流量和管径、压力、流速之间关系计算公式
流量和管径、压力、流速之间关系计算公式是水力计算的核心,涉及到输配水管道设计的关键参数。通过了解流量和管径、压力、流速之间的关系,可以对输配水管道进行优化设计,选择合适的管材和确经济管径。
流量计算公式:Q = A × v
其中,Q为流量(m³/s),A为管截面积(m²),v为流速(m/s)。
Chezy 公式:v = C × √(R × S)
其中,v为流速(m/s),C为Chezy 糙率系数(m¹/²/s),R为水力半径(m),S为水力坡度(m/m)。
Darcy-Weisbach 公式:hf = f × (l/d) × (v²/(2 × g))
其中,hf为沿程水头损失(m),f为Darcy-Weisbach 水头损失系数(无量纲),l为管道长度(m),d为管道内径(mm),v为流速(m/s),g为重力加速度(m/s²)。
水力计算是输配水管道设计的核心,其实质就是在保证用户水量、水压安全的条件下,通过水力计算优化设计方案,选择合适的管材和确经济管径。输配水管道水力计算包含沿程水头损失和局部水头损失,而局部水头损失一般仅为沿程水头损失的 5~10%,因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算方法。
管道沿程水头损失计算公式有多种,包括达西公式、海曾-威廉公式、谢才公式等,每种公式都有其适用条件和限制。其中,达西公式是管道沿程水力计算基本公式,是一个半理论半经验的计算通式,适用于流态的不同区间。
海曾-威廉公式适用紊流过渡区,其中水头损失与流速的 1.852 次方成比例。谢才公式也是一种管道沿程水头损失通式,且在我国应用时间久、X 围广,但仅适用于紊流粗糙区。
本文还介绍了输配水管道沿程水头损计算的实用公式,包括塑料管、混凝土管(渠)及采用水泥砂浆内衬的金属管道等多种管材的计算公式。
此外,摩阻系数是一个重要的参数,需要根据不同的管材和其不同的内壁光滑程度选择采用。该数值非常重要,但随意性很大,而且取值的结果直接影响水力计算成果的精度。
流量和管径、压力、流速之间关系计算公式是输配水管道设计的关键,需要根据不同的管材和流态选择合适的计算公式和摩阻系数,以确保输配水管道的安全运行和经济性。