管道水頭損失產生原因及計算

2023-03-19 05:00:12 字數 1636 閱讀 1904

在理想的狀態下,液體在管道內部流動是不受管道內壁影響的,但由於現在市場上

**的各種管材,內壁絕對光滑的材質是不存在,現有的技術只是儘量減小管道材質的

糙率(即粗糙度,一般用n表示)。如給水用的pvc管,管道內壁糙率為一般取值0.009,球墨鑄鐵給水管道內壁糙率一般取值0.

012-0.0 1 3,其它管材糙率國家都有相應的技術標

準。 由於管道糙率的存在,使的水流在行進過程液體與固體接觸面產生摩擦阻力,水流

消耗動能,產生沿程水頭損失。對沿程水頭損失的計算可以參照如下經驗公式。

經驗公式:

哈森—威廉斯公式:

公式中:hf-沿程水頭損失

d —管道內徑

l 一同一內徑管道長度

q — 與l對應的流量

n 一糙率

c — 謝才係數 :

有諸多經驗,施工地段較複雜,地形起伏較大的地段管道水頭損失計算採用經驗公式,施工地段較為平緩,形起伏不大的區域採用哈森一一一威廉斯公式計算。沿程水頭損失遵從疊加原理,總水頭損失等於各分支水頭損失之和。

2.7彎頭和部件是產生區域性水頭損失的直接原因

供水工程涉及的地段大多較為複雜,這樣就需要在整個供水管線上增加彎頭、三通或閥門等一系列配套部件。當水流流經這些部件時,由於部件內壁糙率的變化、水流行進受阻等原因,水的流態由層流變為不穩定的紊流,甚至形成漩渦,產生區域性的水能消耗,這樣就產生了區域性水頭損失。不同部件之間的阻力系數不同,水流流經部件之後的速度不同,這兩點因素也正是計算區域性水頭損失的重要因子。

一般在計算中參照如下公式進行。

公式中: 一管道區域性阻力系數

v — 管道流速(管件出口流速),m/s

g 一重力加速度,m/s2

由於配套部件(管件)較多,閥門完全開啟與半開啟狀態下區域性阻力系數變化不同,以甲閥為例,全開時 = 1 、半啟閉狀態時 = 0.2 ;而止回水閥全開時享=0.5,未啟閉時 = 1.

7 ,計算較為複雜。一般根據經驗,區域性水頭損失取沿程水頭損失的l0%—30%,具體取值根據閥門、彎頭等管件的數量而定。

2.3水的物理性狀是產生水頭損失的內在原因

水是一種流體,具備流體的一切物理性狀,其粘滯係數的存在是產生水頭損失的內在原因,也就是根本原因。當水流在管道中行進流速較小時,管道較直的情況下,水以層流的形態流動,此時水流內部作用發生在層與層之間,存在部分能量損耗,當流速達到一定的極限或區域性水流受阻時,層流遭到破壞,水流以紊流的方式行進,導致不同的

水單元之間相互擠壓和碰撞,大量水能消耗,產生水頭損失。

200pvc管道

120立方厘米的流量

。從以上比較數字我們可以看出,由於流量和管徑引起的流速變化導致水流行進過程中流態發生變化,從而就產生了水頭損失。水頭損失的計算公式上面已經列出,這裡不再詳述。

2.4管道內空氣阻力是產生水頭損失不可忽略的因素

管道鋪設路線大多經過地形起伏區域,這樣就需要在管道隆起最高處設定排氣閥,以便排出管內空氣,防止管道爆裂。但排氣閥有一定設計公稱壓力,只有空氣壓力達到一定限值才能夠開啟,在未達到限值之前,管道內窒氣阻力是客觀存在的。水流在行進過程中夾帶著大量的氣泡,氣泡被釋放聚集在高處時很容易形成高壓氣帶,由於高壓氣帶的存在,水體流

動受阻,產生水頭損失。同時,夾帶氣泡的水流由於氣泡的存在,紊流變得更加複雜,也會消耗水流部分動能。這裡我們引用一個試驗,在引用試驗之前我們先了解一下什麼是”真空流”。