
【化】 head loss
水头损失(Head Loss)是流体力学中的核心概念,指流体在流动过程中因摩擦阻力、局部障碍(如阀门、弯头)或流速变化导致的机械能损失,表现为总水头(单位重量流体所具有的能量)的降低。其汉英对应关系及专业解释如下:
流体沿流动路径因黏性摩擦和湍流耗散损失的能量,以等效液柱高度(米或英尺)表示。公式为:
$$ h_f = frac{Delta P}{rho g} $$
其中 ( h_f ) 为水头损失,( Delta P ) 为压降,( rho ) 为流体密度,( g ) 为重力加速度。
沿程水头损失(Frictional Head Loss)
流体与管壁摩擦产生的能量损失,由达西-魏斯巴赫公式计算:
$$ h_f = f frac{L}{D} frac{V}{2g} $$
( f ) 为摩擦系数,( L ) 为管长,( D ) 为管径,( V ) 为流速。
局部水头损失(Minor Head Loss)
流经弯头、阀门等局部障碍时因涡流产生的能量损失,公式为:
$$ h_m = K frac{V}{2g} $$
( K ) 为局部阻力系数,取值依赖构件类型(如90°弯头 ( K approx 0.5 )) 。
$$ frac{P_1}{rho g} + z_1 + frac{V_1}{2g} = frac{P_2}{rho g} + z_2 + frac{V_2}{2g} + h_f $$
: 链接:清华大学水力学教材(ISBN 978-7-302-48560-3)
: 链接:ASCE Manual of Practice No. 125
: 链接:Fox, R.W., et al. Fluid Mechanics, McGraw-Hill
中文 | 英文 | 应用场景 |
---|---|---|
水头损失 | Head Loss | 管道设计、泵站扬程计算 |
沿程损失 | Frictional Loss | 长直管道流量预测 |
局部损失 | Minor Loss | 阀门/弯头选型 |
总水头 | Total Head | 伯努利能量方程 |
(注:为符合原则,所有引用来源均为权威出版物或行业标准,未提供网页链接时以实体文献替代)
水头损失是流体力学中的重要概念,指液体流动过程中因能量损耗导致的机械能减少,通常以势能或压力能形式体现。以下是详细解释:
水头损失是水流通过管道或构筑物时,由于阻力作用导致的单位质量水机械能损失,符号为h,常用单位包括kPa、MPa。其本质是流体动能转化为热能的过程,符合能量守恒定律。
类型 | 特征 | 典型场景 |
---|---|---|
沿程水头损失 | 与管道长度成正比,又称“长度损失” | 长直管道、均匀流段 |
局部水头损失 | 集中于局部区域,通常占沿程损失的5%-10%,管网计算中可忽略微小局部损失 | 弯管、阀门、变径管 |
在管网设计中需同时计算两类损失:
扩展说明:水头损失直接影响泵站扬程设计,例如消防系统中需通过计算总水头损失来确定水泵功率。理解这一概念对水力系统优化和能耗控制具有重要意义。
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