大家都知道，管道是一种固体物，水是容易流动的物质，如果管道内的水是流动的，必定有一部分能量转化为热能而“消灭”，也就是丢失了一部分水压（或称扬程），这是客观事物的反映，是水流运动的必然规律。通常，我们将这种能量转变的现象，称之为能量损失（或称水力损失、损失扬程），它以米为计算单位。本文将带大家了解管道阻力对泵扬程的影响！

管道阻力对扬程的影响有多大？

有些用户经过测量，虽然蓄水池或水塔到水源水面的垂直距离还略小于水泵扬程，但还是提水量小或提不上水。其原因常是管道太长、水管弯道多，水流在管道中阻力损失过大。一般情况下90度弯管比120度弯管阻力大，每一90度弯管扬程损失约0.5-1米，每20米管道的阻力可使扬程损失约1米。此外，有部分用户还随意更改水泵进、出管的管径，这些对扬程也有一定的影响。那管道阻力对扬程的影响究竟有多大呢？

下面，我们来看下方表格：

你是否清楚管道水流产生

水力损失的原因？

一、是管壁粗糙的阻滞作用。

二、是水流各流层间的相对运动。

三、是管件内水流局部急剧变化形成的漩涡。管路（网）水力损失由沿程和局部两部分组成。在工程上，我们必须要计算知道它的数量多少，才能正确地选用水泵，确定所需要的水泵扬程。

管路沿程损失是发生在水流的全部流程上的摩擦阻力，它与管壁粗糙度、管长、管径、流速等有关，根据水力学原理，可以建立它的关系式。

沿程损失与管壁粗糙度有关的沿程摩擦系数成正比关系，不同的管材其粗糙度不同，铸铁管比较粗糙，沿程摩擦系数就大些；塑料管比较光滑，沿程摩擦系数就小些。与管子长度成正比关系；与管径成反比关系，就是说，当流量一定时，管径小、流速快，则沿程损失大；还与流速的平方值成正比关系。当然计算比较繁琐，简单的方法可以估算。

管路局部损失是水流在管道中流过底阀、阀门、弯头、异径管等配件过程中，由于局部装置使流型变化；流速方向和大小都改变，而且在流动中出现漩涡，使水流互相碰撞、冲击。这种局部阻力而引起的水力损失叫做局部损失。

局部损失的大小与流过管道配件处的水流速度平方值成正比，同时，也与配件的形状和数量有关。配件断面形状变化大，数量多，则局部损失就愈大。当管路布置方案确定以后，一般都要经过计算方法求得管路损失扬程，然后确定水泵站的设计扬程，才能进行水泵选型。但是计算程序比较复杂，为了简便起见，计算资料可以编制成表格，以便查表求得。另外，也可以进行粗略估算:损失扬程相当于实际地形扬水高度（测量得知）30%~50%，管径小、管路短取大值;管径大、管路长取小值。

可利用现有软件, 计算出管路沿程损失和管路局部损失, 如义维开发的的选型软件系统, 以方便计算。

液体在直管中流动时的压力损失

液体在直管中流动时的压力损失是由液体流动时的摩擦引起的，称之为沿程压力损失，它主要取决于管路的长度、内径、液体的流速和粘度等。液体的流态不同，沿程压力损失也不同。液体在圆管中层流流动在液压传动中最为常见，因此，在设计液压系统时，常希望管道中的液流保持层流流动的状态。

(1) 液体在流通截面上的速度分布规律。

如上图所示，液体在直径d的圆管中作层流运动，圆管水平放置，在管内取一段与管轴线重合的小圆柱体，设其半径为r，长度为l。在这一小圆柱体上沿管轴方向的作用力有：左端压力p1，右端压力p2，圆柱面上的摩擦力为Ff。则其受力平衡方程式为：

由式(2-6)可知：

式中：μ为动力粘度。因为速度增量du与半径增量dr符号相反，则在式中加一负号。另外，Δp＝p1- p2把Δp、式(2-45)代入式(2-44)，则得:

对式积分得：

当r＝R时，u＝0，代入(2-47)式得：

则

由式可知管内流速u沿半径方向按抛物线规律分布，最大流速在轴线上，其值为：

(2)  管路中的流量。

图(b)所示抛物体体积，是液体单位时间内流过通流截面的体积即流量。为计算其体积，可在半径为r处取一层厚度为dr的微小圆环面积，通过此环形面积的流量为：

对式积分，即可得流量q：

(3) 平均流速。

设管内平均流速为υ

对比可得平均流速与最大流速的关系：

(4) 沿程压力损失。

层流状态时，液体流经直管的沿程压力损失可从式求得：

由式可看出，层流状态时，液体流经直管的压力损失与动力粘度、管长、流速成正比，与管径平方成反比。

在实际计算压力损失时，为了简化计算，得μ=υdρ/Re，并把μ=υdρ/Re代入，且分子分母同乘以2g得:

式中：λ为沿程阻力系数。它的理论值为λ＝64/Re，而实际由于各种因素的影响，对光滑金属管取λ＝75/Re，对橡胶管取λ＝80/Re。

紊流时的压力损失层流流动中各质点有沿轴向的规则运动。而无横向运动。

紊流的重要特性之一是液体各质点不再是有规则的轴向运动，而是在运动过程中互相渗混和脉动。这种极不规则的运动，引起质点间的碰撞，并形成旋涡，使紊流能量损失比层流大得多。

由于紊流流动现象的复杂性，完全用理论方法加以研究至今，尚未获得令人满意的成果，故仍用实验的方法加以研究，再辅以理论解释，因而紊流状态下液体流动的压力损失仍用式来计算，式中的λ值不仅与雷诺数Re有关，而且与管壁表面粗糙度有关。

【文章来源：通用机械】