水系统管路摩擦损失计算

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1、管路中之流體流動之摩擦損失一般是以1850年由德國人JuliusWeisbach提出之Darcy-Weisbach方程式計算，適用於多種流體，其型式為：(1)其中hf：為摩擦損失揚程(m)f：為摩擦因子L：為管長(m)ｄ：為管內徑(m)V：為管內流體之平均流速(m/sec)摩擦因子f可由下面之莫迪圖(Moodychart)查出，其與雷諾數(Red=Vd/ν)和管壁之相對粗糙度(e/d)有關例：水溫30℃(ν=8.03×10-7m2/s)，長度300m，管內徑100mm，管壁相對粗糙度為0.002之管，試以Darcy-

2、Weisbach公式分別求流量為(1)1L/min與(2)0.04m3/s時之摩擦損失為多少m?解：(1)流量Q=1L/min=0.0000167m3/s１３管內流速先求Re數<2100為層流再求摩擦係數f=64/Re=64/264=0.24最後得摩擦損失(2)流量Q=0.04m3/s管內流速先求Re數>2100為紊流再由Moody圖查摩擦係數，Re=6.4×105，e/d=0.002查得f=0.026，最後得摩擦損失美國、日本與我國在消防水系統設計時所用以計算水流動時之摩擦損失之公式為1905年由Hazen與Wil

3、liams導出之Hazen-Williams經驗公式，僅能適用於水，其公制之型式如下：(kgf/cm2)/m(2)１３其中ΔP：為壓力降(kgf/cm2)L：為管長(m)Q：為流量(L/min)C：為管壁摩擦係數(無因次，管壁越細緻此值越大)ｄ：為管內徑(mm)例：水溫30℃(ν=8.03×10-7m2/s)，長度300m，管內徑100mm，相對粗糙度為0.002之管，流量0.04m3/s，試分別以Hazen-Williams公式(C=120)與Darcy-Weisbach公式求其摩擦損失為多少m?解：(1)Haze

4、n-Williams公式(取C=120)流量Q=0.04m3/s×1000L/m3×60s/min=2400L/min摩擦損失(2)Darcy-Weisbach公式由前例得假設選擇C=120，管內徑d改用cm為單位，流量Q仍用L/min為單位，管長度取100m，則每百公尺標稱管徑尺寸為dK，流量為QK之配管摩擦損失可表成(m/100m)(3)一般消防配管常採用CNS6445SGP碳鋼管，前式之值可由下表或下圖查得：表一．配管用碳鋼管(CNS6445SGP)每100m之磨擦損失揚程(m)１３流量(L/min)40A(4

5、1.6mm)50A(52.9mm)65A(67.9mm)80A(80.7mm)100A(105.3mm)125A(130.8mm)602.260.700.210.090.020.011309.442.930.870.370.100.0426034.0410.563.131.350.370.1335058.9918.35.432.340.640.22700──19.568.442.310.80800──25.0510.802.961.031600──90.2938.9310.663.71主要損失(Majorloss)─

6、管路中直管部份之摩擦損失稱之。次要損失(Minorloss)─管路中因管路截面積改變或流動方向改變，如彎管、肘管(elbows)、閥(valves)或其他管路配件所引起的損失稱之。若直管長度為lK’，閥件彎管等配件之等價管長為lK”，則配管摩擦損失為１３(m)(4)配管摩擦總損失為(m)(5)消防配管用CNS6445SGP碳鋼管之閥件彎管等配件之等價管長如下表：表二．配管用碳鋼管(CNS6445SGP)之管接頭與閥類之換算等價管長１３若配管中有用到流水檢知裝置，則配管摩擦總損失為(m)(6)橡皮消防水帶每100m之摩

7、擦損失揚程由下表可查得表三．橡皮消防水帶每100m之磨擦損失揚程(m)流量(L/min)40mm50mm65mm130123─350──4例：下圖為第一種室內消防栓設備設置圖，採用CNS6445SGP管，管徑及流量如表所示，採用長度15m、內徑50mm之橡皮水帶兩條，試求其泵浦之容量?管段公稱尺寸(實際內徑)流量(L/min)AB100A(105.3mm)260BC80A(80.7mm)130CD50A(52.9mm)130解：總揚程H=h1+h2+h3+17(1)水帶摩擦損失h1水帶長度15m×2=30m１３(1)

8、配管及管配件摩擦損失h2AB段底閥×117.6m90度彎頭×13.2m逆止閥×18.7m閘閥×10.7m十字接頭(分流)×16.3m直管6.0m合計42.5mBC段閘閥×10.5m90度彎頭×24.8mT接頭(直流)×10m直管26.0m合計31.3mCD段角閥×19.0m90度彎頭×11.6m直管2.0m合計12.6mh2=hAB+hBC+h