水管压损经验公式.pdf

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1、泵送管路之阻力計算前言泵送中的液體會遭受各種阻力而影響泵送揚程，此阻力取決於水量（流速）與所用管路的狀況及液體的性質（黏度、濃度）等；當液體流經細管時，阻力增大，彎曲或粗細急變、閥數多、管舊而鏽多時，阻力增大，反之，阻力減少，但是，不論用多新的管，也不可能全無阻力，因此，必須計算此阻力而加於實揚程，成為泵所需求的揚程。管的阻力管有各種大小口徑，其材質也有鐵、銅、PVC、混凝土等，就阻力而言，最經濟的水量Q大致取決於口徑別，管路阻力反比於管徑D的5次方(註一)，管徑若不適當，對泵的規範大有影響。常用的PV

2、C管，比起鐵管，其內部表面平滑亦不生鏽，阻力僅有鐵管的75％；反之，使用內部生鏽之舊鐵管時，阻力甚大，吸上海水的管內面常有各種貝類、海草等附著物而無法吸水；水質不良的井管亦會因水垢附著而無法吸水。流量與阻力的關係在同口徑的管中正比於流量的平方，在縱軸取損失水頭、橫軸取水量，即可表成曲線，若加上系統所需之實揚程，則成為圖一所示之情形；系統中若有管徑變化的組合時，管路阻力曲線為該管當時流量的各管路阻力之和（如圖二）；分歧管路時的管路阻力曲線取相對於損失水頭的各流量之和即可（如圖三）。損失水頭R1R2損失水頭

3、R1Q1d1d2R2Q1+Q2=Q3線損失水頭Q2曲力阻實揚程R2R21+R=R1+R2R=RR1R2流量Q1R1流量Q2流量Q3(圖一)(圖二)(圖三)接頭、閥的阻力接頭是連接管者，分為連接（管套）、彎曲（肘管、彎管）、分歧（三通管）、改變直徑（異形管套）等，阻力多於直管，為了減少管路損失，儘量使用阻力少者。阻力是肘管>彎管、異形管套>擴大管，若吸水揚程接近6米時，要增粗吸水管以減少管損或採用正壓設計以確保可達到額定之吸入揚程。閥門阻力依球形閥→閘閥→碟形閥→停止閥之序增大阻力，故閥門的選擇也同接頭一

4、樣要注意。有黏度的液體、水以外含固形物的液體、造紙用紙漿等，通過管時的阻力值必然大於水，泵所要求的性能及動力亦增大，配管條件也要相對作考慮。1簡易管路損失水頭計算在管路系統當中，管路直線段的表面阻抗所導致之能量損失稱之為主要損失，而非直線管流之能量損失則稱為次要損失，一般指肘管、閥、T形管、彎管等損失。本文利用Darcy-Weisbachequation及管路次要損失的計算式來表示主要及次要損失水頭。達西-威斯巴哈方程式（Darcy-Weisbachequation）如下式：LV2h=flD2g管路摩擦

5、次要損失水頭，可用下式表示2'Vh=kli2g合併兩式得到主要及次要的摩擦損失水頭計算式LV2V2⎛Lk⎞i22h=f+k=⎜f+⎟Q=CQLD2gi2g⎜D2gA22gA2⎟⎝⎠hl=主要損失水頭（m）f=摩擦損失係數hL=總摩擦損失水頭（m）2L=直管長度（m）V=平均流速（m/s）A=水管斷面積（m）2'3g=重力加速度(m/s)h=次要損失水頭(m)Q=流量（m/s）lD=直管直徑（m）ki=次要損失係數C則視管徑D、管路長度L、摩擦係數f及次要損失係數ki而作修訂之係數。摩擦損失係數f之值因管

6、內表面狀況而異，新鐵管為0.02，舊鐵管為0.04，管路損失水頭正比於流速V平方和管長L，反比於管直徑D。若僅就直管管路損失來作探討，根據連續方程式Q=VA，當設計流量Q固定時，流速V大，管徑斷面積A縮小，即所採用的管徑變小，對整個管路摩擦損失而言，其損失增加2LV（h），若以流速l=fV=2.0m/sec及1.6m/sec作比較，相同的流量、相同的設計位置D2g與地點，大流速所計算的主要損失約為小流速的1.75倍，故而當採用較小流速時，對於降低管路損及氣蝕現象（泵浦入口揚程之管路）的產生皆有正面的助益

7、。以上述之總摩擦損失水頭計算式來作為實際運算時，需考量各家不同之摩擦因子經驗式的選用及誤差的範圍，是此公式在運用上較為不便之處，因此業界在計算損失水頭等相關數值時，便將其整理成圖表形式，以便於實際運用查詢，而簡化許多較冗長的計算過程，計算方式如次項說明。2業界常用之經驗計算式一、直管之摩擦損失水頭圖四為管路損失所使用之鋼管損失曲線圖，本圖為配管總長每100公尺的損失揚程（m）與流量（l/min）之關係圖，其近似公式可用池田參考式表示，該式是由鋼管損失圖所轉換的近似公式。Q1.97hS=為每100m的損失

8、揚程值。h=0.0000412s5.09Q=流量（l/min）DD=管徑（m）圖五亦為管路損失所使用之鋼管損失曲線圖，本圖為配管總長每100公尺的損失揚程（m）3與流量（m/min）之關係圖，其近似公式可用Darcy實驗式表示。hS=為每100m的損失揚程值。⎛.00005⎞.0002323hf=⎜.002+⎟×5×QQ=流量（m/min）⎝D⎠DD=管徑（m）(圖四)3(圖五)4二、管附屬物的損失水頭管路中除了直管之外尚有各種的閥類、肘管