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达西-韦斯巴赫计算器
达西-韦斯巴赫计算器用于估算流体在管道中流动时由于摩擦而产生的压力变化或压力降。
管道内表面的粗糙度会导致摩擦损失,从而产生压力降,这用于计算达西-韦斯巴赫摩擦系数。管道广泛用于各种领域的流体输送,如供水泵送。压力降对于估算实际压力输出以及在建设中选择材料和管道尺寸至关重要。
继续阅读以了解达西-韦斯巴赫方程的工作原理以及如何计算管道段的压力降。
如何计算压力降?
按照以下步骤使用达西-韦斯巴赫方程计算器估算压力降:
- 步骤1:输入管道直径D。
- 步骤2:输入管道长度L。
- 步骤3:输入流体流速V。
- 步骤4:输入流体密度ρ。
- 步骤5:填入达西摩擦系数f的值。
- 步骤6:达西-韦斯巴赫计算器将返回压力降的值。
什么是达西-韦斯巴赫方程?
由于表面粗糙度引起的管道摩擦通过经验方程与压力损失相关。该方程还考虑了管道尺寸(如直径和长度)、流体性质(如密度和流速)以及材料性质(包括摩擦系数)。
对于直径为D、长度为L的管道,压力损失ΔP在数学上写作上述方程。这个方程被称为达西-韦斯巴赫方程,以工程师亨利·达西和朱利叶斯·韦斯巴赫的名字命名。
或者,单位长度的压力损失可以写作:ΔP/L = f × (1/D) × (ρV²/2)
其中:
- ρ — 流体密度
- V — 流速
- f — 达西摩擦系数
示例 — 使用达西-韦斯巴赫计算器
确定长度为100米、直径为1米的管道中单位长度的压力降。摩擦系数取0.03,流速为100米/秒。
要找到管道的压力降:
计算过程:
1. 输入管道直径,D = 1米
2. 输入管道长度,L = 100米
3. 输入流体流速,V = 100米/秒
4. 输入流体密度,ρ = 1000千克/立方米
5. 填入达西摩擦系数,f = 0.03
6. 使用达西-韦斯巴赫公式计算
因此,达西-韦斯巴赫方程计算器估算出每米管道长度的压力降为0.15兆帕,而100米长管道的压力损失为15兆帕。
影响压力降的因素
达西-韦斯巴赫公式中的压力降受三类因素影响:
管道尺寸: 长度和直径。管道越长,摩擦损失越大;直径越小,流体受到的阻力越大。
材料性质: 达西摩擦系数。这个系数反映了管道内壁的粗糙程度,粗糙度越大,摩擦系数越大。
流体流动性质: 密度和速度。流体密度越大、流速越快,产生的压力损失越大。
摩擦系数计算: 达西摩擦系数是方程的关键部分,基于材料表面特性,计算起来非常困难。其中一个解决方案是使用穆迪图和科尔布鲁克-怀特方程。对于表面粗糙度为k的管道,可以使用科尔布鲁克方程估算达西-韦斯巴赫摩擦系数,其中Re是流体流动的雷诺数。
相关概念
摩擦总是很难建模:然而,它的后果相当简单,正如您在我们的摩擦计算器和阻力方程计算器中看到的那样!
可以注意到,摩擦系数取决于表面粗糙度k和雷诺数,雷诺数是从流体流动性质估算的:您可以在我们的雷诺数计算器中了解更多关于这个量的信息。
为了求解科尔布鲁克-怀特方程,刘易斯·穆迪提出了一个称为穆迪近似的近似解:f = 0.0055 × (1 + (2×100² × k/D + 100³/Re)^(1/3))
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常见问题
什么是达西-韦斯巴赫方程?
达西-韦斯巴赫方程用于确定流体在管道中的压力降。数学上表示为:ΔP = (f × L × V² × ρ) / (2 × D),其中P是压力,f是摩擦系数,L是管道长度,V是流速,D是管道直径,ρ是流体密度。
如何找到压力降?
使用达西-韦斯巴赫公式找到管道中的压力降:1. 将摩擦系数乘以管道长度并除以管道直径。2. 将此乘积与速度的平方相乘。3. 将答案除以2。
如何计算摩擦系数?
计算摩擦系数:1. 计算流动的雷诺数(使用ρ × V × D / μ)。2. 检查相对粗糙度(k/D)是否小于0.01。3. 在穆迪公式中使用雷诺数和粗糙度:f = 0.0055 × (1 + (2×100² × k/D + 100³/Re)^(1/3)。
参数名 | 参数类型 | 默认值 | 是否必传 | 描述 |
---|---|---|---|---|
pipeDiameterUnit | string | m | 否 | 管道直径的计量单位 |
flowVelocity | number | 2 | 否 | 流体在管道中的平均流速 |
pipeDiameter | number | 1 | 否 | 管道的内径 |
darcyFrictionFactor | number | 0.02 | 否 | 无量纲的达西摩擦系数,取决于管道材料表面粗糙度和雷诺数 |
pressureDropUnit | string | Pa | 否 | 计算结果压力降的计量单位 |
pipeLengthUnit | string | m | 否 | 管道长度的计量单位 |
flowVelocityUnit | string | m/s | 否 | 流体流速的计量单位 |
fluidDensityUnit | string | kg/m³ | 否 | 流体密度的计量单位 |
pipeLength | number | 100 | 否 | 管道的总长度 |
fluidDensity | number | 1000 | 否 | 流体的密度值 |
参数名 | 参数类型 | 默认值 | 描述 |
---|---|---|---|
pressureDropPerUnitLengthUnit | string | 单位长度压力降的计量单位 | |
pressureDrop | number | 根据Darcy-Weisbach方程计算得出的管道压力损失 | |
pressureDropUnit | string | 压力降结果的计量单位 | |
pressureDropPerUnitLength | number | 每单位长度的压力损失 |
错误码 | 错误信息 | 描述 |
---|---|---|
FP00000 | 成功 | |
FP03333 | 失败 |
参考上方对接示例