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文档简介
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-U、PE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,9.81m/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-U、PE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,故水力摩阻系数可按下式计算:(式1-2)式中Re雷诺数。雷诺数Re应按下式计算:(式1-3)式中水的运动粘滞度(m3/s),在不同温度时可按表1采用。表1水在不同温度时的值(10-6)水温05101520253040(m3/s)1.781.521.311.141.000.890.800.66 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10。 当水温为10时的=1.3110-6 m3/s,代入式1-3得(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得(式1-6)取L为单位长度时,hf即等同于单位长度的水头损失i,所以(式1-7)又因为(式1-8)(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,9.81m/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)注:此公式适用于以m计。将式2-2代入式2-1得:(式2-3)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2-4)对新铸铁管(式2-5)同理可得:(式2-6)注:此公式适用于以m计。对旧钢管及旧铸铁管当v1.2m/s以m计。(式2-7)当v1.2m/s以m计。(式2-8)同以上推导过程:当v1.2m/s(式2-9)当v1.2m/s(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水力半径对于圆管(式3-2)C谢才系数(式3-3)n粗糙系数,0.013-0.014。将式3-2、式3-3代入3-1式得:(式3-4) 当n=0.013时,(式3-5)由(式3-6)(式3-7)得:(式3-8)同理当n=0.014时(式3-9)4、结论计算热塑性塑料管道PVC-U、PE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10时的水头损失,
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