第1个回答 2020-07-10
管道流速流量计算
（基准线）
如上图示，建立水箱水面1与管道出口断面2的能量方程：
Z1+P1/(ρg)+V1^2/(2g)=
Z2+P2/(ρg)+V2^2/(2g)+(λL/D)V^2/(2g)+ζV^2/(2g)
Z1——第一断面的位置高度，单位m；P1——第一断面的压强；单位Pa；V1——第一断面的平均流速；
Z2——第二断面的位置高度，单位m；P2——第二断面的压强；单位Pa；V2——第二断面的平均流速；H——1、2两个断面的高差，单位m。
ρ——密度，对于水ρ=1000kg/m^3;g——重力加速度，可取9.8m/s^2;λ——管道的沿程阻力系数，对于旧钢管、旧铸铁管，可用公式λ=0.021/D^0.3计算；L——管道总长度，单位m;
ζ——管道上的局部阻力系数，转弯、阀门、大小头等配件都有局部阻力，可查M《水力手册》。
D——管道内径，单位m；
Z——位置水头，重力势能；P/(ρg)——压力水头，压力势能；V^2/(2g)——流速水头，动能；
(λL/D)V^2/(2g)——沿程水头损失；ζV^2/(2g)——局部水头损失。
能量方程中的各项单位均为m，都可以用一段高度来表示。在方程中压强一般都用相对压强（表压强）代入，通大气的水面压强为0，基准线位置可以任选，但两个计算断面必须相对于同一个基准面。
求管道流速或流量还要配合水流的连续方程：A1V1=A2V2，A1、A2分别为第一个和第二个断面的面积，对于圆管A=3.1416D^2/4.
对于本图示管道，P1=P2=0，近似有V1=0，Z1=Z2+H，V2等于管道中的流速V，代入上式并整理得：
H=V^2/(2g)+(λL/D)V^2/(2g)+ζV^2/(2g)
解得管道流速：V=√(2gH)/√(1+ζ+λL/d)
管道流量：Q=VA=A√(2gH)/√(1+ζ+λL/d)
令μ=1/√(1+ζ+λL/d)，得
Q=μA√(2gH)
式中μ称为有压管流的流量系数，无单位，其值由计算得到。局部阻力系数ζ有多个的，应求其和后再代入。如果已知的是两断面的压力（强）差P，式中H以P/(ρg)代入，下同。
根据管道的实际情况，可以进行简化计算：
对于长管，沿程阻力是主要的，局部阻力和流速水头可忽略不计，只考虑沿程水头损失，则有：
H=
(λL/D)V^2/(2g)
V=
Q/A=4Q/（πD^2）代入上式得：
H=[8λ/（gπ^2D^5）]LQ^2
令S=8λ/（gπ^2D^5）,简化为
H=SLQ^2
所以
Q=[H/(SL)]^(1/2)
草于2010-4-12
白汀水