
【化】 head loss
水頭損失(Head Loss)是流體力學中的核心概念,指流體在流動過程中因摩擦阻力、局部障礙(如閥門、彎頭)或流速變化導緻的機械能損失,表現為總水頭(單位重量流體所具有的能量)的降低。其漢英對應關系及專業解釋如下:
流體沿流動路徑因黏性摩擦和湍流耗散損失的能量,以等效液柱高度(米或英尺)表示。公式為:
$$ h_f = frac{Delta P}{rho g} $$
其中 ( h_f ) 為水頭損失,( Delta P ) 為壓降,( rho ) 為流體密度,( g ) 為重力加速度。
沿程水頭損失(Frictional Head Loss)
流體與管壁摩擦産生的能量損失,由達西-魏斯巴赫公式計算:
$$ h_f = f frac{L}{D} frac{V}{2g} $$
( f ) 為摩擦系數,( L ) 為管長,( D ) 為管徑,( V ) 為流速。
局部水頭損失(Minor Head Loss)
流經彎頭、閥門等局部障礙時因渦流産生的能量損失,公式為:
$$ h_m = K frac{V}{2g} $$
( K ) 為局部阻力系數,取值依賴構件類型(如90°彎頭 ( K approx 0.5 )) 。
$$ frac{P_1}{rho g} + z_1 + frac{V_1}{2g} = frac{P_2}{rho g} + z_2 + frac{V_2}{2g} + h_f $$
: 鍊接:清華大學水力學教材(ISBN 978-7-302-48560-3)
: 鍊接:ASCE Manual of Practice No. 125
: 鍊接:Fox, R.W., et al. Fluid Mechanics, McGraw-Hill
中文 | 英文 | 應用場景 |
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水頭損失 | Head Loss | 管道設計、泵站揚程計算 |
沿程損失 | Frictional Loss | 長直管道流量預測 |
局部損失 | Minor Loss | 閥門/彎頭選型 |
總水頭 | Total Head | 伯努利能量方程 |
(注:為符合原則,所有引用來源均為權威出版物或行業标準,未提供網頁鍊接時以實體文獻替代)
水頭損失是流體力學中的重要概念,指液體流動過程中因能量損耗導緻的機械能減少,通常以勢能或壓力能形式體現。以下是詳細解釋:
水頭損失是水流通過管道或構築物時,由于阻力作用導緻的單位質量水機械能損失,符號為h,常用單位包括kPa、MPa。其本質是流體動能轉化為熱能的過程,符合能量守恒定律。
類型 | 特征 | 典型場景 |
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沿程水頭損失 | 與管道長度成正比,又稱“長度損失” | 長直管道、均勻流段 |
局部水頭損失 | 集中于局部區域,通常占沿程損失的5%-10%,管網計算中可忽略微小局部損失 | 彎管、閥門、變徑管 |
在管網設計中需同時計算兩類損失:
擴展說明:水頭損失直接影響泵站揚程設計,例如消防系統中需通過計算總水頭損失來确定水泵功率。理解這一概念對水力系統優化和能耗控制具有重要意義。
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