什麼是局部水頭損失計算器?
局部水頭損失(又稱次要損失或管件損失)是指流體通過閥門、彎頭、肘管、三通、漸擴、漸縮及其他管件時所損失的能量。與沿著直管管壁摩擦所造成的主要損失不同,局部損失來自於擾流以及流體在干擾處發生的分離現象。這個通用計算器採用標準關係式 \( h_L = \text{K} \cdot \frac{\text{v}^{2}}{2g} \),計算出以流體液柱公尺數表示的水頭損失。
如何使用
輸入您所使用管件的損失係數 \( \text{K} \),以及以公尺每秒(m/s)為單位的平均流速 \( \text{v} \)。計算器會將 \( \text{K} \) 乘上速度水頭 \( \frac{\text{v}^{2}}{2g} \),得出水頭損失 \( h_L \)。常見的 \( \text{K} \) 值參考:90° 標準肘管約 0.9、全開閘閥約 0.2、全開球形閥約 10、銳緣管口入口約 0.5、突然出口約 1.0。若要模擬同一流速下多個管件串接的情況,只需將各管件的 \( \text{K} \) 值相加即可。
公式解析
方程式 $$h_L = \text{K} \cdot \frac{\text{v}^{2}}{2g}$$ 將水頭損失表示為速度水頭的倍數。速度水頭 \( \frac{\text{v}^{2}}{2g} \) 是把流體的動能換算成等效的流體高度。係數 \( \text{K} \) 用來放大這個速度水頭:管件越大、對流動干擾越強,\( \text{K} \) 值就越高,損失也越大。計算採用標準重力加速度 \( g = 9.80665 \ \text{m/s}^2 \)。
計算範例
以 \( \text{K} = 0.9 \) 的 90° 肘管、流速為 3 m/s 為例:速度水頭 $$\frac{3^{2}}{2 \times 9.80665} = \frac{9}{19.6133} = 0.4589 \text{ 公尺}$$ 水頭損失 $$0.9 \times 0.4589 = 0.413 \text{ 公尺流體液柱}$$
常見問答
K 是什麼?\( \text{K} \) 是無因次的局部損失係數,可從管件製造商提供的數據或標準表格中查得。
計算結果的單位是什麼?結果為流動流體的水頭損失,以公尺為單位(與流體密度無關)。
如何合併多個管件?若多個管件位於相同流速下,將它們的 \( \text{K} \) 值相加後輸入總和即可。