管道阻力计算方法有哪些?附小顺序计算过程
1 今日仅仅说明”建议计算”， 其余以后进行说明
简易计算中的压力降一共有三个部分相加得到：高程、沿程阻力损坏局部阻力损失。下面简单介绍一下三部分的计算依据。
-
高程：设备中流体晋升的高度。
-
沿程阻力损失：在此计算对象中沿程阻力损失是依据达西公式进行计算的(此公式只合用于圆管满流)
其中：hf：沿程阻力损坏
λ：摩擦系数
l：管道长度
d：管道直径
v：流速
g：重力加速度
摩擦系数λ由雷诺数Re及管道粗糙度确定，当雷诺数Re＜时，λ=64/Re
当Re≥时，计算工具根据克雷布鲁克公式迭代计算出λ值：
（《参考现代泵理论与设计手册》（关醒凡）116页）
其中：k为管道粗糙度,下表是常用管路的粗糙度, 和您实际使用管路可能不会一模一样。
局部阻力损失：在计算工具中列举了常见的管路部件，不同的管件根据经验取相应的局部阻力系数，用局部阻力公式计算相加得到总局部阻力系数。
2其他的管路损失计算公式
1. 达西公式（适用于圆管满流）
式中：
入 —沿程阻力系数；
L—管道长度，m；
D—管道内径，m；
v—平均流速，m/s；
g—重力加速度，m/s2
2. 柯尔勃洛克-齐恩公式
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说明 |
公式 |
式中 |
|
适用于水力光滑区、紊流过渡区和阻力平方区 |
|
Δ—管道内壁的当量粗糙度 |
3. 海曾-威廉(Hazen-Wllliams)公式
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序号 |
说明 |
公式 |
式中 |
|
1 |
适于较光滑的圆管满管紊流计算，主要用于给水管道水力计算 |
|
q—流量，m3/s CW—海曾-威廉粗糙系数 |
海曾–威廉(Hazen-Wllliams)粗糙系数
|
管道材料 |
CW |
管道材料 |
CW |
|
塑料管 |
150 |
新铸铁管、涂沥青或水泥的铸铁管 |
130 |
|
石棉水泥管 |
120～140 |
使用5年的铸铁管、焊接钢管 |
120 |
|
混凝土管、焊接钢管、木管 |
120 |
使用10年的铸铁管、焊接钢管 |
110 |
|
水泥衬里管 |
120 |
使用20年的铸铁管 |
90～100 |
|
陶土管 |
110 |
使用30年的铸铁管 |
75～90 |
4. 柯尔勃洛克-怀特(Colebrook-White)公式
柯尔勃洛克–怀特公式适于各种紊流，是适用性和计算精度最高的公式之一。
|
公式 |
式中 |
|
|
k is the pipe equivalent uniform roughness; D is the pipe diameter; is the relative roughness (pure number) |
适于紊流区包括水力光滑区、过渡区（又称紊流过渡区）和阻力平方区。
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公式 |
适用范围 |
|
|
紊流区钢管及其它光滑管道。钢管取k=0.0001～0.0002 m |
管壁粗糙度
常用管材内壁当量粗糙度e
|
管壁材料 |
光滑 |
平均 |
粗糙 |
|
玻璃拉成的管 |
0 |
0.003 |
0.006 |
|
钢、PVC或AC |
0.015 |
0.03 |
0.06 |
|
有涂层的钢 |
0.03 |
0.06 |
0.15 |
|
镀锌管、陶土管 |
0.06 |
0.15 |
0.3 |
|
铸铁或水泥衬里管 |
0.15 |
0.3 |
0.6 |
|
预应力混凝土管或木管 |
0.3 |
0.6 |
1.5 |
|
脏的污水管道或结瘤的给水主管线 |
6 |
15 |
30 |
某些工业管道的绝对粗糙度
|
管壁材料 |
绝对粗糙度(ε) |
|
无缝黄铜管、铜管及铅管 |
0.01～0.05 |
|
新的无缝钢管或镀锌管 |
0.1～0.2 |
|
新的铸铁管 |
0.25～0.42 |
|
具有轻度腐蚀的无缝钢管 |
0.2～0.3 |
|
具有显著腐蚀的无缝钢管 |
0.5以上 |
|
旧的铸铁管 |
0.85以上 |
|
焊接钢管 |
0.33 |
|
干净玻璃管 |
0.0015～0.01 |
|
橡皮软管 |
0.01～0.03 |
|
接头平整的水泥管 |
0.33 |
常见管道的平均绝对粗糙度
|
管壁材料 |
平均绝对粗糙度e |
|
干净钢、铝管 |
0.0015～0.01 |
|
新无缝钢管 |
0.04～0.17 |
|
精制镀锌钢管 |
0.25 |
|
水泥管 |
0.33 |
|
普通镀锌钢管 |
0.39 |
|
普通铸铁管 |
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 |
各种壁面当量粗糙度
|
管道种类 |
加工及使用情况 |
Δ(mm) |
|
|
玻璃、铜 铅管、铝管 |
新的、光滑的、整体拉制的 |
0.001～0.01 0.0015～0.06 |
0.005 0.03 |
|
无缝钢管 |
1. 新的、清洁的、敷设良好的 2. 用过几年后加以清洗的、涂沥青的、轻微腐蚀的、污垢不多的 |
0.02～0.05 0.15～0.3 |
0.03 0.2 |
|
焊接钢管和铆接钢管 |
1 小口径焊接钢管（只有纵向焊缝的钢管） 1.1 清洁的 1.2 经清洗后锈蚀不显著的旧管 1.3 轻度腐蚀的旧管 1.4 中等腐蚀的旧管 2 大口径钢管 2.1 纵缝和横缝都是焊接的 |
