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水压与水流量的基本常识


水压与水流量的基本常识
一、水管的型号规格
我国水管的规格均采用我国法定单位的 公称直径来标称的。如DN20,就是表示公 称直径20毫米的镀锌水管。镀锌水管的系列 有:DN15、DN20、DN25、DN32、DN4O、 DN50、DN65、DN80、DN100、......等。

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现在人们常说的几分几分的名称,是解放前我国没 有自己的规格和单位,就沿用了英国的单位。其实

没有英分这个单位,用分数带上英寸来表示1英寸以
下的尺寸。几分几分是我国在过去把英寸以下的单 位本土化。 英国的单位是 1英尺(ft)=12英寸

1英寸(in)=1000英丝(mil)

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刚好是把一英寸分成了八份就好表示水管的规格,其中水 管的规格是英寸的分数。把英寸分成8分,应该是这样说:

1 1 3 1 英寸, 英寸, 英寸, 英寸 8 4 8 2 5 3 7 英寸, 英寸, 英寸, 8 4 8
相当于常说的1分到7分。 英寸的表示是在右上角打上两撇,如1/2"

1 英寸

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它与英制单位的对应关系如下: 4分管 6分管 1寸管 1寸二管 1寸半管 两寸管 三寸管
1

4/8英寸 6/8英寸 1英寸
1 英寸 4 1 1 英寸 2

DN15 DN20 DN25 DN32 DN40 DN50 DN80或DN75

2英寸 3英寸

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公称直径,又叫公称通径,是管材和管件规的主要参 数。公称直径是为了设计、制造、安装和维修方便而

人为规定的管材、管件规格的标准直径,所以它是一
种名义直径(或称呼直径)。制定公称直径的目的, 是使管道安装连接时,接口保持一致,具有通用性和 互换性。

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比如DN20,是指无论管材还是直通、三通、弯头,或是水阀、龙头, 只要是DN20规格的,就应该都能配合上,能安装好。公称直径在若干情况 下与制造接合端的内径相似或者相等,但在一般情况下,大多数制品其公 称直径既不等于实际外径也不等于实际内径,而是与内径相近的一个整数。 但当简单的用DN的表示方法不能准确的表示设计意图时,就用De/Dg等来 表示,如要指定壁厚Dg108*6等。一般De用来标注塑料管,Dg用来标注钢

管。
机械制造中螺纹连接也讲公称直径,但意义是不同的,机械螺纹连接 (例如螺栓螺母)的公称直径指大径,接近于外螺纹的外径。

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管径的表达方式应符合下列规定: 水煤气输送钢管(镀锌或非镀锌)、铸铁管等管材,管径宜以公 称直径DN表示; 无缝钢管、焊接钢管(直缝或螺旋缝)、铜管、不锈钢管等管材, 管径宜以外径×壁厚表示; 钢筋混凝土(或混凝土)管、陶土管、耐酸陶瓷管、缸瓦管等管 材,管径宜以内径d表示; 塑料管材,管径宜按产品标准的方法表示;

当设计均用公称直径DN表示管径时,应有公称直径DN与相应产
品规格对照表。

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目前工程安装给水管道大部份使用PP-R管(聚丙烯管 道),管材与管件连接采用热熔连接;还有PVC-U管

(硬聚氯乙烯管),只能用在供应冷水的管道,管道
连接采用PVC给水胶粘接;排水管用PVC-U(硬聚氯 乙烯管),管道连接采用PVC排水胶粘接。

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PVC-U、PP-R给水塑料管外径与公称直径对照关系 塑料管外径 mm(de) 公称直径mm (DN) 塑料管外径 mm(de) 公称直径mm (DN) 20 25 32 40 50 63 75 90 110

15

20

25

32

40

50

65

80

100

PVC-U排水塑料管外径与公称直径对照关系 50 50 75 75 110 100 160 150

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钢管单位中“Φ”和“DN”一般都用来表示直径,区别是: Ф :是表示外径 DN:公称直径 (近似内径) “Φ”标识普通圆钢管的直径,或管材的外径乘以壁厚,如:Φ25×3标 识外径25mm,壁厚为3mm的管材; “DN”:标识管材和阀门等管件的 公称直径,通常接近于钢管的内径。是为了工程安装配套而建立的钢管 标准术语,如:DN25;DN50。

不过,现在人们在钢管的计算中,一般都是以英寸为单位,毫米只是
一个比较近似、好记的数。比如DN50的钢管应该是2英寸,1英寸 =25.4mm,2英寸应该是50mm,这时还要看钢管的壁厚,一般螺旋钢管 都在5mm以上,以5mm为例,DN50的钢管的外径应该在60mm左右。

