什么是哈森-威廉姆斯方程?(the hazen-williams equation?)

Hazen-Williams方程是一个公式,用于计算流体流经管道时,由于与管道内表面的摩擦,管道的内径以及流体的流速而产生的环境压降。在过去,当流体流动为湍流时,工程师通常使用这种降低流速的方法,因为它能很好地近似速度损失。这个公式相对简单,但它的有效使用有几个限制因素,个人电脑的出现使它基本上过时了。。...
The Hazen-Williams equation can be used for irrigation systems.

Hazen-Williams方程是一个公式,用于计算流体流经管道时,由于与管道内表面的摩擦,管道的内径以及流体的流速而产生的环境压降。在过去,当流体流动为湍流时,工程师通常使用这种降低流速的方法,因为它能很好地近似速度损失。这个公式相对简单,但它的有效使用有几个限制因素,个人电脑的出现使它基本上过时了。。

输送流体的水管系统都有所谓的水头损失,即流体在与管壁和其他管道障碍物相互作用时,由于流体内部的摩擦而移动时,以及这些相互作用引起的湍流的副作用,流体的高度、速度和压力损失的总和。水头损失也基于现有的摩擦系数,该系数根据所用管道材料的类型和流体流速计算得出。摩擦系数的范围为80到130或更多,这种可变性使得哈森-威廉姆斯方程只是压降的粗略计算。。

工程师接受使用Hazen-Williams方程计算体积流量时的典型限制因素。这些因素包括流体的粘度必须至少为1.13厘斯托克的限制,即水在60华氏度(15.5摄氏度)的室温下的粘度。管道直径必须大于2英寸(5.08厘米),流速不得超过10英尺/秒(3.05米/秒)。

哈森-威廉姆斯方程中通常使用两个公式,一个基于经验或实验数据和英制单位,另一个使用标准国际单位。英制公式为hf=0.002083 L(100/C)1.85 x(gpm1.85/d4.8655),其中“hf”等于以英尺为单位确定的水头损失,“L”表示以英尺为单位测量的管道长度,“C”是管道材料类型的摩擦系数。“Gpm”表示每分钟加仑数,根据美国测量的通过管道的流量加仑数计算,“d”表示管道壁发生堆积或腐蚀之前的管道初始内径。这里,公式中的值100表示无量纲的Hazen Williams因子。。

标准国际单位公式只是用公制单位计算水头损失(也称为摩擦压降)的另一种方法。表示为ΔP=1.1101 x 1010(Q/C)1.85 1/D4。87式中,“ΔP”是压降,单位为千帕斯卡/米,“Q”是流体流速,单位为每小时立方米,“D”是内部管道直径,“C”是无量纲哈森-威廉姆斯系数。虽然对Hazen Williams系数使用100的标准是常规的,但如果管道使用了10到15年,由于管道中的矿物质沉积和腐蚀增加了摩擦水平和湍流,通常可以用75的值代替。。

对于许多类型的液体流量系统,在缺乏更精确的计算机计算的情况下,仍然可以使用Hazen-Williams方程。它可用于消防喷淋系统、灌溉系统或建筑或市政供水网络。这是因为对于输入到公式中的管道材料类型,现在存在几个已确定的摩擦系数,例如130的黄铜和铜管、150的聚氯乙烯(PVC)管、120的钢管等等。每个值也有一定的余地,因为它是一个近似值,基于管道内表面随着管道老化而累积的变形的存在。如果测量水头损失或除水以外的物质的流体流量需要更精确的值,则采用达西-魏斯巴赫方程,该方程使用了一个摩擦系数,该摩擦系数通过结合雷诺数的穆迪图更精确地计算得出。。

  • 发表于 2022-01-30 08:46
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  • 分类:科学

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