水頭損失計(jì)算方法

單位重量的水或其他液體在流動(dòng)過程中因克服水流阻力作功而損失的機(jī)械能，具有長(zhǎng)度因次。水頭損失可分為沿程水頭損失hf及局部水頭損失hj兩類。某流段的總水頭損失hw為各分段的沿程水頭損失與沿程各種局部水頭損失的總和。

水頭損失沿程水頭損失

克服沿程摩擦阻力作功而損失的水頭，它隨著流程長(zhǎng)度而增加。恒定均勻管流沿程水頭損失的達(dá)西－魏斯巴赫公式式中g為重力加速度；d、l、v為管道直徑、 流段長(zhǎng)度、斷面平均流速；λ為無因次系數(shù),稱為沿程摩阻系數(shù)。式(2)亦適用于明渠水流，式中管徑d須代以明渠水力半徑R（見謝才公式）的4倍。德國(guó)學(xué)者J.尼庫拉德塞曾用人工砂粒粗糙的辦法進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn), 結(jié)果繪成以1g(100λ)及l(fā)gRe(雷諾數(shù) ，ν為液體運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù))為縱橫坐標(biāo),以相對(duì)粗糙度r0/κs(r0為圓管半徑,κs為砂粒粗糙高度)為參數(shù)的曲線圖。ɑb線代表層流區(qū)， 。c以右為紊流區(qū),又可分為三個(gè)流區(qū)：①光滑區(qū)(cd線), λ=f(Re)；②完全粗糙區(qū)(ef線以右的B區(qū))屬充分發(fā)展了的紊流, , ,又稱阻力平方區(qū);③過渡粗糙區(qū)(cd、ef線間的A區(qū)),λ=f(Re,κs/r0)。b、c之間為層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鞯倪^渡區(qū)，試驗(yàn)點(diǎn)子亂，范圍狹窄，一般可作紊流對(duì)待。b點(diǎn)，Re≈2300；c點(diǎn)Re≈4000。明渠均勻流的λ值也有類似的變化規(guī)律。水頭損失

工程界習(xí)慣沿用一些經(jīng)驗(yàn)公式和圖表計(jì)算沿程水頭損失。明渠流實(shí)際上多屬阻力平方區(qū)，廣泛采用謝才公式和曼寧公式。

水頭損失局部水頭損失

在流動(dòng)局部地區(qū)因邊界急局改變引起流動(dòng)急劇調(diào)整、消耗能量而損失的水頭。管渠中進(jìn)水口、彎段、門槽、斷面突然擴(kuò)大或突然收縮，管道中設(shè)置閥門、接頭或其他配件，常引起流動(dòng)分離并發(fā)生旋渦。旋渦的形成與衰減及流速分布的急劇改變均會(huì)消耗液體機(jī)械能。高雷諾數(shù)下的水流試驗(yàn)表明，局部水頭損失近似地與該局部地區(qū)的特征流速水頭成正比，即：

(3)

局部水頭損失系數(shù)ζ的大小基本上取決于流動(dòng)的幾何條件，如斷面急劇改變前后的面積比，彎管相對(duì)曲率半徑，閥門的形狀和尺寸等，ζ值由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。低雷諾數(shù)流動(dòng)的ζ值不僅與流動(dòng)幾何條件而且與流動(dòng)狀態(tài)(Re值)有關(guān)。

2100433B

液體在流動(dòng)的過程中，在流動(dòng)的方向、壁面的粗糙程度、過流斷面的形狀和面積均不變的均勻流段上產(chǎn)生的流動(dòng)阻力稱之為沿程阻力，或稱為摩擦阻力。沿程阻力的影響造成流體流動(dòng)過程中能量的損失或水頭損失。沿程阻力均勻地分布在整個(gè)均勻流段上，與管段的長(zhǎng)度成正比，一般用

另一類阻力是發(fā)生在流動(dòng)邊界有急變的流域中，能量的損失主要集中在該流域及附近流域，這種集中發(fā)生的能量損失或阻力稱之為局部阻力或局部損失，由局部阻力造成的水頭損失稱之為局部水頭損失。通常在管道的進(jìn)出口、變截面管道、管道的連接處等部位，都會(huì)發(fā)生局部水頭損失，一般用

工業(yè)管道中，經(jīng)常在管道中間設(shè)有異徑管、三通、閘閥、彎道、格柵等部件或其他構(gòu)筑物。在這些局部阻礙處均勻流遭到破壞，引起流速分布的急劇變化，從而形成形狀阻力和摩擦阻力，由此產(chǎn)生局部水頭損失。

產(chǎn)生的原因

邊界層分離和漩渦區(qū)得存在是造成局部水頭損失的主要原因。

過水?dāng)嗝嫱蝗粩U(kuò)大的水頭損失計(jì)算

有管徑A1到管徑A2過水?dāng)嗝嫱蝗粩U(kuò)大，其水頭損失計(jì)算公式如下：

由于局部障礙的形式繁多，水力現(xiàn)象及其復(fù)雜，除少數(shù)幾種情況可以用理論結(jié)合實(shí)驗(yàn)計(jì)算外，其余都僅由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。

沿程水頭損失（frictional head loss）是指在固體邊界平直的水道中，單位重量的液體自一斷面流至另一斷面所損失的機(jī)械能就叫做該兩斷面之間的水頭損失。

在固體邊界平直的水道中，單位重量的液體自一斷面流至另一斷面所損失的機(jī)械能就叫做該兩斷面之間的水頭損失，這種水頭損失是沿程都有，并且隨沿程長(zhǎng)度而增加的，所以叫做沿程水頭損失，常用hf表示。