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水泵揚(yáng)程怎么算？管道阻力損失計算方法

水泵揚(yáng)程計算與管道阻力損失分析方法

水泵揚(yáng)程的基本概念

水泵揚(yáng)程(H)是指單位重量液體通過水泵后獲得的能量增量，單位為米(m)，從工程應(yīng)用角度，揚(yáng)程可理解為水泵能夠?qū)⑺嵘拇怪备叨燃由峡朔艿雷枇λ璧膲毫Α?/p>

揚(yáng)程計算公式

完整的水泵揚(yáng)程計算公式為：

H = H1 + H2 + H3 + H4 + H5

• H1：吸水面到水泵軸線的垂直高度(吸水揚(yáng)程)
• H2：水泵軸線到出水口最高點的垂直高度(壓水揚(yáng)程)
• H3：管道沿程阻力損失
• H4：管道局部阻力損失
• H5：出水口自由水頭(一般取2-5m)

管道阻力損失計算方法

沿程阻力損失(H3)

沿程阻力損失計算公式(達(dá)西-魏斯巴赫公式)：

H3 = λ × (L/D) × (v2/2g)

式中：

• λ：沿程阻力系數(shù)(無單位)
• L：管道長度(m)
• D：管道內(nèi)徑(m)
• v：流速(m/s)
• g：重力加速度(9.81m/s2)

沿程阻力系數(shù)λ的確定方法：

• 層流區(qū)(Re<2000)：λ=64/Re
• 紊流區(qū)(Re>4000)：
  • 水力光滑區(qū)：采用布拉修斯公式 λ=0.3164/Re^0.25
  • 過渡區(qū)：采用柯爾布魯克公式 1/√λ=-2lg[(2.51/Re√λ)+(Δ/3.7D)]
  • 完全粗糙區(qū)：采用尼古拉茲公式 λ=1/[2lg(3.7D/Δ)]2

• Re：雷諾數(shù)(Re=vd/ν，ν為運動粘度)
• Δ：管壁絕對粗糙度(m)

局部阻力損失(H4)

局部阻力損失計算公式：

H4 = Σξ × (v2/2g)

式中：

• ξ：局部阻力系數(shù)(查表獲得)
• v：流速(m/s)
• g：重力加速度(9.81m/s2)

常見管件的局部阻力系數(shù)ξ：

• 標(biāo)準(zhǔn)彎頭(90°)：0.3-1.0
• 閘閥(全開)：0.1-0.5
• 止回閥：2.0-10.0
• 變徑管：0.1-0.5
• 三通分流：1.0-3.0

工程實用簡化計算方法

對于一般工程應(yīng)用,可采用以下簡化方法估算阻力損失：

1. 每100米管道阻力損失經(jīng)驗值：

   • 鋼管：5-15m/100m
   • PVC管：3-10m/100m
   • 鑄鐵管：6-18m/100m

2. 局部阻力損失估算： 通常取沿程阻力損失的15%-30%作為局部阻力損失

計算實例

假設(shè)條件：

• 流量Q=50m3/h
• 吸水管長L1=10m，DN150鋼管
• 壓水管長L2=80m，DN125鋼管
• 吸水面到出水口高差H1+H2=25m
• 含3個90°彎頭(ξ=0.5)，1個閘閥(ξ=0.3)

計算步驟：

1. 計算流速v=Q/A=50/(3600×0.01227)=1.13m/s(DN125)
2. 計算沿程阻力損失(假設(shè)λ=0.02) H3=0.02×(90/0.125)×(1.132/19.62)=0.94m
3. 計算局部阻力損失 H4=(3×0.5+0.3)×(1.132/19.62)=0.12m
4. 取自由水頭H5=3m
5. 總揚(yáng)程H=25+0.94+0.12+3=29.06m

注意事項

1. 計算時應(yīng)考慮最不利工況
2. 實際選型時應(yīng)在計算值基礎(chǔ)上增加10%-20%的余量
3. 對于復(fù)雜管網(wǎng)系統(tǒng),建議采用專業(yè)水力計算軟件
4. 長期運行后管道內(nèi)壁結(jié)垢會導(dǎo)致阻力增加,設(shè)計時應(yīng)考慮裕度

水泵揚(yáng)程計算是泵系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),需要綜合考慮幾何高度、管道特性和流體性質(zhì)，準(zhǔn)確的阻力損失計算可確保水泵選型合理，避免能源浪費或性能不足，在實際工程中，建議結(jié)合理論計算與工程經(jīng)驗，必要時進(jìn)行實測驗證。

《溫州品能泵業(yè)技術(shù)部整理發(fā)布，轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)明出處》