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二、水压与水流量
1、水压 水压代表水的压力,压力单位为帕斯卡(简称帕),符号 为Pa,由于Pa太小,工程上常用其倍数单位MPa(兆帕)来 表示,1MPa =1×10?6Pa,1MPa ≈ 10kgf/cm2

0.1MPa ≈ 10 mH2O 1kgf/cm2 ≈10 mH2O
式中单位kgf / cm2 就是通常所说的公斤,那么1MPa(兆帕) 的水压就相当于10公斤水压。

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水塔高出供水口位置垂

直距离达10米,在出水
口所测得水压即为 0.1MPa。(忽略水塔本

水 塔

身的水压)

10 m

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流量表示在单位时间内流体通过一定截面积的量 ,分体积
流量、质量流量、能量流量。

我国目前天然气贸易计量是在法制的质量指标下的体积流量,
由于体积计量受到压力、温度、压缩因子等诸多方面的影响, 人们希望用质量流量计直接测量天然气流量。再由于天然气是 热能资源,为了真正反映天然气的品质和真实价值,国外已发 展到了使用天然气能量计量进行贸易结算。我国将逐步推广天 然气能量计量

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举例: 游泳池的进水管道,每小时能够供水5吨,那么这个 供水管道的流量为5吨/小时。 流量的单位有:吨/小时(T/h)、升/分钟(L/min)、升/ 秒(L/s) 之间的关系:1吨=1000升 1m3=1000L 吨 :为质量流量的单位 升:为体积流量的单位

因水的密度为1(4℃时),所以1吨=1000升

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帕 (Pa) 1 9.8×10 10.13×10 10.00×10 0.686×10
4 4

工程大气压 (kgf/cm ) 0.102×10 1 1.033 1.02 0.07
-4 2

标准大气压 (atm) 0.0987×10 0.968 1 0.987 0.068
-4

巴 (bar) 0.100×10 0.981 1.013 1 0.0686
-4

米水柱 (mH 2O) 1.02×10 10 10.33 10.2 0.703
-4

毫米水柱 (mmHg) 75.03×10 735.6 760 750.2 51.71
-4

磅/英寸
2

2

(lbf/in ) 1.45×10 14.22 14.69 14.50 1
-4

4

4

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水压与水流量的基本常识
由于流动液体具有粘性,以及流动时突然转弯或通过阀口会产生撞击和旋 涡,因此液体流动时必然会产生阻力。为了克服阻力,流动液体会损耗一 部分能量,这种能量损失可用液体的压力损失来表示。 压力损失由沿程压力损失和局部压力损失两部分组成。 沿程水头损失h1 水在沿着管子计算内径D和单位长度水头损失i(又叫水力 坡度)不变的匀直管段全程流动时,为克服阻力而损失的水头,叫沿程水头 损失h1(m)。 当v≥1.2m/s时

当v<1.2m/s时

Q h1 ? (0.001736 5.3 ) L D
h ? K *h
' 1 ' 1

2

( K为修正系数)

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局部水头损失h2 水流经过断面面积或方向发生改变从而引起速度发生 突变的地方(如阀门、缩节、弯头等)时,所损失的水头,叫局部水头损 失。 1、精确计算:

h2 ? ?ξ

?v
2

2

式中 ξ—局部阻力系数(参见表5—5); v—为液体的平均流速,一般情况下均指局部阻力后部 的流速(m/s) 。

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局部阻力系数

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2、概略算法(常用):其计算公式为 生活给水管网 生产给水管网 消防给水管网 h2=(20%~30%)h1 h2=20%h1 h2=10%hl h2=20%h1

生活、生产、消防合用管网 式中 h1—沿程水头损失(m)。

总水头损失H2(m) 水在流动过程中,用于克服阻力而损耗的(机械)能, 叫总水头损失。

H2=h1+h2

大概:h1+(0.1~0.3)h1=(1.1~1.3)h1

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所以便器感应冲水器产品必须在水压大于0.1MPa (1公斤)的管道中,才能够正常使用。

流量=流速×流道截面积
即:Q=V×A

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当前端管径小而后端管径大时,先假设流量 不变,其他阻力和损失不计,则由上述公式 得出流速变慢,冲刷力就会变小,所以出现 冲不干净。

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流量、流速、截面积、水压之间的关系式: (薄壁小孔)

Q ?μ ? A ?

2 ? ?P

?

