已知管道的直径D和两端的压力差P时,可通过以下步骤计算管道中的流速和流量。首先,需计算管道的比阻S,对于旧铸铁管或旧钢管,可使用舍维列夫公式计算S=0.001736/d^5.3或S=10.3n2/d^5.33(其中n为管内壁糙率,d为管内径),或参考相关表格。接着,确定管道两端的水头差H=P/(ρg),单位为m,P表示管道两端的压强差,单位为Pa,ρ是水的密度(1000kg/m^3),g为重力加速度(9.8N/kg)。计算流量Q,公式为Q = (H/sL)^(1/2),其中L表示管道的长度,以m为单位。进一步,流速V可以通过公式V=4Q/(3.1416d^2)计算得出,其中Q、d均以m^3/s和m为单位。
管道流速与压力与管径(即内径截面积)及流量之间存在关联,若主管道的管径和流速保持不变(即压力保持不变),输入到多个储罐的流速则会根据储罐数量进行分配。例如,主管道流量为150吨每小时,若将流分配至三个储罐,单个储罐的流速为50吨每小时。在保证所有储罐连接管径相等的前提下,总管径的截面积应等于或大于单个储罐连接管径的截面积总和。
若已知管道的断面平均流速V和过流断面面积A,可通过公式Q=VA计算流量。对于有压流水力坡度J、断面面积A、水力半径R、谢才系数C的有压管道,流量计算公式为Q=CA(RJ)^(1/2),其中J=(H1-H2)/L,H1和H2分别为管道首端和末端的水头,L为管道长度。
计算有压管道流量时,可考虑沿程水头损失和局部水头损失,公式为Q=VA=A√(2gH)/√(1+ζ+λL/d),其中A为管道的断面面积,H为作用水头,ζ为局部阻力系数,λ为沿程阻力系数,L为管道长度,d为管道内径。
在建筑给水管道的计算中,流量q与管内径d和单位长度管道的水头损失(水力坡度)i有关。水力坡度可通过舍维列夫公式计算为i=0.00107V^2/d^1.3,流量公式为q = 24d^2.65√i(其中i的单位为m/m)或q = 7.59d^2.65√i(其中i的单位为kPa/m)。
对于饱和蒸汽的计算,流速一般取20至40米/秒,与水的计算类似,但需考虑蒸汽的特殊性质。通常在实际工程中,基于压力差和期望流速,会先假定流速,通过计算雷诺准数来确定沿程阻力系数,然后计算总管路压力损失。最后,利用伯努利方程计算实际流速,直至计算结果与假设接近,通过迭代法达到精确值。在实际工程中,通常不会进行如此精确的计算,而是基于经验选取合理的流速和压力,使用基本公式进行计算。