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你是否清楚管道水流產(chǎn)生水力損失原因？

發(fā)布時間：2025-03-28 09:41:49 發(fā)布人：泵閥

管道阻力對揚程的影響及管損計算！
管道是一種固體物，水是容易流動的物質，如果管道內的水是流動的，必定有一部分能量轉化為熱能而“消滅”，也就是丟失了一部分水壓（或稱揚程），這是客觀事物的反映，是水流運動的必然規(guī)律。通常，我們將這種能量轉變的現(xiàn)象，稱之為能量損失（或稱水力損失、損失揚程）。它以米為計算單位。
管道阻力對揚程的影響有多大？
有些用戶經(jīng)過測量，雖然蓄水池或水塔到水源水面的垂直距離還略小于水泵揚程，但還是提水量小或提不上水。其原因常是管道太長、水管彎道多，水流在管道中阻力損失過大。一般情況下90度彎管比120度彎管阻力大，每一90度彎管揚程損失約0.5-1米，每20米管道的阻力可使揚程損失約1米。此外，有部分用戶還隨意更改水泵進、出管的管徑，這些對揚程也有一定的影響。那，管道阻力對揚程的影響究竟有多大呢？

一、是管壁粗糙的阻滯作用。
二、是水流各流層間的相對運動。
三、是管件內水流局部急劇變化形成的漩渦。管路（網(wǎng)）水力損失由沿程和局部兩部分組成。在工程上，我們必須要計算知道它的數(shù)量多少，才能正確地選用水泵，確定所需要的水泵揚程。
       管路沿程損失是發(fā)生在水流的全部流程上的摩擦阻力，它與管壁粗糙度、管長、管徑、流速等有關，根據(jù)水力學原理，可以建立它的關系式。
     沿程損失與管壁粗糙度有關的沿程摩擦系數(shù)成正比關系，不同的管材其粗糙度不同，鑄鐵管比較粗糙，沿程摩擦系數(shù)就大些；塑料管比較光滑，沿程摩擦系數(shù)就小些。與管子長度成正比關系；與管徑成反比關系，就是說，當流量一定時，管徑小、流速快，則沿程損失大；還與流速的平方值成正比關系。當然計算比較繁瑣，簡單的方法可以估算。
　　管路局部損失是水流在管道中流過底閥、閥門、彎頭、異徑管等配件過程中，由于局部裝置使流型變化；流速方向和大小都改變，而且在流動中出現(xiàn)漩渦，使水流互相碰撞、沖擊。這種局部阻力而引起的水力損失叫做局部損失。
局部損失的大小與流過管道配件處的水流速度平方值成正比，同時，也與配件的形狀和數(shù)量有關。配件斷面形狀變化大，數(shù)量多，則局部損失就愈大。當管路布置方案確定以后，一般都要經(jīng)過計算方法求得管路損失揚程，然后確定水泵站的設計揚程，才能進行水泵選型。但是計算程序比較復雜，為了簡便起見，計算資料可以編制成表格，以便查表求得。另外，也可以進行粗略估算:損失揚程相當于實際地形揚水高度（測量得知）30%~50%，管徑小、管路短取大值;管徑大、管路長取小值。
可利用現(xiàn)有軟件, 計算出管路沿程損失和管路局部損失, 如義維開發(fā)的的選型軟件系統(tǒng), 以方便計算。
液體在直管中流動時的壓力損失
液體在直管中流動時的壓力損失是由液體流動時的摩擦引起的，稱之為沿程壓力損失，它主要取決于管路的長度、內徑、液體的流速和粘度等。液體的流態(tài)不同，沿程壓力損失也不同。液體在圓管中層流流動在液壓傳動中最為常見，因此，在設計液壓系統(tǒng)時，常希望管道中的液流保持層流流動的狀態(tài)。流體在管道內流動的沿程壓力損失
一.層流
層流時的壓力損失在液壓傳動中，液體的流動狀態(tài)多數(shù)是層流流動，在這種狀態(tài)下液體流經(jīng)直管的壓力損失可以通過理論計算求得。
圓管中的層流 (1)液體在流通截面上的速度分布規(guī)律。如上圖所示，液體在直徑d的圓管中作層流運動，圓管水平放置，在管內取一段與管軸線重合的小圓柱體，設其半徑為r，長度為l。在這一小圓柱體上沿管軸方向的作用力有：左端壓力p1，右端壓力p2，圓柱面上的摩擦力為Ff。則其受力平衡方程式為：

(2) 管路中的流量。
所示拋物體體積，是液體單位時間內流過通流截面的體積即流量。為計算其體積，可在半徑為r處取一層厚度為dr的微小圓環(huán)面積，通過此環(huán)形面積的流量為：

式中：λ為沿程阻力系數(shù)。它的理論值為λ＝64/Re，而實際由于各種因素的影響，對光滑金屬管取λ＝75/Re，對橡膠管取λ＝80/Re。紊流時的壓力損失層流流動中各質點有沿軸向的規(guī)則運動。而無橫向運動。紊流的重要特性之一是液體各質點不再是有規(guī)則的軸向運動，而是在運動過程中互相滲混和脈動。這種極不規(guī)則的運動，引起質點間的碰撞，并形成旋渦，使紊流能量損失比層流大得多。由于紊流流動現(xiàn)象的復雜性，完全用理論方法加以研究至今，尚未獲得令人滿意的成果，故仍用實驗的方法加以研究，再輔以理論解釋，因而紊流狀態(tài)下液體流動的壓力損失仍用式來計算，式中的λ值不僅與雷諾數(shù)Re有關，而且與管壁表面粗糙度有關。
二.局部
2.局部壓力損失局部壓力損失是液體流經(jīng)閥口、彎管、通流截面變化等所引起的壓力損失。液流通過這些地方時，由于液流方向和速度均發(fā)生變化，形成旋渦，使液體的質點間相互撞擊，從而產(chǎn)生較大的能量損耗。
突然擴大處的局部損失局部壓力損失的計算式可以表達成如下算式：

式中：為局部阻力系數(shù)，其值僅在液流流經(jīng)突然擴大的截面時可以用理論推導方法求得，其他情況均須通過實驗來確定；為液體的平均流速，一般情況下指局部阻力下游處的流速。管路系統(tǒng)的總壓力損失等于所有沿程壓力損失和所有局部壓力損失之和

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