式中:Q-管道流量(m3/s);l-管道长度(m);d-管道内径(m);Ch-海澄-威廉系数。
该公式是在直径≤3.66m工业管道的大量测试数据基础上建立的著名经验公式,适用于常温的清水输送管道,式中海澄-威廉系数Ch表征管道内壁的粗糙度。该公式适用范围为紊流光滑区至部分紊流粗糙区,雷诺数Re范围104-2*106。该公式也被广泛应用于输水管道水力计算中。
TIPS · 重点来啦
当当当,敲黑板!
TIPS
对以上公式进行总结,我们可以给出如下公式推荐:
压力流管道==》推荐达西公式,通过柯列勃洛克公式确定沿程阻力系数λ重力流管道==》推荐谢才公式,通过曼宁公式确定糙率系数n
海澄-威廉公式也可用于输水管道压力计算
其实,无论采用何种公式计算,各公式中与管道内壁粗糙度相关的系数:当量粗糙度K、糙率系数n以及海澄-威廉系数Ch的取值是影响沿程水头损失计算结果的重要因素。
值得一提的是,即使对于同种材质管道,由于采用不同的加工工艺,其内表面粗糙度也可能有所差异。为了证明圣戈班球墨铸铁管道内壁的水力学性能,我们与中国水利水电科学研究院水利研究所合作,进行了实验测定。
不同流量下粗糙系数的实测结果如下:
1、当量粗糙度K值:0.03-0.06;工程中建议球墨铸铁管单管线取K=0.03,管网取K=0.1;
2、糙率系数n值:均值0.009-0.011。
GB50013-2018《室外给水设计标准》附录A给出了各类管材计算参数参考值,其中对于水泥砂浆内衬的铸铁管道,n=0.011-0.012;Ch=120-130。相较而言,圣戈班球墨铸铁管道有着更为优异的水力学性能。
通过以上分析,我们可以得到如下结论:
三种常用的水头损失计算公式中,达西公式的适用范围最为广泛;而通过柯列勃洛克公式计算沿程阻力系数λ值,与商用圆管的吻合度较高,也成为欧洲国家在计算有压流管道时普遍采用的方法;对球墨铸铁管单管线,推荐当量粗糙度K取0.03,对管网计算,推荐K取0.1;
谢才公式适用于明渠及重力流管道,可通过曼宁公式来计算谢才系数;对于球墨铸铁管道,其糙率系数n推荐取0.009-0.011。
目前,没有一种完美的水力计算公式可以准确无误地描述水流流动规律。具体公式的选用及水力系数的确定,应结合工程实际情况进行分析,进行科学的选用和计算。