Q—流量,m3/h L—管道長(cháng)度,m |
f, m, b值見(jiàn)下表:
管道種類(lèi) | f | m | b |
混凝土管 | 1.749*106 | 2 | 5.33 |
舊鋼管、舊鑄鐵管 | 6.25*105 | 1.9 | 5.1 |
石棉水泥管 | 1.455*105 | 1.85 | 4.879 |
硬塑料管 | 0.9487*105 | 1.77 | 4.77 |
鋁質(zhì)管及鋁合金管 | 0.861*105 | 1.74 | 4.74 |
地面鋪設移動(dòng)軟管 | hf值為硬塑料管的1.1~1.5倍 |
2.6.1 海曾-威廉公式適用于較光滑的管道,特別是當e≤0.25 mm (CW≥130)時(shí),該公式較其他公式有較高的計算精度;
2.6.2 舍維列夫公式在1.0≤e≤1.5 mm之間給出了令人滿(mǎn)意的結果,這說(shuō)明建立舍維列夫公式時(shí)試驗所用舊鑄鐵管或舊鋼管的當量粗糙度在1.0~1.5 mm之內,這正是舊金屬管道常見(jiàn)的粗糙度范圍。因此,對通常條件下的舊金屬管道,選用舍維列夫公式具有較好的實(shí)用效果。但是,由于舍維列夫公式?jīng)]有考慮管壁粗糙程度的影響,對于管壁光滑或特別粗糙的管道,是不適用的。
2.6.3 柯?tīng)柌蹇?span style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important; font-family: Calibri;">-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。
長(cháng)沙同大水泵實(shí)業(yè)有限公司
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