管道阻力计算方法有哪些?附小顺序计算过程

近日泵管家发布管路计算小程序，好几个朋友后台留言，说怎样算出来的? 结果对吗！?小编想说，这个只是一个理论计算结果，和实际也许会有一些差距，泵管家今日把计算过程放出来，计算结果您是否才用，请根据理论情况判断.

最后，放上一些常用的管路损失计算公式，有兴致的朋友可以参考一下.

点击使用管路计算小程序

简易计算公式阐明

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)

管道阻力计算方法有哪些?附小程序计算过程

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：

管道阻力计算方法有哪些?附小程序计算过程

（《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）

管道阻力计算方法有哪些?附小程序计算过程

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

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

序号

说明

公式

式中

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

管道阻力计算方法有哪些?附小程序计算过程

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。

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

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

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

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

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

Welded steel

Any age

12 and over

120

119

118

Concrete or concrete-lined

Large sizes, good workmanship, steel forms

Large sizes, good workmanship, wooden forms

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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

2其他的管路损失计算公式

1. 达西公式（适用于圆管满流）

2. 柯尔勃洛克-齐恩公式

3. 海曾-威廉(Hazen-Wllliams)公式

4. 柯尔勃洛克-怀特(Colebrook-White)公式

3流态和摩擦系数

1 舍维列夫公式

常用计算水力摩阻的经验公式

流态名词说明

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1 今日仅仅说明”建议计算”，其余以后进行说明