① 流量和流速計算公式
流量和流速的方程為:流速乘以橫截面積就是流量。他兩個是正比例關系。
Q=Sv=常量。(S為截面面積,v為水流速度)(流體力學上長用Q=AV),單位是立方米每秒。
流速與壓力的關系是「伯努利原理」。
最為著名的推論為:等高流動時,流速大,壓力就小。
丹尼爾·伯努利在1726年提出了「伯努利原理」。
這是在流體力學的連續介質理論方程建立之前,水力學所採用的基本原理,其實質是流體的機械能守恆。
即:動能+重力勢能+壓力勢能=常數。
其最為著名的推論為:等高流動時,流速大,壓力就小。
伯努利原理往往被表述為p+1/2ρv2+ρgh=C,這個式子被稱為伯努利方程。
式中p為流體中某點的壓強,v為流體該點的流速,ρ為流體密度,g為重力加速度,h為該點所在高度,C是一個常量。
它也可以被表述為p1+1/2ρv12+ρgh1=p2+1/2ρv22+ρgh2。
需要注意的是,由於伯努利方程是由機械能守恆推導出的,所以它僅適用於粘度可以忽略、不可被壓縮的理想流體。
② 流量怎麼計算
具體問題具體分析。
1、若已知有壓流的斷面平均流速V和斷面面積A,則流量 Q=VA
2、若已知有壓流水力坡度J、斷面面積A、水力半徑R、謝才系數C,則流量 Q=CA(RJ)^(1/2),式中J=(H1-H2)/L,H1、H2分別為管道首端、末端的水頭,L為管道的長度。
3、若已知有壓管道的比阻s、長度L、作用水頭H,則流量為
Q=[H/(sL)]^(1/2)
4、若明渠均勻流,已知渠道的流量模數K,渠底坡度i,則流量 Q=Ki^(1/2)
對於等腰梯形的明渠均勻流的流量公式為:
Q=AC√(Ri)=(√i/n)[A^(5/3)/X^(2/3)]
=(√i/n)[(b+mh)h]^(5/3)/[b+2h√(1+m^2)]
5、既有沿程水頭損失又有局部水頭損失的有壓管道流量:
Q=VA=A√(2gH)/√(1+ζ+λL/d)
式中:A——管道的斷面面積;H——管道的作用水頭;ζ——管道的局部阻力系數;λ——管道的沿程阻力系數;L——管道長度;d——管道內徑。
6、對於建築給水管道,流量q不但與管內徑d有關,還與單位長度管道的水頭損失(水力坡度)i有關.具體關系式可以推導如下:
管道的水力坡度可用舍維列夫公式計算 i=0.00107V^2/d^1.3
管道的流量 q=(πd^2/4)V
上二式消去流速V得: q = 24d^2.65√i ( i 單位為 m/m ),或 q = 7.59d^2.65√i ( i 單位為 kPa/m )
這就是管道的流量公式,要記住流量不但與管內徑d有關,還與水力坡度i有關。
例:d=40mm=0.04m,i=0.076(意思就是在1米管長的水頭損失為0.076米的水頭損失),則流量q = 24d^2.65√i=24*0.04^2.65√0.076 = 0.00131m^3/s=1.31L/s
實際工作中常查手冊,或用軟體進行計算。
還可用海森威廉公式:i=105C^(-1.85)q ^1.85/d^4.87 ( i 單位為 kPa/m )
鋼管、鑄鐵管:C=100, i=0.02095q ^1.85/d^4.87 ,q =8.08d^2.63 i ^0.54
銅管、不銹鋼管:C=130,i=0.01289q ^1.85/d^4.87 ,q =10.51d^2.63 i ^0.54
塑料管: C=140,i=0.01124q ^1.85/d^4.87 ,q =11.31d^2.63 i ^0.54
C=150,i=0.009895q ^1.85/d^4.87 ,q =12.12d^2.63 i ^0.54
7、煤氣低壓煤氣管道流量
煤氣流量與管道直徑的2.5次方成正比,與管道長度平方根成反比,與管道兩端的壓力差的平方根成正比,還與管道內壁的粗糙度有關,越光滑流量越大。具體關系式:
煤氣流量 Q = 1.11√[(ΔPd^5To)/(LλρT)]
式中:ΔP——管道兩端的壓力差(壓強差);d——管內徑;To——氣體在標准狀態下的溫度;L——管道長度;λ——管道的沿程阻力系數;ρ——煤氣的在標准狀態下的密度;T——煤氣在管內的溫度。