式中Q——流量,m^/S μ——流量系数,与阀门或管子的形状有关;0.6~0.65 A——面积,m2 △P——通过阀门前后的压力差,单位Pa, ρ——流体的密度,Kg/m3; 水压与供水管道通径的大小是没有关系,与水塔的高度或水泵的扬程 (用水泵供水)有关系,当出水口位置不变水塔越高其水压越高;而 流量与水压差、管道截面积均有关系,水压差越大或管道越粗其流量 越大。当管道弯头多,将会使流速下降,从而使流量减少。

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由前面得出: 1、水压高流量不足是什么情况?

??答:是管径不够
2、流量够水压不足又是什么情况呢?

??答:管径够,但(水泵扬程)压头不足。
3、水压和流量没有直接的关系,如果阀门关闭,水 压再高,流量也为零。

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案例一:在一个场所安装了一台型号为GL-2045的便器 感应冲水,客户验收时发现冲水劲不大,无法将脏物排 走,但在同一管路测得水压有3公斤,而且旁边装了一台

感应水龙头,其冲水较强劲。
出现这种现象,客户经常会报怨我们的产品质量有问题, 这么大的水压怎么冲不掉,说明书上不是说压力有 0.1MPa就够了,这个管道上的供水压力有0.3MPa。这 样可初步断定是客户的管道设计问题,其供水管径不够。

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客户在安装产品时特别是工程改造,在进入卫生间的管道有的才6分 管或4分管,安装时只是把6分管转接成1寸后接入便器产品,这样虽 然水压能够达到要求,但因管径达不到要求,而导致流量无法达到使 用要求。这样的布管在同一个卫生间内的小便斗及龙头产品均能够正 常使用。这种情形可以这样证实给客户看,把电磁阀上盖拆开观察其 出水量,此时如果出水量不大就可证实管道的问题,因为拆开上盖就 相当于管道直接向外冲水,因为电磁阀只是起到开关作用,如果供水 管本身的水流量达不到,那么经过电磁阀后的流量肯定也无法达到使 用效果。这种问题出现,只有通过加大管径或安装GL-2055产品来解 决。

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案例二:在一个公共厕所共装了6台便器,管路水压为0.2MPa,每

一台单独冲水效果都很好,但两台同时冲水时,迟一点动作的那一
台就无法冲水。 这种现象可断定进水管道的通径不够,进水管道的通径仅够一台单 独使用,即总进水管径为1寸,这样只要有两台同时工作就会出现 流量不足的现象。通常在设计管道时,应考虑多台同时使用的概率, 通常水压在0.3MPa时,支管管径为DN40只能供应两台便器同时冲 水,支管管径为DN50只能供应三台便器产品同时冲水;通常一个 支管要接2-3台便器选取管径大或等于DN40,一个支管要接4-6台 便器选取管径大或等于DN50。

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管道与流量关系表(Q=V*A) 流量(t/h) 流量 流速 m/s 流量 流 速 m/s 流 速 m/s

管径 mm

L/min

(t/h)

L/min

(t/h)

L/min

(t/h)

15 20 25

1 1 1

10.67 18.83 29.50

0.64 1.13 1.77

2 2 2

21.17 37.67 58.83

1.27 2.26 3.53

3 3 3

31.83 56.50 88.33

1.91 3.39 5.3

32
40 50

1
1 1

48.17
8.67 117.83

2.89
0.52 7.07

2
2 2

96.50
150.67 235.50

5.79
9.04 14.13

3
3 3

144.67
226.00 353.33

8.68
13.56 21.2

水压与水流量的基本常识
泵的最高压力0.4MPa
压力 管道出水口直径

(马桶实验室水泵)

实测流量(L/min)

2008-7-17

0.1 14.5 25.3

0.15 18.5 28.8

0.2 20.5 32

0.25 22.5 35.4

0.3 24 37.5

0.35 25.8 39.5

0.4 27.5 41.6

编织软管φ 6.5(长600mm) 1寸出水(内口径13mm)
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0

φ 6.5(长 600mm) 1寸出水(内口径 13mm)

0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

水压与水流量的基本常识
泵的最高压力0.4MPa (马桶实验室水泵)
压力 管道出 水口直 径 φ 6.5 (长 600mm) 1寸出水 (内口 径13mm)

实测流量(L/min)

2008-7-17

0.1

流速 0.15 (m/S)

流速 (m/S)

0.2

流速 (m/S)

0.25

流速 (m/S)

0.3

流速 (m/S)

0.35

流速 (m/S)

0.4

14.5

7.28

18.50

9.29

20.50

10.30

22.50

11.30

24.00

12.06

25.80

12.96

27.50

25.3

12.71

28.80

14.47

32.00

16.07

35.40

17.78

37.50

18.84

39.50

19.84

41.60

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