① 流量和流速计算公式
流量和流速的方程为:流速乘以横截面积就是流量。他两个是正比例关系。
Q=Sv=常量。(S为截面面积,v为水流速度)(流体力学上长用Q=AV),单位是立方米每秒。
流速与压力的关系是“伯努利原理”。
最为着名的推论为:等高流动时,流速大,压力就小。
丹尼尔·伯努利在1726年提出了“伯努利原理”。
这是在流体力学的连续介质理论方程建立之前,水力学所采用的基本原理,其实质是流体的机械能守恒。
即:动能+重力势能+压力势能=常数。
其最为着名的推论为:等高流动时,流速大,压力就小。
伯努利原理往往被表述为p+1/2ρv2+ρgh=C,这个式子被称为伯努利方程。
式中p为流体中某点的压强,v为流体该点的流速,ρ为流体密度,g为重力加速度,h为该点所在高度,C是一个常量。
它也可以被表述为p1+1/2ρv12+ρgh1=p2+1/2ρv22+ρgh2。
需要注意的是,由于伯努利方程是由机械能守恒推导出的,所以它仅适用于粘度可以忽略、不可被压缩的理想流体。
② 流量怎么计算
具体问题具体分析。
1、若已知有压流的断面平均流速V和断面面积A,则流量 Q=VA
2、若已知有压流水力坡度J、断面面积A、水力半径R、谢才系数C,则流量 Q=CA(RJ)^(1/2),式中J=(H1-H2)/L,H1、H2分别为管道首端、末端的水头,L为管道的长度。
3、若已知有压管道的比阻s、长度L、作用水头H,则流量为
Q=[H/(sL)]^(1/2)
4、若明渠均匀流,已知渠道的流量模数K,渠底坡度i,则流量 Q=Ki^(1/2)
对于等腰梯形的明渠均匀流的流量公式为:
Q=AC√(Ri)=(√i/n)[A^(5/3)/X^(2/3)]
=(√i/n)[(b+mh)h]^(5/3)/[b+2h√(1+m^2)]
5、既有沿程水头损失又有局部水头损失的有压管道流量:
Q=VA=A√(2gH)/√(1+ζ+λL/d)
式中:A——管道的断面面积;H——管道的作用水头;ζ——管道的局部阻力系数;λ——管道的沿程阻力系数;L——管道长度;d——管道内径。
6、对于建筑给水管道,流量q不但与管内径d有关,还与单位长度管道的水头损失(水力坡度)i有关.具体关系式可以推导如下:
管道的水力坡度可用舍维列夫公式计算 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 单位为 m/m ),或 q = 7.59d^2.65√i ( i 单位为 kPa/m )
这就是管道的流量公式,要记住流量不但与管内径d有关,还与水力坡度i有关。
例:d=40mm=0.04m,i=0.076(意思就是在1米管长的水头损失为0.076米的水头损失),则流量q = 24d^2.65√i=24*0.04^2.65√0.076 = 0.00131m^3/s=1.31L/s
实际工作中常查手册,或用软件进行计算。
还可用海森威廉公式:i=105C^(-1.85)q ^1.85/d^4.87 ( i 单位为 kPa/m )
钢管、铸铁管:C=100, i=0.02095q ^1.85/d^4.87 ,q =8.08d^2.63 i ^0.54
铜管、不锈钢管: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、煤气低压煤气管道流量
煤气流量与管道直径的2.5次方成正比,与管道长度平方根成反比,与管道两端的压力差的平方根成正比,还与管道内壁的粗糙度有关,越光滑流量越大。具体关系式:
煤气流量 Q = 1.11√[(ΔPd^5To)/(LλρT)]
式中:ΔP——管道两端的压力差(压强差);d——管内径;To——气体在标准状态下的温度;L——管道长度;λ——管道的沿程阻力系数;ρ——煤气的在标准状态下的密度;T——煤气在管内的温度。