流量與管徑、壓力、流速的一般關(guān)系
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- 流量與管徑、壓力、流速的一般關(guān)系水力計算是輸配水管道設(shè)計的核心，其實質(zhì)就是在保證用戶水量、水壓安全的條件下，通過水力計算優(yōu)化設(shè)計方案，選擇合適的管材和確經(jīng)濟管徑。輸配水管道水力計算包含沿程水頭損失和局部水頭損失，而局部水頭損失一般僅為沿程水頭損失的5~10%，因此本文主要研究、探討管道沿程水頭損失的計算方法。
1.1 管道常用沿程水頭損失計算公式及適用條件
管道沿程水頭損失是水流摩阻做功消耗的能量，不同的水流流態(tài)，遵循不同的規(guī)律，計算方法也不一樣。輸配水管道水流流態(tài)都處在紊流區(qū)，紊流區(qū)水流的阻力是水的粘滯力及水流速度與壓強脈動的結(jié)果。紊流又根據(jù)阻力特征劃分為水力光滑區(qū)、過渡區(qū)、粗糙區(qū)。管道沿程水頭損失計算公式都有適用范圍和條件，一般都以水流阻力特征區(qū)劃分。
水流阻力特征區(qū)的判別方法，工程設(shè)計宜采用 數(shù)值做為判別式，目前國內(nèi)管道經(jīng)常采用的沿程水頭損失水力計算公式及相應(yīng)的摩阻力系數(shù)，按照水流阻力特征區(qū)劃分如表1。
沿程水頭損失水力計算公式和摩阻系數(shù) 表1
阻力特征區(qū) 適用條件 水力公式、摩阻系數(shù) 符號意義
水力光滑區(qū) >10
雷諾數(shù)
h：管道沿程水頭損失
v：平均流速
d：管道內(nèi)徑
γ：水的運動粘滯系數(shù)
λ：沿程摩阻系數(shù)
Δ：管道當量粗糙度
q：管道流量
Ch：海曾-威廉系數(shù)
C：謝才系數(shù)
R：水力半徑
n：粗糙系數(shù)
i：水力坡降
l：管道計算長度
紊流過渡區(qū) 10< <500
（1）
（2）
紊流粗糙區(qū) >500
達西公式是管道沿程水力計算基本公式，是一個半理論半經(jīng)驗的計算通式，它適用于流態(tài)的不同區(qū)間，其中摩阻系數(shù)λ可采用柯列布魯克公式計算，克列布魯克公式考慮的因素多，適用范圍廣泛，被認為紊流區(qū)λ的綜合計算公式。利用達西公式和柯列布魯克公式組合進行管道沿程水頭損失計算精度高，但計算方法麻煩，習慣上多用在紊流的阻力過渡區(qū)。
海曾—威廉公式適用紊流過渡區(qū)，其中水頭損失與流速的1.852次方成比例（過渡區(qū)水頭損失h∝V1.75~2.0）。該式計算方法簡捷，在美國做為給水系統(tǒng)配水管道水力計算的標準式，在歐洲與日本廣泛應(yīng)用，近幾年我國也普遍用做配水管網(wǎng)的水力計算。
謝才公式也應(yīng)是管道沿程水頭損失通式，且在我國應(yīng)用時間久、范圍廣，積累了較多的工程資料。但由于謝才系數(shù)C采用巴甫洛夫公式或曼寧公式計算確定，而這兩個公式只適用于紊流的阻力粗糙區(qū)，因此謝才公式也僅用在阻力粗糙區(qū)。
另外舍維列夫公式，前一段時期也廣泛的用做給水管道水力計算，但該公式是由舊鋼管和舊鑄鐵管
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