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 |
|
镀锌钢管 |
1 1 镀锌面光滑洁净的新管 2 镀锌面一般的新管 3 用过几年的旧管 |
0.07～0.1 0.1～0.2 0.4～0.7 |
0.15 0.5 |
|
铸铁管 |
2 1 新管 3 2 涂沥青的新管 4 3 涂沥青的旧管 |
0.2～0.5 0.1～0.15 0.12～0.3 |
0.3
0.18 |
|
混凝土管及钢筋混凝土管 |
5 1 无抹灰面层 6 1.1 钢模板，施工质量好，接缝平衡 7 1.2 木模板，施工质量一般 8 2 有抹灰面层并经抹光 9 3 有喷浆面层 10 3.1 表面用钢丝刷过并经仔细抹光 11 3.2 表面用钢丝刷刷过，但未经抹光 |
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 |
|
橡胶软管 |
12 |
0.03 |
|
某些管道表面的平均绝对粗糙度Δ值
|
管壁表面特征 |
Δ，mm |
管壁表面特征 |
Δ，mm |
|
清洁无缝钢管、铝管 |
0.0015～0.01 |
新铸铁管 |
0.25～0.42 |
|
新精制无缝钢管 |
0.04～0.15 |
普通铸铁管 |
0.50～0.85 |
|
通用输油管 |
0.14～0.15 |
生锈铸铁管 |
1.00～1.50 |
|
普通钢管 |
0.19 |
结水垢铸铁管 |
1.5～3.0 |
|
涂沥青钢管 |
0.12～0.21 |
光滑水泥管 |
0.3～0.8 |
|
普通镀锌钢管 |
0.39 |
粗糙水泥管 |
1～2 |
|
旧钢管 |
0.5～0.6 |
橡皮软管 |
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 |
编者注：上述e、、k、的意义与GB/T 1031中的相同。
3流态和摩擦系数
1 舍维列夫公式
舍维列夫公式适于旧铸铁管和旧钢管满管紊流，常用于给水管道水力计算，公式为：
|
流态 |
摩擦系数 |
|
|
≥9.2*105 (1/m) |
阻力平方区 |
|
|
＜9.2*105 (1/m) |
紊流过渡区 |
|
谢维列夫公式适于新钢管满管紊流。公式为：
|
流态 |
摩擦系数 |
|
|
水力光滑区 |
|
|
|
＜2.4*105 (1/m) |
紊流过渡区 |
|
|
≥2.4*105 (1/m) |
阻力平方区 |
|
常用计算水力摩阻的经验公式
|
流态类别 |
Re范围 |
常用的经验公式 |
|
|
层流 |
Re≤ |
|
|
|
紊流 |
水力光滑 |
|
|
|
混合摩擦 |
|
|
|
|
水力粗糙 |
|
|
|
|
流态类别 |
Re范围 |
常用的经验公式 |
|
临界区或临界过渡区 |
＜Re＜4000 |
|
流态名词说明
|
序号 |
名词 |
英文 |
||
|
1 |
层流 |
Laminar flow |
||
|
2 |
紊流 |
湍流 |
turbulent |
|
|
3 |
层流转变为 紊流的过渡区 |
Critical zone |
||
|
4 |
紊 流 |
水力光滑 |
Smooth pipes |
|
|
5 |
混合摩擦 |
紊流过渡 |
Transition zone |
|
|
6 |
水力粗糙 |
阻力平方 |
Complete turbulence, rough pipes |
|
海曾-威廉公式( Hazen and Williams method)
|
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 |
|
序号 |
说明 |
公式 |
式中 |
|
2 |
i=105Ch-1.85dj-4.87qg1.85 |
i—管道单位长度水头损失，kPa/m dj—管道计算内径，m qg—流量，m3/s Ch—海曾-威廉粗糙系数 |
|
|
3 |
冷却水管有结垢，推荐采用哈森–威廉的经验公式进行计算 |
本公式仅在流体的粘度约为1.1 mPa·s（水在15.5℃时的数值）时，其值才准确。在0℃时可能使计算出的摩擦压力降增大20%，100℃时可能减小20%。其它流体当粘度和水近似时，也可用此公式计算。 |
ΔPf—摩擦压力降，kPa Vf—冷却水体积流量，m3/h d—管道内径，mm CHW—海曾-威廉系数 L—管道长度，m |
|
序号 |
说明 |
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)系数[6]
|
管道材料 |
Ch |
管道材料 |
Ch |
|
塑料管、内衬（涂）塑管 |
140 |
铜管、不锈钢管 |
130 |
|
内衬水泥、树脂的铸铁管 |
130 |
普通钢管、铸铁管 |
100 |
海曾–威廉(Hazen-Wllliams)系数[9]
|
管道材料 |
CHW |
管道材料 |
CHW |
|
铸铁管 |
100 |
衬水泥铸铁管 |
120 |
|
碳钢管 |
112 |
玻璃纤维增强塑料管 |
150 |
海曾–威廉(Hazen-Wllliams)系数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 |
||
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